一种实心车轴的相控阵超声检测装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102866203A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102866203A(43)申请公布日2013.01.09(21)申请号201210387349.6(22)申请日2012.10.12(71)申请人成都主导科技有限责任公司地址610000四川省成都市青羊区蛟龙工业港高新区A区45座(72)发明人彭朝勇王黎高晓蓉赵波彭建平杨凯赵全轲王泽勇宋舒婷武冬冬(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人曹志霞(51)Int.Cl.G01N29/04(2006.01)G01N29/24(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图55页(54)发明名称一种实心车轴的相控阵超声检测装置及方法(57)摘要本发明公开一种实心车轴的相控阵超声检测装置及方法，适用于各型实心车轴的检测，分别在车轴端面和轴颈部位布置相控阵超声波探头，在车轴端面的相控阵探头中心距车轴端面圆心的距离为35mm~60mm，发射和接收角度为-40°到40°；轴颈部位相控阵探头中心与车轴端面间的距离为55mm~252mm，发射和接收角度为30°到70°。与现有技术相比，本发明能够对车轴轴颈、轮座、齿轮座、抱轴颈、轴身等部位全覆盖检测，使用相控阵探头数量少，探头无需来回移动，检测效率高，适应多种不同的轴型，不需要人工干预。CN102863ACN102866203A权利要求书1/1页1.一种实心车轴的相控阵超声检测装置，其特征在于，包括电气控制单元、与电气控制单元相连的探头支架、相控阵探头、定转轮装置、超声电子单元及系统主控计算机；所述的车轴端面相控阵探头与轮对车轴端面相控阵探头支架相连，所述轮对车轴端面相控阵探头在车轴端面的范围平移；所述车轴轴颈相控阵探头与轴颈探头支架相连；所述的相控阵探头在检测时被置于轮对车轴轴颈和端面上，轮对的轮缘顶端置于转轮装置上；超声电子单元与系统主控计算机连接。2.如权利要求1所述的一种实心车轴的相控阵超声检测装置，其特征在于，所述车轴端面探头与轴颈探头配合，如果待检轮对已退轴承，则该装置所述的轴端面探头和轴颈探头同时使能；如果待检轮对未退轴承，轴端面探头使能。3.如权利要求1所述的一种实心车轴的相控阵超声检测装置，其特征在于，所述的车轴端面相控阵探头与探头支架相连，当待检轮对未退轴承检测车轴时，仅使能端面探头，所述车轴端面探头在端面距轴心的位置可移动，距离范围为35mm~60mm。4.如权利要求1所述的一种实心车轴的相控阵超声检测装置，其特征在于，所述超声电子单元对超声信号进行放大滤波预处理，并将预处理后的数据传输给主控计算机；所述主控计算机控制装置的启动、停止、运行、分析显示超声回波信号、存储超声波数据。5.一种实心车轴的相控阵超声检测方法，其特征在于，包括如下步骤：1相控阵探头的超声波发射和接收由相控阵电子单元控制；2所述的相控阵探头各阵元依次触发产生超声波束从车轴端面或轴颈圆弧面进入车轴内部；3所述的相控阵超声换能器发射超声波束以一次波和多次波方式检测；4所述的相控阵探头发射波束和接收波束可以近似的表示为具有一定方向的直线，所述的车轴端面相控阵探头对称分布在车轴两端面上，其发射和接收角度从-40°到40°连续变化；所述的轴颈相控阵探头对称分布在车轴的两端轴颈上，其发射和接收角度从30°到70°连续变化；5相控阵电子单元激发和接受并进行数据预处理。6.如权利要求5所述的一种实心车轴的相控阵超声检测方法，其特征在于，所述的相控阵探头的频率范围为2MHz～5MHz。7.如权利要求5所述的一种实心车轴的相控阵超声检测方法，其特征在于，所述的相控阵探头的阵列晶元数量为16～128。8.如权利要求5所述的一种实心车轴的相控阵超声检测方法，其特征在于，所述的相控阵探头晶元顺序激发超声波，形成的波阵面具有偏转和聚焦作用。2CN102866203A说明书1/4页一种实心车轴的相控阵超声检测装置及方法技术领域[0001]本发明涉及车轴探测领域，确切地说是指一种实心车轴的相控阵超声检测装置及方法。背景技术[0002]随着铁路运输向高速、重载方向发展以及机车段维修公里的延长，对机车走行部质量提出更高的要求。车轴是机车机械走行部关键部件之一，在运行中起着向钢轨传递静载荷、牵引力和制动力的作用，另外还刚性承受来自钢轨接头、道岔、线路不平的垂直和水平作用力，是一个受力复杂、工作条件恶劣的部件，迫切需要对车轴内部和外部缺陷进行检测。因此为避免有缺陷的车轴在运行时发生事故，确保列车行驶的安全，需要对车轴轴颈、轮座、齿轮座、抱轴颈、轴身部分进行探伤。目前，国内外对车轴的缺陷进行无损检测的方法主要是电涡流检测、磁粉探伤、超声波检测。利用涡流检测变换器来实现车轴表面的非接触检测，但受