鋼軌超聲波高速探傷

2018-8-18鋼軌超聲波高速探傷系統(tǒng)設(shè)計(jì)《檢測(cè)技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)同組成員：劉言5040309901游宇5040309297劉祖良5040309285胡晟5040309165呂吉50403092882007年6月2018-8-18目錄TOC\o"1-5"\h\z.設(shè)計(jì)題目 1.設(shè)計(jì)目的 .-..3 ..設(shè)計(jì)要求 ...3 ..設(shè)計(jì)背景 .…4…….技術(shù)原理 : ::. 9 .基本設(shè)計(jì)過(guò)程 11 .探頭的設(shè)計(jì) 11 ...探傷系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 ....探傷小車(chē)的設(shè)計(jì) ...18 ....探傷車(chē)組的設(shè)計(jì) ... 22 .其他 .24 ??….高速探傷車(chē)的關(guān)鍵技術(shù) ：25?.設(shè)計(jì)總結(jié) .:27--.參考書(shū)目 :: .292018-8-18鋼軌超聲波高速探傷設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)【設(shè)計(jì)目的】我國(guó)鐵路運(yùn)輸繁忙，列車(chē)運(yùn)行間隔只有十幾分鐘，同時(shí)，運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路近七萬(wàn)公里，線(xiàn)路狀況較差，超期服役鋼軌數(shù)量很大，鋼軌傷損發(fā)生率高。為了保障鐵路運(yùn)輸安全，目前檢測(cè)鋼軌內(nèi)部缺陷的主要設(shè)備為小型鋼軌超聲探傷儀，由人工進(jìn)行鋼軌傷損的檢測(cè)。為防止、監(jiān)測(cè)傷損的發(fā)生、發(fā)展，平均每年每條線(xiàn)路檢測(cè)需十遍以上，總檢測(cè)里程近一百萬(wàn)公里，全線(xiàn)有近萬(wàn)名專(zhuān)職鋼軌探傷人員負(fù)責(zé)鋼軌內(nèi)部傷損的檢測(cè)。隨著中國(guó)鐵路的第三次提速，使鐵路對(duì)于能在現(xiàn)有魚(yú)尾板聯(lián)結(jié)線(xiàn)路上完成高速探傷的設(shè)備需求日益迫切，研究開(kāi)發(fā)鋼軌高速探傷車(chē)，使其在檢測(cè)時(shí)不影響鐵路正常運(yùn)營(yíng)，對(duì)鐵路運(yùn)輸業(yè)具有重要的意義。試設(shè)計(jì)鋼軌探傷系統(tǒng)?！驹O(shè)計(jì)要求】(1)以5人左右的小組為單位，注意發(fā)揮集體的力量。對(duì)問(wèn)題的討論務(wù)必注意敘述的清晰性、嚴(yán)謹(jǐn)性。(2)最后的結(jié)果必須以Word文檔和PowerPoint文檔提交，每組只提交一份文檔即可。注意，文件的格式、圖表的美觀(guān)將作為評(píng)價(jià)的一部分。其中圖必須采用MicrosoftVisio描畫(huà)。(3)每組在班級(jí)作10-15分鐘交流。2018-8-18（4）可以進(jìn)行自由選題，問(wèn)題可超出教師擬定的問(wèn)題之外?！驹O(shè)計(jì)背景】鋼軌和鋼軌傷損一.鋼軌的作用和分類(lèi)（一）鋼軌的作用：鋼軌是軌道結(jié)構(gòu)的重要部件，主要作用是支持并引導(dǎo)機(jī)車(chē)車(chē)輛的車(chē)輪，直接承受來(lái)自車(chē)輪的載荷和沖擊，并將其傳布于軌枕和扣件。在自動(dòng)閉塞區(qū)段，鋼軌成為信號(hào)電流的導(dǎo)體，起到軌道電路的作用。在電氣化區(qū)段，鋼軌還起到牽引電流的回流導(dǎo)線(xiàn)。（二）鋼軌的分類(lèi)目前我國(guó)定型鋼軌分類(lèi)如下：a）按鋼軌成份分：普碳鋼:U71、U74和U71Cu等合金鋼：U71Mn、U70MnSi和U70MnSiCu等b）按鋼軌重量分：38kg/m;43kg/m;50kg/m;60kg/m（主要線(xiàn)路使用）；75kg/m（主要線(xiàn)路使用）。c）按鋼軌長(zhǎng)度分：2018-8-1812.5m、25m以及超長(zhǎng)無(wú)縫鋼軌二.鋼軌的性能和成分（一）鋼軌的性能.機(jī)械性能主要包括：強(qiáng)度，塑性，硬度，韌性，疲勞.綜合性能在列車(chē)行駛下的抗壓性，耐磨性，抗剝離，抗磨擦，抗疲勞,耐腐蝕，可焊接性。（二）鋼軌的成分主要成分：鋼和碳；有益成分：鎰、銅、鈕、鈦等；有害成分：硫、磷、氧、氫等。三.鋼軌傷損和形成原因共分五大類(lèi)：.鋼軌核傷（危害最大的傷損，也是探傷的主要項(xiàng)目）白枝黑持白枝黑持.鋼軌接頭傷損

