一种轮对探伤系统的制作方法

本发明属于车轮探伤设备，尤其涉及一种轮对探伤系统。

背景技术：

1、随着我国高速铁路的发展，越来越多的动车组、高铁投入运营，那么，轮对的定期探伤是保证动车运行部分安全的关键措施之一。

2、轮对作为列车的关键部件，需要对其品质进行严密检查。高速列车车轮在每行驶一定公里数后，必须采用高度自动化的超声波检测系统为轮对进行检测，以保证火车的行驶安全性。

3、轮对探伤定期落轮探伤检测在轮对检修库进行，包括多方位的探伤，而在探伤之前，需要对确定贴合基准，从而确保各探头能够准确贴合在车轮上。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明公开了一种轮对探伤系统，能够保证探头的贴合以车轮内侧面为基准，从而以该基准进行更过驱动动作后，使各探头均能够很好的贴合在车轮上。

2、本发明的具体技术方案如下：

3、一种轮对探伤系统，包括：

4、设置在轨道检测位置的龙门驱动机构；以及

5、固定框架，所述固定框架与龙门驱动机构连接；以及

6、载体框架，所述载体框架和固定框架之间设置有水平驱动机构；

7、所述载体框架包括：

8、第一框架，所述第一框架和固定框架在水平方向上滑动连接；以及

9、第二框架，所述第二框架和第一框架在垂直方向上滑动连接；

10、其中，所述第二框架上设置有探头载体。

11、所述龙门驱动机构携带探头载体从上往下运动，在接触到车轮踏面时停止下行，此时由于不同的车轮的轮内距存在差异，因此水平驱动机构的运动在预留运动余量的基础上，驱动载体框架携带探头载体水平运动，以使得探头载体能够贴合车轮内侧面。

12、优选的，所述第二框架包括框部和板部，所述框部和板部之间设有垂直缓振机构，所述垂直缓振机构包括：

13、连接在框部和板部之间的第一导杆，所述第一导杆与其中一者固定连接，与另外一者滑动连接，所述第一导杆外侧套设有第一压簧；

14、垂直导轨，所述垂直导轨机构设置在框部和第一框架之间；以及

15、接近传感器，用于检测框部和板部之间的相对运动。

16、所述第一导杆和第一压簧的配合能够实现探头夹具接触车轮后达到缓冲作用，利用接近传感器可以检测框部和板部在垂直方向上的相对位置，以通过该信号控制龙门驱动机构不再运动。

17、优选的，在垂直方向上，所述框部和固定框架之间设有摆臂传感器；

18、在框部和固定框架之间，所述摆臂传感器的固定端与其中一者摆动连接，自由端与另外一者滑动配合。

19、由于框部和第一框架之间存在垂直方向的相对运动，因此摆臂传感器的摆动可以产生信号，也就是说，当摆臂传感器的摆动角度到达阈值时，也可给予龙门驱动机构停止信号，并且，摆臂传感器还可以作为接近传感器的冗余设计。

20、优选的，所述水平驱动机构包括：

21、载体气缸，所述载体气缸的固定端设置在龙门驱动机构上，自由端与载体框架连接；以及

22、水平导轨，所述水平导轨设置在固定框架和载体框架之间。

23、当探头载体在垂直方向上运动到位后，利用载体气缸驱动载体框架在水平方向相对于固定框架运动，即可实现对探头载体的位置调整，以使得探头载体为探头贴合做好准备工作。

24、优选的，所述探头载体包括：

25、支撑架，所述支撑架与水平运动机构连接；

26、动板一，所述动板一的一端与支撑架转动连接；

27、动板二，所述动板二的一端与支撑架转动连接；

28、动力设备一，用于驱动动板一和动板二相向运动或相背运动；

29、其中，所述动板一和动板二上均通设置有多个探头夹具。

30、由于车轮为圆形结构，其边缘为弧形，因此不同于线性，对于车轮的贴合无法通过一次性的驱动实现，因为无法保证弧形面的贴合，并且，如果直接以预设的弧形状态去贴合车轮，由于切线可能不一致的因素，就可能导致探头直接碰撞车轮而导致损坏，因此，通过展开和合拢的方式为贴合作业进行二次驱动，能够很好的避免上述问题，因此在支撑架停止动作后，将动板一和动板二展开，即可避免这一问题，所述支撑架能够带动探头运动到检测车轮的位置，当支撑架位于适当位置后，启动动力设备一，使动板一和动板二相背运动，从而使各探头夹具上的探头更好的贴合车轮，而在检测完成后，动力设备一再驱动动板一和动板二相向运动而复位。

