[发明专利]一种空心轴超声探伤装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声波检测技术领域，尤其涉及一种空心轴超声波探伤装置的结构设计。

背景技术

我国高速铁路发展进入了一个新的快速发展阶段，随着高速铁路运营里程和速度的不断提升，铁路车辆上各个零部件的检测方法和检测手段也需要得到进一步的提升，以保障运行安全。高速铁路车辆的车轴一般采用空心轴，现有的空心轴缺陷超声波探伤装置，如公开号为CN201984056、CN202351214、CN202230058的中国专利，均采用带有旋转电机的探头，每个探头上安装有单晶或双晶的直探头和斜探头，通过旋转电机带动探头载体绕轴心旋转扫查探伤，通过移动机构使探头在空心轴内部沿轴向移动，由于空心轴内部空间较为狭窄，且机械转动过程产生的电噪声和机械振动等对探伤过程也会产生一定的影响，探伤速度受限于机械式的扫查方式，因此急需提供一种新型的非机械旋转式空心轴超声波探伤装置以克服上述现有装置的缺陷。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种空心轴超声探伤装置，通过该装置，超声波探头可以不需要进行机械转动扫查，通过该装置提供的柱形或拟柱形阵列式的超声波探头，实现径向方向上的电子旋转扫查，可以降低机械转动带来的电噪声和机械振动等问题，简化装置的机械结构，提高探伤的工作效率，提高探伤的灵敏度。

本发明设计的一种空心轴超声探伤装置，包括超声波探头、超声波收发单元、控制器和探头移动单元；所述超声波探头在空心轴的内部沿轴向移动，所述超声波探头包括至少一个沿轴向顺序连接的超声波晶片组和导声单元，每个超声波晶片组包括至少一个呈柱状或拟柱状并且环绕空心轴的轴心线分布的超声波振源晶片，超声波振源晶片与导声单元紧密接触，导声单元与空心轴的内孔表面紧密接触，所述导声单元由导声楔块和耦合液组成或完全由耦合液构成；所述超声波探头的两端还固定安装有防止耦合液外漏的密封圈；每个超声波振源晶片均与超声波收发单元连接，超声波收发单元与控制器通过有线电缆连接或无线通信中的一种或多种的组合方式传输信号，超声波收发单元激发各个超声波振源晶片产生超声波，同时超声波收发单元从各个超声波振源晶片接收超声回波信号，超声波收发单元将超声回波信号传送给控制器；探头移动单元与超声波探头连接，同时也与控制器连接，探头移动单元根据控制器的控制指令带动超声波探头在空心轴的内部沿轴向移动。

所述超声波振源晶片在振动方向上的截面为矩形、梯形或三角形，平行于振动方向上的侧剖面为平面、凸面或凹面。

所述超声波探头上固定安装有检测超声波探头绕轴心线偏转角度的倾角传感器，倾角传感器与控制器通过有线电缆连接或无线通信的方式传输信号。

所述空心轴超声探伤装置还包括耦合液循环泵，所述耦合液循环泵通过液体管路与导声单元连接，耦合液循环泵安装在空心轴外部或安装在超声波探头上。

所述空心轴超声探伤装置还包括显示器和用户交互单元，显示器与控制器通过有线电缆或无线通信的方式连接，用户交互单元采用键盘、鼠标、按钮开关和触控屏幕中的一种或几种的组合，用户交互单元与控制器通过有线电缆连接或无线通信的方式传输信号。

所述探头移动单元为推拉杆式结构，包括推拉杆、推进动力装置和位移传感器；推拉杆的一端与超声波探头固定连接，另一端与推进动力装置固定连接；推进动力装置带动推拉杆沿轴向移动，超声波探头在推拉杆的带动下在空心轴内部沿轴向移动；推进动力装置与控制器通过有线电缆连接或无线通信的方式传输信号；位移传感器与推拉杆、推进动力装置或超声波探头中的一个或多个部件连接，测量探头移动单元的轴向位移量，并与控制器通过有线电缆或无线通信的方式传输信号；所述位移传感器采用旋转编码器、拉线编码器或加速度传感器中的一种或多种的组合。

所述推拉杆采用长直光杆、柔性软管、丝杠和多节连杆中的一种或几种的组合，推进动力装置采用油缸、气缸或电动机。

所述探头移动单元也可为腱绳拉动式结构，包括腱绳、滑轮机构、拉绳动力装置和位移传感器；所述拉绳动力装置包括绕绳桶和电机，腱绳的一端与超声波探头固定连接，另一端通过滑轮机构与绕绳桶固定连接；电机的输出轴与绕绳桶固定连接；位移传感器与腱绳、滑轮机构或拉绳动力装置连接，测量探头移动单元的轴向位移量，并与控制器通过有线电缆或无线通信的方式传输信号；所述位移传感器采用旋转编码器、拉线编码器或加速度传感器中的一种或多种的组合。