[发明专利]一种机车连接轴疲劳裂纹超声波检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机车连接轴疲劳裂纹超声波检测方法，属于机车零部件无损检测技术领域。

背景技术

随着我国铁路的大面积提速，机车运行速度和载重都得到了很大的提高，有效的解决了铁路运输问题。但随着机车运行速度和载重量的提高，机车牵引力也要随之大大加大，作为机车内能量传递单元的关键零部件，柴油机机体内的用于连接齿轮与机车连杆的连接轴在其运转过程中，由于受到高频的交变的拉力和压力的作用，容易在其凹槽应力集中部位产生疲劳裂纹。而存在于连接轴表面的疲劳裂纹若不及时发现、检测出，极易发生连接轴断裂导致机破事故，将严重影响到铁路运输安全。

目前，机车连接轴表面疲劳裂纹的检测方法中要先将连接轴、连杆、齿轮等从机车拆卸下来，连接轴清洗后进行表面磁粉检测。但机车连接轴所处的位置及结构比较复杂，拆卸及安装过程都十分复杂，不仅劳动强度大，而且检测效率低。这种采用拆卸后的连杆进行检测方法，机车运行率大大降低，必将严重影响到铁路正常运输。

目前常规的表面无损检测有渗透检测方法、涡流检测方法、常规横波检测方法等。其中，渗透检测方法只能检测从机车上拆下后的连接轴，这种方法现场可操作性差，检测效率更低。涡流检测方法虽然理论上可以满足能在机车上对连杆进行检测，属于不解体检测方法，但连接轴所处环境及表面状况，导致涡流检测探头无法放置，检测也无法实施。常规横波检测方法由于探头可放置位置距离疲劳区位置近，完全处于探头近场区，且连接轴在机车中所处位置特殊及其形状结构限制，横波探头没有足够的移动范围，而且常规横波探头由于没有磁性,无法吸附在放置部位,容易掉落,且无法转动,现场可行性差。

因而，正确、及时、有效、低成本的对连接轴表面疲劳裂纹进行安全检测，是保证铁道机车及铁路运输安全的重要一环。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种在对机车连接轴疲劳裂纹进行检测时，不需要将连接轴从机车上拆卸下来，检测成本低，检测效率高的机车连接轴疲劳裂纹超声波检测方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种机车连接轴疲劳裂纹超声波检测方法，包括如下步骤，

准备步骤，准备超声波磁性探头和具有人工缺陷的机车连接轴实物试块，

超声波磁性探头的标定步骤，将超声波磁性探头耦合在所述机车连接轴实物试块的圆柱面或倾斜面上，握住探头转动手柄，使探头沿机车连接轴外圆面作圆周运动，使超声波入射至所述人工缺陷并进行测试，与超声波磁性探头连接的超声波检测仪接收超声波的反射波信号，在超声波检测仪的显示屏上显示反射回波信号，并对反射波进行水平测距标定和灵敏标定；

连接轴清洗步骤，将待检机车连接轴裸露于齿轮外的圆柱面及倾斜面清理干净，，从而减少油层波以及异常波在超声波磁性探头移动过程中形成伪缺陷回波；

检测步骤，将已经过水平测距标定和灵敏度标定的超声波磁性探头耦合在连接轴圆柱面或倾斜面上，握住探头转动手柄，使探头沿机车连接轴外圆面作圆周运动，

所述超声波磁性探头的发射晶片发射的超声波以小于第二临界角的入射角进入圆弧有机玻璃，经其与机车连接轴的接触面折射后，向机车连接轴疲劳部位继续传播，当传播至机车连接轴疲劳部位遇到疲劳裂纹时，超声波被反射而沿返回，被超声波磁性探头接收晶片接收，并在超声波检测仪显示屏上显示，当出现反射波时即可判定为机车连接轴疲劳裂纹缺陷波，该位置具有判定为具有疲劳裂纹。

优选的，所述超声波磁性探头包括探头壳体，分别设于所述探头壳体两侧的探头转动手柄，其中一个探头转动手柄的一侧连接有探头线连接口；所述探头壳体纵向一侧设置有与机车连接轴的接触面相匹配的圆弧有机玻璃；

所述探头壳体内设置有相同大小的发射压电晶片和接收压电晶片，两者成夹角设置用以控制超声波入射角，且两者之间通过隔声层相互分离，所述隔声层延伸至所述圆弧有机玻璃；所述圆弧有机玻璃上设置有两块大小相同的永磁铁。

优选的，所述超声波进入机车连接轴的折射角符合如下公式：

tgβ=L/2H，其中β为折射角,L/2为超声波入射点到人工缺陷的轴向垂直距离，H为超声波入射点到人工缺陷的纵向垂直距离。

优选的，所述超声波磁性探头具有带圆弧有机玻璃，均为凹面，置于所述机车连接轴柱面检测的探头与该部位柱面曲率半径相同，置于所述机车连接轴斜面进行检测的探头与该部位斜面曲率半径相同。