一种钢轨残余应力的超声在线检测精密夹持装置的制作方法

专利名称：一种钢轨残余应力的超声在线检测精密夹持装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢轨残余应力的超声在线检测精密夹持装置。该装置刚度高、稳定性好，特别适合钢轨轨头及轨腰部分残余应力的超声测量，一次装夹可长时间保持传感器探头与轨头、轨腰相关接触面耦合层厚度一致，保证钢轨残余应力超声测量结果稳定可靠，可广泛应用于各类钢轨残余应力超声测量及各类轧制型钢的残余应力超声测量。背景技术：
铁路运输是目前我国最重要的交通运输方式，铁轨作为铁路运输系统中保证火车稳定运行的部件，其可靠度与稳定性对保证铁路运输质量与效率有着至关重要的作用。由于使用中的钢轨长期承受载重火车的交变压力和环境温度变化导致的热胀冷缩效应，钢轨内部会残留甚至逐渐积蓄内应力并最终导致自身的断裂，直接影响到铁路运输的安全性。
超声法测量构件残余应力是声弹性理论的一个具体应用。由于该方法本身不需要对被测试件进行破坏，操作简单，因此广泛适合于各类金属板、焊接焊缝、船舶龙骨和各种型钢内应力的无损检测。作为无损检测方法的一种，超声检测钢轨残余内应力可以实现快速、准确、实时的测量。常用的钢轨超声应力检测装置受限于钢轨本身的外观结构，很难做到一体化、移动测量。因此，大多数的检查方式依然停留在实验室操作阶段，很难做到现场检测甚至在役检测，从而导致维护人员无法及时发现问题钢轨，不利于铁路运输的安全。截至目前，尚未看到类似利用超声临界折射纵波测量钢轨内残余应力数值的夹持机械装置。旧有的设计主要是超声波探伤(例如接触式钢轨超声波探伤装置，专利号200710201006. 5 ;或者钢轨超声波检测装置，专利号201020242387. 9)夹持装置，且无法同时测量轨头和轨腰部分相关数据。关于超声应力检测，相关专利申请也仅限于方法领域，关于测量装置的探讨很少(例如铁路钢轨应力测试方法，专利号200310113386. 9 ;—种铁路钢轨应力实时检测分类方法，专利号200910051139. 8)。综上所述，本专利要提出一套准确、有效的钢轨应力测量夹持装置。
发明内容
本发明的目的是公开一种钢轨残余应力的超声在线检测精密夹持装置，主要针对传统钢轨内应力检测无法实现轨头轨腰整体测量、移动测量和在役测量的问题。通过该装置内部的定心机构保证探头与被测钢轨相对区域的稳定可靠，实现轨头轨腰的整体测量、移动测量和在役测量的目的。该装置经过一次装夹能够保证长期使用的稳定性，解决了传统钢轨内应力无法整体测量、移动测量和在役测量的问题。本发明的技术方案是一种钢轨残余应力的超声在线检测精密夹持装置，将陶瓷轴承与导向滑块组合，将探头与探头导向滑块组合分别安装在上挡板、下挡板、上压板和侧压板对应位置。将上挡板调整手轮、下挡板调整手轮、侧压板调整手轮、轨腰探头调整手轮与轨头探头调整手轮分别旋入对应的上挡板、下挡板、上压板和侧压板对应螺纹孔中并旋转至合适位置，从而既能够保证系统在测量过程中具有一定刚度和稳定性，又能够保证探头与被测钢轨对应表面耦合层厚度一致，保证了连续测量工作的稳定性和准确性。本发明提供了一种钢轨残余应力的超声在线检测精密夹持装置，能够为钢轨的长距离测量和在役测量提供稳定连续的测量环境，一次装夹之后即可长期测量，简化了测量操作，解决了传统钢轨残余应力无法整体测量、移动测量和在役测量的问题。四

图I是本发明的主视图。图2是本发明A-A向截面图。图3是本发明B-B向截面图。图4是探头与有机玻璃楔块组合安装图。 附图标记说明如下侧压板调整手轮I、轨腰探头调整手轮2、下挡板调整手轮3、下挡板4、连接螺栓5、上挡板6、上挡板调整手轮7、轨头探头调整手轮8、连接螺钉9、保护壳10、定位滚轮11、待测钢轨12、陶瓷轴承13、导向滑块14、上压板15、探头导向滑块16、探头17、有机玻璃楔块18、侧压板19、探头连接螺栓20。五具体实施例方式下面对本发明的具体实施方式