31、优选的，所述探头载体还包括：

32、和动板一对应设置的弧板一；以及

33、和动板二对应设置的弧板二；

34、其中，所述弧板一和动板一之间，以及弧板二和动板二之间均设有滑动板机构；

35、所述弧板一和弧板二位于探头载体的同一侧，其中一部分探头夹具安装车轮内侧面探头，设置在滑动板机构上，另外一部分探头夹具安装车轮踏面探头，设置在探头载体的另外一侧。

36、对于一部分探头来说，其贴合车轮内侧面，因此，虽然在支撑架到达运动位置并在动板一和动板二相互展开后，一部分探头能够贴合车轮踏面，但是另外一部分探头还无法贴合车轮内侧面，也就是说，该部分探头和车轮内侧面之间还存在有间隙，因而无法很好的满足探伤的要求，基于此，利用滑动板机构驱动这部分探头运动，使该部分探头贴合车轮内侧面，即可更好的实现对车轮的探伤。

37、优选的，所述探头夹具包括：

38、安装夹板；

39、弹性调整机构，所述弹性调整机构与安装夹板连接；

40、探头框架一，所述探头框架一上安装有探头，所述探头框架一与弹性调整机构连接；以及

41、弹性浮动机构，所述弹性浮动机构设置在弹性调整机构和探头框架一之间。

42、所述弹性浮动机构能够在探头框架一接触车轮时，使探头框架一根据实际接触位置而改变探头框架一和车轮的接触情况，从而适应车轮表面不平的问题和/或适应踏面斜度，以更好的满足探头探伤效果；对于不同的车轮来说，可能具有不同的尺寸规格，因此，通过弹性调整机构的设置，使得探头框架一在接触车轮后，可以根据实际车轮尺寸自适应调整，从而适应不同尺寸的车轮。

43、优选的，所述弹性浮动机构包括：

44、座体二，所述座体二和弹性调整机构连接；

45、弹性件二，所述弹性件二设置在座体二和探头框架一之间；以及

46、支耳，所述支耳和探头框架一中其中一者设有转销，另一者设有与转销活动连接的腰型孔，所述支耳还与座体二连接。

47、所述弹性调整机构除了满足探头框架一的运动限位之外，还能够实现相应的缓振作用，而该缓振是在探头框架一的外侧实现，因此，如果需要进一步确保探头的使用安全性，避免受车轮刚性接触而损坏，还需要在探头框架一的内部对探头进行缓振，而所述弹性件二能够实现探头框架一和座体二之间的浮动，而由于弹性件二并未具有与其配合的导向部件，因此，其允许探头框架一和车轮接触后，在一定的范围内摆动，以避免车轮表面不平和/或踏面斜度而导致的无法完全贴合；此外，弹性件二也能够在探头框架一接触车轮时，提供缓振；活动连接的腰型孔和转销能够实现探头框架一和座体二之间的运动限位，该导向结构不影响弹性件二的形变，也就是说，弹性件二的形变不一定发生在弹性件二的轴向，因此利用弹性件二可以实现探头框架一的多向摆动，以更好的贴合车轮，在此基础上，由于转销的转动或直线位移仅能发生在腰型孔中，从而更好的在腰型孔中满足适应不同车轮尺寸、适应车轮表面不同的基础上，达到二级缓振目的。