2018-8-182018-8-18.鋼軌水平和縱向裂紋.鋼軌軌底裂紋.鋼軌焊接接頭傷損（附：核傷形成的主要原因是鋼軌本身存在白點(diǎn)、氣泡、非金屬雜質(zhì)或嚴(yán)重偏折等缺陷。在列車(chē)動(dòng)載荷的重復(fù)作用下，使這些微細(xì)疲勞源逐步擴(kuò)展而形成斑痕，通常稱(chēng)為白核。當(dāng)白核發(fā)展至軌面，疲勞斑痕受氧化，逐步發(fā)展成為黑核。除材質(zhì)因素外還有下列原因：a）接觸疲勞形成的核傷b）軌面剝離形成的核傷a）接觸疲勞形成的核傷b）軌面剝離形成的核傷c）魚(yú)鱗破損形成的核傷d）擦傷焊補(bǔ)形成的核傷等等原因。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)核傷面積占軌頭5%~10%，靜力強(qiáng)度只有正常鋼軌的16%~40%;當(dāng)占10%~15%時(shí)，疲勞強(qiáng)度下降90%以上；當(dāng)占20%~30%時(shí)將發(fā)生斷軌。由此可見(jiàn)，核傷是鋼軌傷損中最為嚴(yán)重的項(xiàng)目，因此也就成為探傷中最重要的項(xiàng)目。其他種類(lèi)傷損形成原因及危害此處略，詳見(jiàn)《鋼軌探傷工》P135）2018-8-182018-8-18四.無(wú)損檢測(cè)簡(jiǎn)介.無(wú)損檢測(cè)的定義無(wú)損檢測(cè)是一門(mén)綜合性的應(yīng)用科學(xué)技術(shù)，它是在不改變或不影響被檢對(duì)象使用性能的前提下，檢驗(yàn)和分析材料、零件和構(gòu)件的一種非破壞性檢測(cè)方法。.無(wú)損檢測(cè)的特點(diǎn)a）不破壞被檢對(duì)象；b）可實(shí)現(xiàn)100%的檢驗(yàn)；c）發(fā)現(xiàn)缺陷并作做出質(zhì)量評(píng)估；d）可對(duì)缺陷成因及發(fā)展規(guī)律做出判斷；e）對(duì)關(guān)鍵部件和部位在運(yùn)行中作定期檢查，甚至長(zhǎng)期監(jiān)控，以保障運(yùn)行安全。.無(wú)損檢測(cè)的方法X光探傷儀T.射線(xiàn)探傷（RT）X光探傷儀T.磁粉探傷（MT）;.滲透探傷（PT）;.渦流探傷（ET）;.超聲探傷（UT）;r磁粉探傷儀.計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)（CT）

