專利名稱：機(jī)車車輛輪對(duì)缺陷在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)用電磁超聲換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無損檢測(cè)領(lǐng)域用的電磁超聲換能器，尤其涉及一種用于機(jī)車車輛輪對(duì)踏面缺陷在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)用的電磁超聲換能器。
背景技術(shù)：
輪對(duì)是機(jī)車走行系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，輪對(duì)外形是否存在缺陷和損傷直接關(guān)系到行車安全。鐵路提速的大發(fā)展以及機(jī)車車輛的高密度運(yùn)行，加快了輪對(duì)的磨損速度。因此，為避免出現(xiàn)輪對(duì)出現(xiàn)缺陷而還在繼續(xù)使用的情況，確保列車行駛的安全，需要及時(shí)對(duì)輪對(duì)踏面缺陷進(jìn)行無損動(dòng)態(tài)檢測(cè)。常見的輪對(duì)探測(cè)方式采用壓電超聲換能器進(jìn)行檢測(cè)，壓電超聲換能器產(chǎn)生體波對(duì)輪對(duì)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需沿踏面周緣逐點(diǎn)掃描進(jìn)行體內(nèi)徑向檢測(cè)，無法實(shí)現(xiàn)輪對(duì)表面及近表面的自動(dòng)回掃檢測(cè)，因而無法實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中的輪對(duì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)。
無損檢測(cè)領(lǐng)域的電磁超聲換能器的結(jié)構(gòu)和工作原理是利用磁鐵產(chǎn)生一個(gè)與待測(cè)工件表面成水平或垂直的靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)低頻磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中放置有高頻線圈。該高頻線圈通過骨架固定，與待測(cè)工件表面平行。外接的高頻信號(hào)發(fā)生器的高頻信號(hào)流入高頻線圈，產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，在工件表面及近表面感應(yīng)產(chǎn)生電渦流，高頻磁場(chǎng)的頻率范圍在超聲波頻率范圍內(nèi)。根據(jù)洛倫茲力原理或磁致伸縮效應(yīng)，電渦流在磁場(chǎng)的作用下形成超聲表面波，該表面波將沿著工件表面及近表面?zhèn)鞑ィ哳l線圈同時(shí)感應(yīng)接收反射回的超聲表面波信號(hào)。換能器將該超聲表面波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后輸出，由分析處理設(shè)備對(duì)其進(jìn)行分析處理，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面及近表面狀態(tài)的無損檢測(cè)?？梢婋姶懦晸Q能器可以產(chǎn)生自動(dòng)沿輪對(duì)踏面及其近表面繞行傳播的表面波，能夠方便地實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中輪對(duì)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。
但在電磁超聲換能器的輪對(duì)踏面缺陷動(dòng)態(tài)檢測(cè)過程中，要求高頻線圈與輪對(duì)踏面的表面距離小于1mm以實(shí)現(xiàn)電磁信號(hào)的良好耦合。而由于輪對(duì)踏面存在點(diǎn)蝕、連續(xù)剝離等現(xiàn)象，或者有其他異物存在，此類物理邊界條件限制了電磁超聲技術(shù)在輪對(duì)檢測(cè)中的應(yīng)用。并且電磁超聲換能器的線圈繞線也會(huì)在輪對(duì)的接觸、耦合過程中，因機(jī)械、化學(xué)或者熱等因素而造成損壞。
現(xiàn)有的機(jī)車車輛輪對(duì)缺陷在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)用電磁超聲換能器，解決以上問題的處理方式是在線圈與工件表面間加入填充物質(zhì)，對(duì)高頻線圈進(jìn)行保護(hù)。但是，在長期使用過程中，受車輪碾壓作用，填充物質(zhì)易脫落，損壞高頻線圈。同時(shí)，電磁超聲換能器線線圈頂部為平面，與圓弧形的車輪踏面為線接觸，接觸效果差，耦合效率低，檢測(cè)精度低，可靠性差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是提供一種機(jī)車車輛輪對(duì)缺陷在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)用電磁超聲換能器，該電磁超聲換能器的高頻線圈的使用壽命長，不易損壞；同時(shí)，高頻線圈與被測(cè)車輪的電磁耦合效率高，檢測(cè)精度高，可靠性強(qiáng)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為一種機(jī)車車輛輪對(duì)缺陷在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)用電磁超聲換能器，包括面板、底板及面板與底板之間的磁鐵箱體，磁鐵箱體內(nèi)固定有磁鐵；骨架設(shè)在面板的矩形槽內(nèi)，高頻線圈繞在骨架上，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是骨架由介質(zhì)整體澆注或銑削加工而成，其E形槽的缺口向下，高頻線圈繞在骨架的E形槽上；骨架的上表面為與車輪踏面外形適配的弧形凹面；底板下方設(shè)有支架，底板與支架通過減震彈簧相連。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案的有益效果是采用整體式、E形槽缺口向下的骨架，使得骨架被碾壓部分與整個(gè)骨架為整體式結(jié)構(gòu)，較之現(xiàn)有的加入填充物的碾壓部分，其承受壓力的能力明顯增強(qiáng)，不易碾碎，高頻線圈不易脫落，使用壽命長。骨架的上表面為與車輪踏面外形適配的弧形凹面，使得超聲換能器與車輪踏面之間接觸由線接觸改為面接觸，接觸面積大大增加，提高電磁耦合效率，檢測(cè)精度高，可靠性強(qiáng)。底板與支架之間的減震彈簧，可減弱車輪踏面在動(dòng)態(tài)碾壓過程中對(duì)電磁超聲換能產(chǎn)生的沖擊力，有效保護(hù)電磁超聲換能器，延長使用壽命；同時(shí)也使車輪踏面與超聲換能器之間的接觸更緊密、良好，進(jìn)一步提高電磁耦合效率。