48、优选的，所述滑动板机构包括：

49、滑板，所述滑板通过板件导向机构设置在相应的动板和弧板之间；

50、动力设备二，用于驱动滑板沿板件导向机构的引导方向运动；以及

51、内侧靠轮，所述内侧靠轮设置在滑板上，位于相应的动板和弧板之间，用于靠接车轮内侧面；

52、其中，在滑板上设置探头夹具。

53、所述滑动板机构通过动力设备二驱动滑板以实现驱动探头夹具，从而使探头夹具上的探头贴合车轮内侧面，利用板件导向机构很好的确定了滑板的运动方向，从而更好的满足探头的贴合要求，避免运动错位；所述内侧靠轮能够给予滑动板机构提示，也就是说，当内侧靠轮靠接车轮内侧面时，可通过传感器检测内侧靠轮和车轮之间的相对距离，当该距离到达阈值时，即触发驱动设备二停止动作，表示滑板运动到位。

54、优选的，所述探头载体还包括：

55、踏面靠轮，所述踏面靠轮和支撑架连接，用于贴合车轮踏面以定位探头载体；

56、中间靠轮，所述中间靠轮与支撑架连接，用于从车轮内侧贴合车轮；以及

57、两个抱紧靠轮，两个抱紧靠轮分别设置在动板一和动板二相互远离的一端，用于靠接车轮轮缘。当踏面靠轮贴合车轮时，即表示探头载体运动到位，因此此时探头载体停止运动，所述中间靠轮和协同配合踏面靠轮，以在对车轮径向定位的同时，达到轴向定位的效果；当抱紧靠轮贴合车轮时，可使滑动板机构开始动作，从而使用于贴合车轮内侧面的探头运动以贴合车轮内侧面；通过两个抱紧靠轮贴合车轮，使各探头夹具与车轮表面的距离得以保持恒定，也就是说，在令车轮转动探伤的过程中，通过抱紧靠轮为车轮限位，避免车轮跳动的情况而影响车轮探伤，，从而更好的实现车轮探伤。

58、优选的，在车轮内侧面的探头中，以弧板一和弧板二之间的对称线为基准线，包括：

59、至少一对相控阵探头，任意一对相控阵探头中的两个探头相对设置，且位于基准线两侧，所述相控阵探头的扭角为0°、发射角和接收角为-20°～20°，相控阵探头的声束与车轮内侧面呈45°；

60、至少一对60°斜探头，任意一对60°斜探头中的两个探头相背设置，且位于基准线两侧，所述60°斜探头的扭角为5°～35°；

61、至少一对70°斜探头，任意一对70°斜探头中的两个探头相对设置，且位于基准线两侧；以及

62、多个常超探头，其中一部分常超探头位于基准线的其中一侧，另外一部分常超探头位于基准线的另外一侧，所述常超探头指向车轮圆心。

63、车轮内侧面的探头的布局会影响实际的探伤效果，因此，需要合理布局这些探头，这种布局的方式不是简单的组合，需要考虑探头所作用位置以实现全面覆盖，区别于目前现有技术中的一些探头布局，上述的布局方式除了综合探伤可靠性外，还能够有效节省探头的布置空间，提高探伤范围，以同时满足车轮轴端面上下倒角缺陷、轴向缺陷、径向缺陷。

64、优选的，在车轮踏面探头的中，以弧板一和弧板二之间的对称线为基准线，包括：

65、至少两对相控阵探头，任意一对相控阵探头中的两个探头相对设置，且位于基准线两侧，每个相控阵探头的发射角和接收角均为10°～40°，且扭角为5°～35°；以及

66、多个常超探头，其中一部分常超探头位于基准线的其中一侧，另外一部分常超探头位于基准线的另外一侧，所述常超探头指向车轮圆心。

67、和车轮内侧面的探头的布局类似的，上述车轮踏面的探头的布局方式除了综合探伤可靠性外，还能够有效节省探头的布置空间，提高探伤范围，以同时满足在车轮踏面实现辐板内外侧周向和径向缺陷、轮辋部分的内部周向和轴向缺陷。