r磁粉探傷儀2018-8-18四.五種主要探傷方法比較射線(xiàn)超聲磁粉渦流滲透典型應(yīng)用鑄件，焊件鑄、鍛焊件和鑄、鍛、焊、棒、線(xiàn)、管材各種工件板材沖壓件探出缺陷表面、內(nèi)部表面、內(nèi)部表面附近表面附近表面判傷方法照相底片或熒回波信號(hào)分觀(guān)察磁痕儀表指標(biāo)報(bào)直接觀(guān)察光觀(guān)察析警靈敏度1.25%高7u以上裂痕20u以上裂稍低于磁粉痕主要設(shè)備X光機(jī)，r射線(xiàn)超聲波探傷磁粉探傷器渦流探傷儀紫外光燈源儀優(yōu)點(diǎn)不受形狀限制、適用范圍廣，直觀(guān)、速度速度快，方不受工件限永久保存記錄靈活、價(jià)廉，快、方便、價(jià)便、低廉、易制、/、需專(zhuān)門(mén)適用性強(qiáng)廉自動(dòng)化設(shè)備，費(fèi)用低廉缺點(diǎn)費(fèi)用高、設(shè)備笨表面要求高、不能探測(cè)非缺陷/、直觀(guān)、只能發(fā)現(xiàn)露重、工件厚度受形狀受限、不磁性設(shè)備、不有邊緣效應(yīng)、出表面的缺限制、對(duì)人體有直觀(guān)、不定能發(fā)現(xiàn)內(nèi)部對(duì)點(diǎn)狀缺陷陷、紫外線(xiàn)和傷害量、不能永久缺陷、難于確不敏感某些溶劑對(duì)保留定缺陷深度人體有害2018-8-18五.我國(guó)超聲波探傷的發(fā)展1954年：引進(jìn)瑞士MATISA設(shè)備1969年：上海無(wú)線(xiàn)電22廠(chǎng)研制首臺(tái)A型脈沖反射式鋼軌探傷儀(JGT-1型)1993年：頒發(fā)探傷國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(TB/T2340——2000)【技術(shù)原理】超聲波探傷原理：超聲波是指頻率為超過(guò)20kHz的聲波，探傷利用了其三個(gè)特性：發(fā)射特性：當(dāng)超聲波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)的時(shí)候會(huì)發(fā)生反射，當(dāng)介質(zhì)密度相差懸殊時(shí)，聲波幾乎完全反射回來(lái)。衰減特性：在傳播過(guò)程中，由于受到介質(zhì)或者雜志的阻礙，強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生衰減。聲速特性：在同樣條件下，其在同一介質(zhì)中傳播速度為常數(shù)，這是進(jìn)行測(cè)量的基礎(chǔ)。對(duì)鋼軌進(jìn)行探傷基本原理是利用聲波在不同介質(zhì)中的傳播特性，用200kHz的聲波射人鋼軌中，當(dāng)遇到鋼軌損傷時(shí)，根據(jù)反射回來(lái)的信號(hào)，即可判斷傷痕的大小及位置。在探傷儀上安裝有不同角度的探頭，分別檢查不同部位的損傷。如70度角探頭。用來(lái)發(fā)現(xiàn)軌頭內(nèi)的核傷或橫裂，35~45度角探頭可探軌腰及螺栓孔損傷，垂直探頭發(fā)射縱波，可探軌頭軌腰軌底的水平裂紋、縱裂紋。采用脈沖反射法，根據(jù)反射脈沖信號(hào)幅度及其在熒光屏上顯示的

位置來(lái)判斷缺陷的方法，稱(chēng)為脈沖反射法。它是超聲波探傷中應(yīng)用最第10頁(yè)廣泛的方法。脈沖反射法探傷原理5）有小缺陷 有大缺陷第10頁(yè)廣泛的方法。脈沖反射法探傷原理5）有小缺陷 有大缺陷2018-8-18脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)：適用范圍廣，探傷靈敏度高，缺陷定位正確,操作方便。缺點(diǎn)是反射波受缺陷取向影響，超聲波在傳播過(guò)程中衰減大，對(duì)近表面的探測(cè)能力差。超聲波脈沖探傷方法的分類(lèi)方法：（如圖）探飭方法

超聲波脈沖L單探頭法產(chǎn)波法：內(nèi)部缺陷，夾層粘接部位探傷探飭方法

超聲波脈沖L單探頭法產(chǎn)波法：內(nèi)部缺陷，夾層粘接部位探傷.占住半橫波法，焊縫,板管材等探傷. "「且按法表面波法3表面缺陷探傷L板波法.薄板、管材探傷，L水浸法——規(guī)則性工件的自動(dòng)化探傷.s,「反射法，近跑離的缺陷探測(cè)L雙探頭法 ,L穿透法.衰減大的工件探飭第11第11頁(yè)2018-8-18探頭對(duì)于這種缺陷的反應(yīng)分析:MJ二小……集分布池—J 1歌眼…一…

相.一理熔-怵怵』口供饋MJ二小……集分布池—J 1歌眼…一…

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i或一成一-低-低nHHi乳各種缺陷性質(zhì)的分析【基本設(shè)計(jì)過(guò)程】一.探頭的設(shè)計(jì)目前探頭的主要形式有兩種：輪式探頭與滑靴式探頭。.輪式探頭，輪子由透聲樹(shù)脂材料制作，內(nèi)充透聲液，軸上裝固定探頭。一般有三個(gè)探頭芯，向鋼軌發(fā)射三種不同方向和不同波型的超聲波。探傷時(shí)，輪胎隨車(chē)運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，而其中的探頭芯不動(dòng)，以保持聲波的發(fā)射和接收方向不變。