进行详细说明图I中，将导向滑块14与陶瓷轴承13组合安装好之后一并安装于上挡板6和下挡板4中对应位置，并利用连接螺栓5将上挡板6与下挡板4紧固连接外套于待测钢轨12轨头外表面。将下挡板调整手轮3、上挡板调整手轮7对应旋入下挡板4和上挡板6对应的螺纹孔中，当感觉旋入深度刚好保证陶瓷轴承13外圈贴于待测铁轨轨头对应表面时停止旋入。按照上挡板调整手轮7旋转格数两倍于下挡板调整手轮格数的规律，旋紧手轮保证陶瓷轴承紧紧压在轨头对应表面，保证测量系统准确定心。将陶瓷轴承13与导向滑块14组合安装于侧压板19中，将探头17安装在有机玻璃楔块18中利用探头连接螺栓19与探头导向滑块16组合安装于上压板15与侧压板19对应位置，利用连接螺钉分别安装在上挡板6和下挡板4对应位置。旋转轨腰探头调整手轮2，当陶瓷轴承13压紧于轨腰对应表面后即可停止旋入，从而保证侧压板19刚度。分别旋转轨腰探头调整手轮2和轨头探头调整手轮8，当探头17分别与对应待测钢轨12表面接触即可停止旋入。最后，同时旋转轨腰探头调整手轮2和轨头探头调整手轮8到相同格数，保证探头17与待测钢轨12耦合层厚度一致。将保护壳10与定位滚轮11利用连接螺钉9组合安装于上挡板6，保护壳10内置转速计，可以通过计算滚轮11转动角度从而间接测量并记录整套测试装置位置与速度信息。当整套系统安装调整完毕即可开始测量工作。测量时，只需操作人员轻轻推动整套测试装置便可完成对整段钢轨的残余应力测量工作，系统刚度高、稳定性好、测量操作简单。
权利要求
1.一种钢轨残余应力的超声在线检测精密夹持装置，其特征在于它包括侧压板调整手轮、轨腰探头调整手轮、下挡板调整手轮、下挡板、连接螺栓、上挡板、上挡板调整手轮、轨头探头调整手轮、连接螺钉、保护壳、定位滚轮、待测钢轨、陶瓷轴承、导向滑块、上压板、探头导向滑块、探头、有机玻璃楔块、侧压板、探头连接螺栓。
2.根据权利要求I中所述的调整手轮，其特征在于调整手轮背面蚀刻有刻度，为2(Γ60格分度。其刻度数不仅限于2(Γ60格分度，其他能够保证标示的分度格数也可以。
3.根据权利要求I中所述的下挡板调整手轮、上挡板调整手轮，其特征在于下挡板调整手轮、上挡板调整手轮的中心轴线能够汇聚一点，其推力的作用方向能够保证三力会交于一点。旋转下挡板调整手轮、上挡板调整手轮的分度格数为1:2的关系。其比例不仅限于此，根据待测铁轨轨头背面的倾角关系，旋紧下挡板调整手轮、上挡板调整手轮的格数只要满足力的平衡原理所成的比例关系也属于本权利要求范围。
4.根据权利要求I中所描述的陶瓷轴承，其特征在于轴承内圈与导向滑块为过盈连接，外圈与钢轨对应表面为线接触。其材质不仅限于陶瓷，其他能够保证耐磨、高硬度的轴承或者滚轮也属于本权利要求范围。
全文摘要
本发明涉及一种钢轨残余应力的超声在线检测精密夹持装置，主要针对传统钢轨超声应力无损检测中无法同时对轨头、轨腰进行应力检测，无法整体测量、移动测量和在役测量的问题，提出了一种基于三抓定心原理设计的轨头、轨腰应力阵列测量的加持装置。该装置一次装卡即可完成整根铁轨轨头、轨腰部分的应力测量工作，操作简单并具有很高的稳定性。由于探头预紧力精确可调，保证了整套装置测量的准确性。本发明可以满足各类钢轨轨头、轨腰的超声应力测量实验任务并能够推广到各类轧制型钢的超声应力测量实验任务中，具有广泛的适用性。
文档编号G01L1/25GK102865953SQ20121038083
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月10日 优先权日2012年10月10日
发明者徐春广, 李骁, 潘勤学, 肖定国, 徐浪, 郭军, 宋文涛 申请人:北京理工大学