68、优选的，在检测位置的两侧各设置有一个轴颈轴端检测装置，所述轴颈轴端检测装置包括：

69、升降座体；

70、升降框架，所述升降框架通过直线导向机构一与升降座体连接，所述升降框架可相对于升降座体在垂直方向上运动；

71、轴颈检测机构，所述轴颈检测机构通过直线导向机构二设置在升降框架上，所述轴颈检测机构可相对于升降框架在水平方向上运动；以及

72、轴端检测机构，所述轴端检测机构通过直线导向机构三设置在升降框架上，所述轴端检测机构三可相对于升降框架在水平方向上运动。

73、所述直线导向机构二能够驱动轴颈检测机构运动到与轴颈贴合的位置上方，然后在直线导向机构一的作用下朝下方运动，以贴合车轮，同时，轴端检测机构在直线导向机构三的作用下贴合车轮轴端面，从而达到快速探伤目的。

74、优选的，还包括：

75、贴合驱动机构，所述贴合驱动机构设置在直线导向机构二和轴颈检测机构之间；

76、所述贴合驱动机构包括：

77、贴合气缸，所述贴合气缸的一端与直线导向机构二连接，另一端与轴颈检测机构连接；

78、拉簧，所述拉簧的一端与直线导向机构二连接，另一端与轴颈检测机构连接；以及

79、导向柱，在轴颈检测机构和贴合气缸中，所述导向柱的一端与其中一者滑动连接，另一端与另外一者固定连接。

80、在进行轴颈贴合和轴端面贴合时，为了保证准确性，先利用直线导向机构一将升降框架驱动至适当位置，然后通过直线导向机构三驱动轴端检测机构贴合车轮轴端面，同时，利用直线导向机构二将轴颈检测机构驱动至轴颈上方，并通过贴合驱动机构驱动轴颈检测机构运动而贴合轴颈，由此不仅能够更高效率的满足探伤要求，还能够适应不同型号尺寸的车轮，从而扩大检测范围，所述拉簧能够在探伤完成后，实现对轴颈检测机构的辅助复位，并且在贴合气缸意外失去支持力时，确保对轴颈检测机构的使用安全，而导向柱则为拉簧形变提供了限位，其协同拉簧也为轴颈检测机构提供了缓振。

81、优选的，所述轴颈检测机构包括：

82、探头框架二，所述探头框架二的两端设有第二滚轮；以及

83、探头座体，所述探头座体与探头框架二连接；

84、其中，所述探头框架二和贴合驱动机构连接；所述探头框架二和探头座体之间设有弹性导向机构。

85、所述探头框架二受贴合驱动机构驱动而朝向车轮运动，并最终使探头座体贴合在车轮轴颈上，此时第二滚轮和车轮轴颈接触，在拉簧和导向柱的作用下，实现缓振和位置调整，从而更好的满足探伤要求；所述弹性导向机构在轴颈检测机构的内部实现探头框架二和探头座体之间的缓振，从而进一步实现缓振。

86、优选的，所述弹性导向机构包括：

87、弹性件三，所述弹性件三的一端与探头框架二连接，另一端与探头座体连接；

88、其中，所述探头框架二和探头座体中的至少一者设置有限位件；

89、所述探头框架二和探头座体在弹性件三的轴向上滑动配合。

90、所述弹性件三的设置满足缓振要求；所述限位件的设置能够避免探头框架二和探头座体相互脱离；由于探头框架二和探头座体滑动配合，因而弹性件三仅在其轴向上产生形变，从而避免该部分由于弹性件三形变而使探头框架二和探头座体之间产生位置偏移，从而更好的在轴颈检测机构的内部实现接触缓冲。

91、优选的，所述轴端检测机构包括：

92、圆盘，所述圆盘与直线导向机构三通过自适应机构连接，所述圆盘上设有轴端探头；

93、其中，所述自适应机构包括：

94、连接固件，在圆盘和直线导向机构三中，所述连接固件的一端与其中一者固定连接，与另外一者活动连接；以及

95、第二压簧，所述第二压簧设置在圆盘和直线导向机构三之间。

96、所述圆盘能够很好的贴合车轮轴端面，从而使设置在圆盘上的轴端探头很好的贴合车轮轴端面，由于所述圆盘与直线导向机构三设有自适应机构，通过自适应机构能够避免轴端探头和车轮轴端面之间的刚性接触，并且消除由于轴端面与圆盘端面不平行而导致的贴合不良；所述第二压簧在圆盘和直线导向机构三之间具有预压力，该预压力使得直线导向机构三与圆盘之间有相互脱离的趋势，在连接固件的限位作用下，使直线导向机构三与圆盘之间处于浮动连接状态，从而在避免车轮轴端面和圆盘之间刚性碰撞而导致的损坏隐患外，使得圆盘更加贴合车轮轴端面，从而更好的满足探伤要求。