2018-8-18第122018-8-18第12頁(yè).滑靴式探頭，有探頭芯和撬板組合而成（介紹略）。早期探傷車(chē)由輪式探頭為主，但因?yàn)楫?dāng)時(shí)探頭設(shè)計(jì)和制作技術(shù)比較落后，適應(yīng)性差，曾經(jīng)一度使滑靴式探頭占了上風(fēng)。最近十幾年，輪式探頭質(zhì)量明顯提高，所以輪式探頭又逐漸成了主流方向。我國(guó)鐵路的現(xiàn)狀，以有縫線(xiàn)路為主，即使在無(wú)縫線(xiàn)路，由于焊接質(zhì)量和波浪磨損嚴(yán)重，使用滑靴式探頭是不合適的，主要有以下幾個(gè)原因：不容易實(shí)現(xiàn)良好的耦合滑靴式儲(chǔ)水腔是開(kāi)放的，遇到鋼軌磨耗、接縫等情況時(shí)必然會(huì)引起耦合水的流失，在儲(chǔ)水腔重新充滿(mǎn)之前，聲波將無(wú)法進(jìn)入鋼軌中，因而無(wú)法進(jìn)行探傷。輪式探頭的情況則有所不同，由于輪胎是柔軟的，耦合水只需浸濕軌面即可，因而可以實(shí)現(xiàn)良好的聲耦合。

第13第13頁(yè)2018-8-18易產(chǎn)生水泡在探頭與鋼軌之間的水層中間含有水泡時(shí)，超聲波會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的散射衰減，使射入鋼軌中的聲能減弱并產(chǎn)生大量的水泡干擾波。尤其是那些非常細(xì)小、但極密的水泡會(huì)附著在探頭的保護(hù)膜上，阻隔聲波的發(fā)射，甚至?xí)?dǎo)致0探頭的底波消失過(guò)鋼軌接頭困難在鋼軌接頭處，兩根鋼軌之間通常存在縫隙和高差，滑靴式探頭過(guò)接頭時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況：a.出現(xiàn)振動(dòng)以至探頭顛覆一一因?yàn)榛ナ教筋^是剛性結(jié)構(gòu)b.耦合水流失一一由接縫引起c.探頭翹起一一由高低接頭引起過(guò)道岔困難道岔的有害空間少則一百多毫米，多則數(shù)百毫米。對(duì)于滑靴長(zhǎng)度小于此尺寸的滑靴探頭，過(guò)道岔時(shí)會(huì)直接調(diào)入道岔的有害空間中。為了不至于發(fā)生此類(lèi)毀壞探頭的事件，采用滑靴式探頭的探傷車(chē)，每次過(guò)道岔時(shí)都要將探頭提起；這給探傷車(chē)操縱者造成很大的困難，并且也不能完全杜絕這類(lèi)事件的發(fā)生。如果加長(zhǎng)滑靴的長(zhǎng)度，又會(huì)帶來(lái)其它副作用。用水量大道岔的有害空間少則一百多毫米，多則數(shù)百毫米。對(duì)于滑靴長(zhǎng)度小于此尺寸的滑靴探頭，過(guò)道岔時(shí)會(huì)直接調(diào)入道岔的有害空間中。為了不至于發(fā)生此類(lèi)毀壞探頭的事件，采用滑靴式

第14第14頁(yè)探頭的探傷車(chē)，每次過(guò)道岔時(shí)都要將探頭提起；這給探傷車(chē)操縱者造成很大的困難，并且也不能完全杜絕這類(lèi)事件的發(fā)生。如果加長(zhǎng)滑靴的長(zhǎng)度，又會(huì)帶來(lái)其它副作用。圖9-R北.蘆束在鋼憤中的覆黃瓜圖9-R北.蘆束在鋼憤中的覆黃瓜1一再避中心紐建一的■?丁,：!一軟陶惻川譏中心石一物外拓.輪式探頭結(jié)構(gòu)示意圖在現(xiàn)實(shí)使用中，根據(jù)鋼軌探傷的需要，探傷儀一般配有 7038,38+0,45等幾種組合，各探頭的組合排列形式，可以根1）有1）有路 采 用38

第15頁(yè)2018-8-18插座編號(hào)及通道第15頁(yè)2018-8-18插座編號(hào)及通道前38后70。（外）前70°（內(nèi)）2）無(wú)縫線(xiàn)路采用45700探頭二.探傷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理框圖如圖1：圖I 探飭的神施源到國(guó)鋼軌探傷檢測(cè)系統(tǒng)主要由探頭、超聲收發(fā)裝置、探頭伺服控制