上述的E形槽的底部與弧形凹面的距離≤1mm。這樣可保證超聲換能器線圈與輪對(duì)踏面間的電磁耦合良好。
上述的支架固定在卡座上，卡座則通過螺栓卡緊固定在鋼軌的底部上。采用卡座的方式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型與軌道之間的安裝固定，對(duì)軌道的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的破壞最小。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的側(cè)視圖。
圖3是圖1的俯視圖。
圖4是本實(shí)施例的面板及其內(nèi)部的骨架和線圈的局部剖視放大圖(圖1的B局部剖視放大圖)。
圖5是本實(shí)施例的面板的剖視放大圖(圖3的A向剖視放大圖)。
圖6是本實(shí)施例的前置放大盒10內(nèi)部的前置放大電路的電路原理示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例圖1-5示出，本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
為一種機(jī)車車輛輪對(duì)缺陷在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)用電磁超聲換能器，包括面板2、底板13及面板2與底板13之間的磁鐵箱體8，磁鐵箱體8內(nèi)固定有磁鐵11；骨架4設(shè)在面板2的矩形槽內(nèi)，高頻線圈3繞在骨架4上，骨架4由介質(zhì)整體澆注或銑削加工而成，其E形槽的缺口向下，高頻線圈3繞在骨架4的E形槽上；骨架4的上表面12為與車輪1踏面外形適配的弧形凹面；底板13下方設(shè)有支架9，底板13與支架9通過減震彈簧5相連。
E形槽的底部與弧形凹面12的距離≤1mm。支架9固定在卡座6上，卡座6則通過螺栓14卡緊固定在鋼軌的底部上。當(dāng)然，在實(shí)際使用時(shí)，也可采用在軌道7的軌腰上開孔，以螺栓方式將支架安裝式在軌道7上，而不用卡座。
本實(shí)施例的支架9上還固定有與高頻線圈3相連的前置放大盒10。當(dāng)然該前置放大盒10及其內(nèi)部的前置放大電路也可置于其它的位置，如卡座6的上部。該前置放大盒10內(nèi)部的前置放大電路的輸入端與高頻線圈3的引出端相連，該電路可以采用各種現(xiàn)有的超聲波頻段電信號(hào)的前置放大電路，如圖6所示的前置放大電路。
本實(shí)用新型骨架4的弧形凹面12的曲率半徑R與輪對(duì)1踏面滾動(dòng)圓的曲率半徑相當(dāng)，取值范圍通常在400mm-700mm。面板2的材料可以選用鋼，也可以選用其他耐磨金屬材料。電磁超聲換能器所用磁鐵11既可以使用直流電磁鐵也可以采用永磁鐵。
本實(shí)用新型通過對(duì)安裝支座9及電磁超聲換能器的外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，還可以應(yīng)用于落輪檢測(cè)系統(tǒng)中。去除安裝支座9及減震彈簧系統(tǒng)5，添加手柄，則可以將其應(yīng)用于輪對(duì)靜態(tài)缺陷檢測(cè)系統(tǒng)中。
本實(shí)用新型在實(shí)施時(shí)，除骨架4的上表面為弧形凹面12外，與骨架4相鄰的面板2的部分上表面，也構(gòu)成與骨架4曲率半徑及圓心相同的弧形凹面12。當(dāng)然，也可僅僅骨架4上表面是弧形凹面12，而面板2的上表面則不高于弧形凹面12的最高處。
權(quán)利要求1.一種機(jī)車車輛輪對(duì)缺陷在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)用電磁超聲換能器，包括面板(2)、底板(13)及面板(2)與底板(13)之間的磁鐵箱體(8)，磁鐵箱體(8)內(nèi)固定有磁鐵(11)；骨架(4)設(shè)在面板(2)的矩形槽內(nèi)，高頻線圈(3)繞在骨架(4)上，其特征在于所述的骨架(4)由介質(zhì)整體澆注或銑削加工而成，其E形槽的缺口向下，高頻線圈(3)繞在骨架(4)的E形槽上；骨架(4)的上表面(12)為與車輪(1)踏面外形適配的弧形凹面；底板(13)下方設(shè)有支架(9)，底板(13)與支架(9)通過減震彈簧(5)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁超聲換能器，其特征在于所述的E形槽的底部與弧形凹面(12)的距離≤1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁超聲換能器，其特征在于所述的支架(9)固定在卡座(6)上，卡座(6)則通過螺栓(14)卡緊固定在鋼軌的底部上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種機(jī)車車輛輪對(duì)缺陷在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)用電磁超聲換能器，它的骨架(4)由介質(zhì)整體澆注或銑削加工而成，其E形槽的缺口向下，高頻線圈(3)繞在骨架(4)的E形槽上；骨架(4)的上表面(12)為與車輪(1)踏面外形適配的弧形凹面；底板(13)下方設(shè)有支架(9)，底板(13)與支架(9)通過減震彈簧(5)相連。該電磁超聲換能器的高頻線圈的使用壽命長，不易損壞；同時(shí)，高頻線圈與被測(cè)車輪的電磁耦合效率高，檢測(cè)精度高，可靠性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01M17/013GK2919190SQ20062003470
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者王黎, 高曉蓉, 王澤勇, 趙全軻, 彭建平, 張渝 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)