97、优选的，在检测位置的轨道之间设置有车轮位移装置，所述车轮位移装置包括：

98、轨道座体，所述轨道座体上设置有定轨；

99、动轨，所述动轨与定轨转动连接，所述动轨的转动平面与其侧面所在平面平行；以及

100、动轮机构，用于驱动动轨相对于定轨在平动位和转动位之间切换；

101、转轮机构，用于驱动位于转动位的车轮转动；

102、其中，所述动轮机构处设有定位部，当车轮位于定位部时，所述动轮机构驱动动轨运动，以使车轮切换至转动位；

103、当动轨携带车轮位于转动位时，所述转轮机构支撑车轮，所述动轮机构和车轮之间具有间隙。

104、当车轮位于动轮机构时，所述车轮行驶停靠在动轨处由定位部限位，因此，此时动轮机构动作时，动轨携带车轮在不同的位置之间运动，从而能够在预设的检测位置停留，以使检测装备完成对车轮的检测；而在检测完成后，在动轮机构的驱动下，能够使动轨将车轮赶出动轨，由此避免人工转运；在车轮的检测过程中，需要令车轮绕其自身轴线转动，由于当车轮位于转动位时，车轮和动轨之间存在间隙，因此利用主动轮和辅助轮能够很好的实现对车轮的支撑，因此当动力设备一动作时，可以利用主动轮和车轮之间的摩擦力实现车轮的转动，同时在辅助轮也将减小车轮转动而带来的摩擦力，从而更好的满足探伤检测的要求。

105、优选的，所述动轮机构包括直线驱动机构，所述直线驱动机构的延伸方向平行于定轨的延伸方向；

106、所述动轨远离其轨面的一侧设有两段朝同一方向且相对于轨面倾斜的倾斜部，所述直线驱动机构设置在轨道座体和倾斜部之间，以将其直线运动转变为动轨的旋转运动。

107、所述直线驱动机构能够在预设的运动路径上往返运动，在倾斜部的作用下，使得动轨以预设的角度在该角度形成的区间内往复转动，从而满足托举车轮在不同位置之间切换的要求。

108、优选的，所述车轮位移装置还包括：

109、前定位机构，位于检测位置的前端，用于将车轮限位在检测位置；以及

110、后定位机构，位于检测位置后端，用于使车轮沿其运动来向单向运动。

111、所述前定位机构能够将车轮限位在动轮机构处，以使得动轮机构能够携带车轮进行位移，从而满足检测的要求；所述后定位机构在定轨上形成单向通道，从而避免位于动轮机构处的车轮后退，从而确保车轮能够被动轮机构所驱动。

112、优选的，所述车轮位移装置还包括：

113、前限位机构，用于阻挡车轮进入检测位置；

114、后限位机构，位于前限位机构远离动轮机构的一端，用于使车轮沿其运动来向单向运动；以及

115、设置在后限位机构一侧的推轮机构，用于将车轮推入检测位置。

116、所述前限位机构和后限位机构组成使轨道上形成待检位置，该位置位于检测位置的后方，也就是说，车轮先通过待检位置，再进入检测位置，由此可以进一步提高多个车轮进行探伤使得连续性；而后限位机构在定轨上形成单向通道，也能够避免位于待检位置的车轮后退，从而结合推轮机构在合适的时候将车轮推入检测位置。

117、和现有技术相比，本发明能够实现对车轮的多方面检测探伤，并且使各个探头很好的贴合在车轮的探伤位置，从而更好的满足车轮探伤的要求，明显提供探伤精度和准度；本发明通过贴合车轮踏面、车轮内侧面、车轮轴端面和轴颈，以高效实现对车轮的探伤，具有很好的集成度和便捷度，有利于提高探伤效率。