第16第16頁(yè)系統(tǒng)、探傷數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、損傷分析系統(tǒng)、耦合液噴淋系統(tǒng)、主控計(jì)算機(jī)以及外設(shè)等組成。探頭里裝有超聲換能器，通過(guò)超聲發(fā)射電路使換能器按定頻率發(fā)射超聲波。探傷時(shí)，耦合液噴淋裝置在探頭和鋼軌之間噴灑耦合液，保證探頭與鋼軌耦合良好。使超聲波束大部分能量能傳入鋼軌內(nèi)。如無(wú)損傷存在，波束到達(dá)鋼軌底面后依原路返回探頭，得到底波。如有損傷，則在底波前出現(xiàn)一個(gè)損傷波，而底波峰值降低或消失。超聲回波信號(hào)經(jīng)超聲接受裝置放大、濾波及電平轉(zhuǎn)換后送入高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)按規(guī)定格式記錄下回波信號(hào)的波程、峰值及脈沖重復(fù)周期的序號(hào)，形成數(shù)據(jù)文件送人損傷分析系統(tǒng)。損傷分析系統(tǒng)判斷出有無(wú)損傷并描繪出鋼軌傷損圖，當(dāng)探測(cè)出有損傷時(shí)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。超聲探傷儀的種類(lèi)（按缺陷的顯示分）A型：脈沖反射式（通常說(shuō)的超聲探傷儀，使用最普遍），可以確定缺陷深度和大??；B型：可以顯示探頭下方工件的缺陷分布和離探頭側(cè)面的深度，獲得橫截面圖象（當(dāng)今主流方向）；C型：可以顯示工件縱截面圖象。除上述三種以外，還有D型顯示、超聲全息成像顯示以及ALOK成像顯示等多種顯示。從目前的應(yīng)用看來(lái)，B型掃描方式的實(shí)時(shí)鋼軌超聲圖形顯示方

第17第17頁(yè)式成為潮流，操作人員監(jiān)視直觀(guān)，比較方便，利用計(jì)算機(jī)支持的高分辨率彩色顯示器可以完成鋼軌B掃描圖形顯示。示波管示數(shù)自激振蕩

電路500V70V14倍壓整流器3倍壓整流器整流濾波2倍壓整流濾波\7主頻同步信號(hào)

（變流器）變流器輸入200V200V整流濾波變流器原理框圖倍壓整流五路開(kāi)關(guān)信號(hào)五路微分電路發(fā)射系統(tǒng)電路框圖五路可控硅發(fā)射電路五路探頭發(fā)射晶片部分電路示意圖:

示波管示數(shù)自激振蕩

電路500V70V14倍壓整流器3倍壓整流器整流濾波2倍壓整流濾波\7主頻同步信號(hào)

（變流器）變流器輸入200V200V整流濾波變流器原理框圖倍壓整流五路開(kāi)關(guān)信號(hào)五路微分電路發(fā)射系統(tǒng)電路框圖五路可控硅發(fā)射電路五路探頭發(fā)射晶片第18頁(yè)2018-8-18-NV中今中i五路回波信號(hào)增輝信號(hào)五路同步信號(hào)五路細(xì)衰減和粗衰減器I五路前置放大器五路粗衰減器五路電子開(kāi)關(guān)增益控

制距離補(bǔ)償控制第18頁(yè)2018-8-18-NV中今中i五路回波信號(hào)增輝信號(hào)五路同步信號(hào)五路細(xì)衰減和粗衰減器I五路前置放大器五路粗衰減器五路電子開(kāi)關(guān)增益控

制距離補(bǔ)償控制示波器掃描閘門(mén)信號(hào)報(bào)警閘門(mén)控制公共放大通道報(bào)警數(shù)現(xiàn)電路接受系統(tǒng)電路框圖三.探傷小車(chē)的設(shè)計(jì)從目前商業(yè)運(yùn)用的鋼軌探傷車(chē)結(jié)構(gòu)來(lái)看，均采用探傷小車(chē)作為探傷裝置的載運(yùn)工具，且將探傷小車(chē)安裝在鋼軌探傷車(chē)的中部底架上。所以探傷小車(chē)是一種為鋼軌探傷車(chē)的超聲波探頭和對(duì)中伺服系統(tǒng)提供安裝基礎(chǔ)的走行裝置。鋼軌探傷小車(chē)的設(shè)計(jì)必須達(dá)到下列目標(biāo)：①不脫軌、不傾覆、不失穩(wěn)；②運(yùn)行平穩(wěn)；③順利通過(guò)曲線(xiàn)；④各零部件需要滿(mǎn)足強(qiáng)度要求；⑤兼顧性能指標(biāo)、可靠性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)三者協(xié)調(diào)；⑥在滿(mǎn)足性能要求的條件下，結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，便于制造和維修，主要零部件應(yīng)立足于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造；⑦探傷小車(chē)抬起鎖緊后應(yīng)滿(mǎn)足車(chē)輛限界要求；⑧滿(mǎn)足探傷超聲傳感器和對(duì)中伺服系統(tǒng)的安裝要求；⑨應(yīng)保證在直線(xiàn)段以80km/h速度以下運(yùn)行的安全性，在半徑大于350m的曲線(xiàn)段和直線(xiàn)道岔區(qū)段

