[发明专利]一种空心车轴万向探头

说明书

本发明涉及超声波探伤技术领域，尤其是一种空心车轴万向探头，包括探杆旋转体和安装在探杆旋转体上的超声波探头，超声波探头通过自适应调节装置安装在探杆旋转体上，探伤时超声波探头通过所述自适应调节装置调节超声波探头的表面与空心车轴内表面之间的间隙。本发明的自适应调节装置包括容纳超声波探头的探头座、位于探头座下方的底板和固定在探杆旋转体内的基座，自适应调节装置从X轴向、Y轴向和Z轴向三个方向上调节超声波探头的位置，使得万向探头高速旋转探伤时超声波探头的表面与空心车轴内表面之间的间隙始终保持一致，防止超声波探头表面上被供给的涡轮油油膜增厚，进而影响探伤性能。

技术领域

本发明涉及超声波探伤技术领域，尤其是一种用于空心车轴探伤机的探头装置。

背景技术

国内高速铁路动车组车辆所使用的空心车轴，每行驶规定的里程就需要进行内部超声波探伤检查。目前所采用的探伤方法是脉冲反射法探伤，即以空心车轴内孔为探伤接触面，超声波探伤探杆伸入空心车轴内孔中，超声波探头在空心车轴内旋转前进扫描车轴内部的情况，超声波探头发出超声波，然后接收来自伤痕的反射回波举动和时间，由探伤机判断伤痕的位置和大小情况。由于超声波探头高速旋转，探头与空心车轴内孔表面之间耦合状态会存在不良状况，此时进入空心车轴的声能损失增大，将会影响对空心车轴表面及内部缺陷的判定。

为了解决上述技术问题有人提出一种能够改善探头耦合性能的探头支架装置，包括探头支架，其为一框体，且具有一第一凹槽，第一凹槽内设置有超声波探头，且探头的高度低于探头支架的高度；以及，探杆旋转体。本装置使得耦合油在探头与空心车轴内孔表面之间形成一层油膜，能够使超声波顺利地在探头与被测空心车轴内孔之间传播，但是该种探头仍然存在以下问题：该种超声波探头仅能上下运动，在超声波探伤时，使用探头弹簧将超声波探头压在空心车轴内表面进行探伤，这样在检查头中心和空心车轴的中心产生滑移时，超声波探头只能上下运动调节贴合的位置，而其他方向的偏移无法调整，从而超声波探头表面和空心车轴内表面之间的间隙无法保持均均，这样超声波探头表面上被供给的涡轮油油膜会增厚，导致超声波发生器发射和反射的波形变化，进而影响探伤判断的精准度，相应地要进行多次检测确认空心车轴的伤痕，检查时间长。虽然可以借助树脂环以确保检查头的同心度，但是由于树脂环的加工精度要求高，难以达到，而且探伤时容易磨损，使用树脂环仍然容易引起超声波探头偏移。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种提高探伤性能且探伤速度快的空心车轴万向探头。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：

本发明的空心车轴万向探头，包括探杆旋转体和安装在所述探杆旋转体上的超声波探头，所述超声波探头通过自适应调节装置安装在所述探杆旋转体上，所述超声波探头通过所述自适应调节装置调节超声波探头的表面与空心车轴内表面之间的间隙。

本发明所述自适应调节装置包括容纳所述超声波探头的探头座、位于探头座下方的底板和固定在所述探杆旋转体内的基座，所述超声波探头铰接在所述探头座内，所述超声波探头在X轴向上自由偏转，所述探头座铰接在所述底板上方，所述探头座在Y轴向上自由偏转，所述底板借助转动臂和伸缩弹簧安装在基座上，所述底板在Z轴向上自由上下运动，所述基座在探杆旋转体的作用下带动超声波探头旋转进入空心车轴内。

本发明所述底板的两侧面分别设有两组转动臂，所述转动臂的一端与所述底板铰接，所述转动臂的另外一端与所述基座铰接。

本发明所述底板和对应的基座之间均匀固定有三组伸缩弹簧。

本发明所述超声波探头为两组，两组所述超声波探头安装在所述探杆旋转体的外圆周面上且相对布置。

本发明所述超声波探头为一体式探头，所述超声波探头的外表面由压电陶瓷材料制成。

本发明其中一组所述超声波探头内布置四个超声波发生器，另外一组所述超声波探头内布置三个超声波发生器。