[发明专利]列车车轮踏面裂纹的脉冲涡流热成像动态检测装置及方法

说明书

一种列车车轮踏面裂纹的脉冲涡流热成像动态检测装置及方法，其装置的构成主要是：轮对检测试验台内腔的左部安装有两个从动轮，右部安装有两个主动轮，从动轮和主动轮的顶部通过矩形轮槽穿出轮对检测试验台；车轮的踏面置于主动轮和从动轮上；两个主动轮之间安装有双轴电机，双轴电机的输出轴与主动轮相连；一个从动轮上安装有编码器；轮对检测试验台的左侧基座上部连接有机械手底座，机械手底座上固定有机械手，机械手的末端固定有感应加热头及其激励线圈，激励线圈与高频感应电源电连接；所述的基座右侧放置有热成像仪；该装置能对整个圆周的车轮踏面裂纹进行全覆盖检测，其检测效率高，检测结果直观、清晰、准确。

技术领域

本发明涉及一种列车车轮踏面裂纹的检测装置及方法。

背景技术

车轮作为列车走行部的关键部位，在列车运行过程中频繁与钢轨之间滚动接触，车轮的表面会萌生出滚动接触疲劳裂纹。初期的滚动接触疲劳裂纹较隐蔽，但当裂纹扩展至一定长度时，裂纹扩展速率会快速增加，轻则踏面金属剥离掉块，重则轮辋断裂，车轮脱轨，导致列车发生严重安全事故。车轮疲劳裂纹的无损检测技术是控制车轮质量、保证在役车轮安全运行的重要手段，为了避免车轮踏面疲劳裂纹导致事故的发生，采用无损检测技术对车轮进行定期检测至关重要。

目前被广泛研究和使用的车轮踏面疲劳裂纹无损检测技术主要有两种：超声相控阵检测、电磁超声表面波检测。

超声相控阵检测技术的作法和原理是：按照不同的延迟法则，激发所有阵元或者部分阵元发射超声波，各阵元的超声波波束在车轮上叠加形成不同的波阵面；各阵元对接收到的超声回波按相应的法则，进行延迟处理，实现相控阵成像，再对回波成像进行分析即可检测出车轮的裂纹。其存在的问题是，超声回波是深入工件，在工件的另一个表面反射形成，最终的成像结果叠加了工件内部不同深度位置的缺陷，要区分出不同位置的缺陷难度很大，只能人为的控制探头扫查，速度慢，检测效率低下；通常对车轮轮辋和内部缺陷的检测效果好，但很难准确检测出车轮表面的缺陷。电磁超声表面波检测技术是，利用洛伦兹力产生的涡流效应在车轮表面激发出声表面波，所激发出的声表面波束沿着车轮踏面表面及近表面内周传播，形成对表面及近表面的全覆盖检测，超声表面波在表面及近表面的不同位置遇到缺陷时，将形成相应形式的缺陷回波，通过对缺陷回波的分析就能探测出车轮表面缺陷。这种超声表面波超检测技术能够很好的检测出车轮踏面缺陷，检测效率高，但其超声表面回波信号在表面形成和传播，易受干扰，信号波形非常杂乱，缺陷回波信号往往被淹没在众多噪声当中，导致其检测精度低、灵敏度差。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种车轮踏面裂纹的脉冲涡流热成像动态检测装置，该装置能对车轮踏面整个圆周的踏面裂纹进行全覆盖检测，其操作简单、方便，检测效率高，检测结果直观、清晰、准确。

本发明实现其第一发明目的所采用的技术方案是，一种列车车轮踏面裂纹的脉冲涡流热成像动态检测装置，其构成是：

轮对检测试验台内腔的左部安装有两个从动轮，右部安装有两个主动轮，且轮对检测试验台的顶板上开有四个矩形轮槽，从动轮和主动轮的顶部通过矩形轮槽穿出轮对检测试验台；列车轮对的两个车轮的踏面，置于对应的主动轮和从动轮的轮缘上；

所述的轮对检测试验台内腔位于两个主动轮之间的位置，安装有双轴电机；双轴电机的输出轴分别与两个主动轮相连；两个从动轮中的一个从动轮上安装有编码器；

轮对检测试验台的左侧安装有基座，基座上部通过纵向的直线导轨与机械手底座相连，机械手底座底面的螺母与基座上的纵向丝杆配合；纵向丝杆的一端连接有转盘；

所述的机械手底座上固定有六自由度的机械手，机械手的末端固定有感应加热头，感应加热头顶端的激励线圈与高频感应电源电连接；

所述的基座和轮对检测试验台之间还放置有面向车轮的热成像仪；

所述的高频感应电源、热成像仪、编码器、机械手的控制器和双轴电机的变频器均与数据处理与控制单元电连接。