第19第19頁(yè)圖“雙導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)I?雙導(dǎo)向輪；2一輪探頭口圖“雙導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)I?雙導(dǎo)向輪；2一輪探頭口第20頁(yè)2018-8-18第20頁(yè)2018-8-18導(dǎo)向輪簡(jiǎn)圖主要特點(diǎn):.雙導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)使用了雙導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)（參考美國(guó) RailsCompany生產(chǎn)的RAILRoadTrackCarts小車(chē)設(shè)計(jì)）。雙導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)通過(guò)道岔時(shí)，循跡導(dǎo)向性好。前一個(gè)導(dǎo)向輪過(guò)軌縫時(shí)因后導(dǎo)向輪與軌面支撐不會(huì)中心位置下降，避免產(chǎn)生跳動(dòng)。ffl[6探頭伺服對(duì)中系統(tǒng)ffl[6探頭伺服對(duì)中系統(tǒng)1—電機(jī)；2—軸承座；3一滾珠絲杠。.探頭伺服對(duì)中系統(tǒng)

第21第21頁(yè)探頭伺服對(duì)中由對(duì)中傳感器、步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠、左右軸承座組成。兩組傳動(dòng)系統(tǒng)固定在兩層基座上，低層傳動(dòng)系統(tǒng)控制一側(cè)輪探頭，上層傳動(dòng)系統(tǒng)固定在下層的軸承座上，控制另一側(cè)輪探頭。優(yōu)點(diǎn)是列車(chē)直線(xiàn)行駛時(shí)，軌距保持不變，只用低層傳動(dòng)系統(tǒng)就可以同時(shí)兩側(cè)輪探頭達(dá)到伺服對(duì)中的要求。.絕緣方式測(cè)試中發(fā)現(xiàn)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的高頻干擾通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)人輪探頭測(cè)試信號(hào)中，需要采用絕緣聯(lián)軸器連接步進(jìn)電機(jī)與絲杠副，電機(jī)與電機(jī)座由絕緣板過(guò)渡連接，使伺服電機(jī)與絲杠之間絕緣整體小車(chē)。.探頭升降裝置探頭升降采用氣缸裝置。由于結(jié)構(gòu)空間的限制，采用氣缸同向固定，杠桿收縮時(shí)壓緊輪探頭，頂出時(shí)抬起輪探頭，抬起力大于壓緊力，在壓緊出氣端設(shè)有節(jié)流閥調(diào)速。.斜拉桿在壓緊接頭旁邊固定另外一個(gè)接頭，通過(guò)兩端桿端關(guān)節(jié)軸承連接拉桿與中心導(dǎo)向軸基座側(cè)面的固定接頭。拉桿兩端的桿端關(guān)節(jié)軸承螺紋為左右旋，轉(zhuǎn)動(dòng)拉桿，可以調(diào)整拉力。4根對(duì)稱(chēng)分布的拉桿，消除了前后側(cè)向力不同時(shí)對(duì)小車(chē)形狀的影響。充分考慮小車(chē)對(duì)于軌道方向不平順及軌道高低不平順的通過(guò)性能，也保證了小車(chē)高速通過(guò)彎道的平穩(wěn)性。

2018-8-18第222018-8-18第22頁(yè)斜拉桿結(jié)構(gòu)圖相關(guān)技術(shù)指標(biāo)：行駛最高速度：80km/h;安裝輪探頭數(shù)量：4個(gè)；導(dǎo)向裝置：8只導(dǎo)向輪；耦合液噴淋裝置：8個(gè)；車(chē)體質(zhì)量：不大于400公斤本小車(chē)設(shè)計(jì)安裝在車(chē)體下部中間區(qū)域。根據(jù)北京鐵路局對(duì)同類(lèi)設(shè)計(jì)小車(chē)車(chē)體的試驗(yàn)，結(jié)果如下：2000年12月18日第三次在東郊環(huán)行線(xiàn)正線(xiàn)進(jìn)行了最高時(shí)速達(dá)85km小車(chē)運(yùn)行試驗(yàn)，整體小車(chē)運(yùn)行平穩(wěn)，安全通過(guò)道岔、道口、彎道等情況證明小車(chē)設(shè)計(jì)合理，安全可靠。

第23第23頁(yè)四.探傷車(chē)組的設(shè)計(jì)鋼軌探傷車(chē)是能同時(shí)對(duì)鐵路兩根鋼軌進(jìn)行探測(cè)并能分析、處理和記錄結(jié)果的自運(yùn)行的大型探傷設(shè)備。探傷車(chē)有以下幾種：按車(chē)體配備：.單節(jié)車(chē)體（例如美國(guó)PJT公司的SYS-1000探傷車(chē)）；.多節(jié)車(chē)體（例如我國(guó)寶雞機(jī)械廠(chǎng)的GTC-3型探傷車(chē)）；按信號(hào)處理方式：.膠片記錄（早期使用）；.計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理（可以實(shí)時(shí)處理、實(shí)時(shí)判傷，主流方向）按探頭形式分：.滑靴式（早期曾有一段時(shí)間占據(jù)主流地位）牽引生活車(chē).輪式（現(xiàn)在已經(jīng)普遍使用）

牽引生活車(chē)第24第24頁(yè)檢測(cè)車(chē)總體看來(lái)，采用兩節(jié)車(chē)輛的編組車(chē)組比較合適，前面一節(jié)為牽引車(chē)并且提供全體動(dòng)力，后面一節(jié)為檢測(cè)車(chē)以及生活設(shè)施載車(chē)。動(dòng)力部分、檢測(cè)部分設(shè)置在不同的車(chē)體上，避免了相互干擾和影響。機(jī)械子系統(tǒng)由探傷小車(chē)、液壓系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)、柴油系統(tǒng)和噴漆標(biāo)記系統(tǒng)等組成。其功能為：在探測(cè)線(xiàn)路上進(jìn)行探傷時(shí)支持和控制輪探頭，通過(guò)輪探頭向計(jì)算機(jī)及電子子系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)。探傷小車(chē)用于安裝輪探頭，采集和傳遞信息；液壓系統(tǒng)用于控制探傷小車(chē)的升降、探輪的水平位移和左右傾斜等；空氣系統(tǒng)用于控制探傷小車(chē)擴(kuò)展風(fēng)缸調(diào)整支撐輪的軌距、探傷小車(chē)的鎖定、編碼器的升降、空氣彈簧及噴漆標(biāo)記系統(tǒng)等；水系統(tǒng)用于探傷作業(yè)時(shí)給探輪供水以傳遞超聲波信號(hào)，給車(chē)輪供水以消除噪聲；柴油系統(tǒng)用于當(dāng)線(xiàn)路上鋼軌銹蝕或油污較重時(shí)代替水作為偶合劑；噴漆標(biāo)記系統(tǒng)用于對(duì)鋼軌傷損處自動(dòng)噴涂標(biāo)記。五.其他1）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)即使是從最完善的探傷系統(tǒng)來(lái)的信號(hào)，也還會(huì)有大量的假象信號(hào)、固定信號(hào)等無(wú)用信號(hào)與缺陷信號(hào)混雜在一起。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，要把這些信號(hào)進(jìn)行去偽存真，去粗取精的分析處理。以達(dá)到正確判傷的目的。2）軟件

第25第25頁(yè)在回波中，不僅僅有正常反射體如端頭、螺孔等，也有可能是缺陷。所以我們需要高級(jí)傷損識(shí)別軟件的功能就是利用模式識(shí)別方法將各個(gè)通道信息匯總，勾畫(huà)出實(shí)際反射體的形狀，同數(shù)據(jù)庫(kù)中存有的缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而區(qū)分傷損與螺孔等?！靖咚偬絺?chē)的關(guān)鍵技術(shù)】高速探傷車(chē)是一種先進(jìn)、精密、復(fù)雜的大型探傷設(shè)備。包括聲學(xué)、電子、機(jī)械、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等多方面的知識(shí)和技術(shù)，有許多關(guān)鍵技術(shù)和客觀(guān)條件限制著探傷精度和探傷速度的提高。探傷精度和速度是一對(duì)矛盾，兩者互相制約，我們只能在一定的探傷精度下提高探傷速度。目前探傷精度是要求探出線(xiàn)度10mm左右的各種疲勞缺陷。探傷系統(tǒng)的高速化基本上有兩部分組成：.缺陷信號(hào)的檢出，主要由探測(cè)系統(tǒng)完成。.信號(hào)的分析和處理，主要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成。1.探傷儀方面在身速探傷情況下，需要使用身重復(fù)頻率、身靈敏度和局穩(wěn)定性的探傷儀。重復(fù)頻率、車(chē)速和采樣間隔的關(guān)系為：FV(m/s)S(mm)其中：V——車(chē)速；S——采樣間隔；F——重復(fù)頻率如果要求采樣頻率為4mm時(shí)，則重復(fù)頻率為：S(mm)4444V(Km/h)10406080F(Hz)695277841675556第26頁(yè)2018-8-18在以前，重復(fù)頻率不是可以任意提高的，因?yàn)槌暡ǖ脑砩虾碗娐飞隙加幸恍├щy，這包括：(1)由于器件性能的限制，用可控硅發(fā)射器探傷儀，重復(fù)頻率提高到一定限度后，強(qiáng)度會(huì)降低。(2)幻象干擾問(wèn)題：超聲波在工件內(nèi)反射、衰減需要一定長(zhǎng)的時(shí)間，容易與后面的反射波在一起互相疊加，造成誤報(bào)。現(xiàn)在，超聲波探頭的最高重復(fù)頻率上限已經(jīng)達(dá)到要求，而Dapco公司的RTS——1000系統(tǒng)也能自動(dòng)地進(jìn)行對(duì)回波的分析和過(guò)濾。2.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)即時(shí)是最完善的探傷系統(tǒng)得信號(hào)，也會(huì)有大量的假信號(hào)、固定信號(hào)信號(hào)等無(wú)用信號(hào)與缺陷信號(hào)混雜在一起。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，要把這些信號(hào)進(jìn)行去偽存真、去粗取精的分析處理。超聲波鋼軌自動(dòng)化探傷信息量為了分析超聲波回波，需要先進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，對(duì)數(shù)字化的超聲波信息采集一般通過(guò)“傷波”鑒別器過(guò)濾后超聲波信息的采集。利用“傷波”鑒別器設(shè)置一報(bào)警閘門(mén)，即只對(duì)一定閘門(mén)寬度內(nèi)超過(guò)“報(bào)警”高度的非正?；夭ㄟM(jìn)行處理

第27第27頁(yè)以00通道為例，為了區(qū)別傷波和固定反射波（如螺孔和底面回波）至少要有處理四個(gè)回波的能力。對(duì)兩股鋼軌五個(gè)通道，每發(fā)射一次超聲波系統(tǒng)需要采集/處理：2（鋼軌數(shù)尸4（同波數(shù)）父2（聲程，幅度）父5=80個(gè)回波信息當(dāng)檢測(cè)速度為80Km/h時(shí)，檢測(cè)間隔4mm,則時(shí)間間隔為180毫秒，此時(shí)需要處理至少80個(gè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)至少需要2.25毫秒處理一個(gè)數(shù)據(jù)的能力。現(xiàn)在PC機(jī)已經(jīng)都已經(jīng)達(dá)到4G的主頻，其處理速度已經(jīng)滿(mǎn)足。信息處理系統(tǒng)的硬件一般采用專(zhuān)用的DSP芯片，系統(tǒng)由多級(jí)多路處理器組成。低層芯片處理數(shù)據(jù)，高層芯片處理顯示、輸入、輸出等工作。（2）處理速度：在探測(cè)速度為80Km/h、探測(cè)間隔為4mm情況下，數(shù)據(jù)率為440KB/S,這在以前需要一臺(tái)大型計(jì)算機(jī)才能完成，而現(xiàn)在普通的PC機(jī)已經(jīng)可以勝任?！驹O(shè)計(jì)總結(jié)】現(xiàn)今我國(guó)鐵路采用的時(shí)速40公里的探傷車(chē)，按實(shí)際略低的35公里時(shí)速檢測(cè)，每周作業(yè)3日，一年工作48周，則能檢測(cè)14000公里，按每月檢測(cè)一次的要求，全路大約需要54臺(tái)。如果將速度提升到80公里或者更高如120公里，會(huì)大大減少車(chē)輛數(shù)目、

第28第28頁(yè)提高工作效率。但是仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我國(guó)現(xiàn)在的列車(chē)運(yùn)行速度，因此，為了保障鐵路運(yùn)輸?shù)男逝c安全，我們提出以下幾個(gè)方案：.在電器化鐵路區(qū)段，利用接觸網(wǎng)維修天窗時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)。.封閉的高速鐵路區(qū)段，白天客車(chē)多，夜間客車(chē)少，利用夜間安排窗口時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)。.跟在慢車(chē)后面進(jìn)行檢測(cè)。補(bǔ)充一點(diǎn)，大型鋼軌探傷車(chē)與目前使用的手工探傷車(chē)之間是相互補(bǔ)充的關(guān)系。目前，探傷車(chē)尚未在國(guó)內(nèi)大量裝備，主要依靠小車(chē)在探傷。在使用大型探傷車(chē)檢測(cè)間隔時(shí)，也需要小車(chē)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。幾點(diǎn)建議：a）走引進(jìn)、消化吸收，逐步國(guó)產(chǎn)化的道路鋼軌探傷車(chē)是集聲、機(jī)、電及信息處理技術(shù)一體于一身，是當(dāng)代高科技產(chǎn)品。其中幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)我國(guó)尚無(wú)掌握，如:輪式探頭制作工藝，綜合可靠性