專利名稱：雙排梳齒形電極開合線圈輪對磁粉探傷機的制作方法
技術領域：
本實用新型應用于無損探傷范疇；涉及鋼鐵等磁性材料及由此類材料制造的機械零部件非破壞性的磁力探傷；具體運用于火車輪對等帶輪的軸類工件、內燃機曲軸、其它造型復雜的異形工件的磁粉探傷；尤其是一種采用雙排梳齒形電極垂直開合多圈螺線管線圈的用于火車輪對等工件進行無損探傷的磁粉探傷機。
現有技術狀況運用磁粉探傷設備對機車車輛輪對進行無損檢測時，需要在兩個輪對輪轂之間，和包括兩端軸頸在內的輪對軸的三個部位，分別用多圈的螺線管線圈通電進行感應磁化。這個螺線管線圈的內徑需要盡量緊貼輪對軸才能具有合適的效率。通常概念上的封閉式螺線管線圈是無法通過輪轂套到輪對軸中間部位上去的，為此，于1991年由江蘇省射陽縣電子研究所研制了一種旋轉式開合線圈。這種開合線圈的結構見圖1，它等效于將一個封閉式多圈螺線管線圈沿其中軸線縱向剖切成兩半，每一匝線圈都被分割成兩個半圓形旋轉導電臂，每一個旋轉導電臂都能以處于其外側偏心位置的導電臂旋轉軸作為圓心，沿著分離運動方向或閉合運動方向作同步旋轉。兩組旋轉導電臂處于分離位置時，工件輪對軸可以自由進出探傷工位；當兩組旋轉導電臂處于合攏位置時，兩組活動觸點閉合接觸導通，形成一個多圈螺線管線圈，可以通電對工件進行感應磁化。該項技術在鐵路系統中推廣過一段時間，但在實際使用過程中發現存在如下問題①旋轉開合式螺線管線圈，由于結構上的原因，活動觸點的接觸壓力受到限制，施加較大電流時會出現打火燒灼現象，致使磁化電流不穩定，探傷靈敏度低且不可靠，容易造成漏探誤判，潛藏安全隱患；②其旋轉式操作結構，不能適應目前推廣使用的帶制動盤的新型輪對探傷。
實用新型內容為適應近幾年來鐵路列車高速重載的主流運行模式，對于列車運行最重要的部件輪對來說，使其沖擊負荷大幅度增加，工作環境更加嚴峻，這就對輪對的制造質量和輪對磁粉探傷設備的技術指標提出了更高更嚴的要求。為此，本實用新型要解決的技術問題是提供一種能克服現有技術缺點的，能對高速重載列車的最重要的部件輪對的制造質量和使用過程中可能出現的損壞情況，作出精確無誤的無損檢測的磁粉探傷設備。
本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是本機含機柜、程控系統、周向磁化電流源、縱向磁化電流源、周向連接電纜、縱向連接電纜、被檢測工件進出的軌道鋼軌等組成，其主要特點是(一)、雙排梳齒形電極可開合多圈螺線管線圈在輪對軸的兩個輪對輪轂之間采用雙排梳齒形電極可開合多圈螺線管線圈，該可開合多圈螺線管線圈由固定電極組和活動電極組組成，固定電極組由兩排多列按梳齒狀排列的直棒形固定電極構成，各固定電極的下端固定在固定電極組框架梁上，電極組框架梁固定在機柜龍門架內的下部，固定電極的頂端配有固定電極觸點，各支固定電極之間由搭接導線相互連接，構成多圈螺線管線圈的下側半個縱向切割體；活動電極組也由兩排多列按梳齒狀排列的直棒形活動電極構成，活動電極的上端安裝在活動電極組框架梁上，活動電極組框架梁固定在升降裝置的下面，升降裝置裝配在機柜龍門架的上部，活動電極下端配有活動電極觸點；活動電極組的電極數目和固定電極組電極的數目相同，安裝位置和固定電極上下一一相對，兩排活動電極之間通過搭接導線的交叉連接，構成多圈螺線管線圈的上側半個縱向切割體；(二)、移動線圈在輪對軸兩端的軸頸部位，各設置一可移動線圈，移動線圈是一種多匝封閉式螺線管線圈，移動線圈的內徑稍大于被檢測工件輪對兩端的軸頸，移動線圈的一側固定于移動線圈導向軸的一端，并使移動線圈的中心與被檢測工件輪對軸中心一致；在機柜龍門架的兩側分別配有移動線圈伺服氣(油)缸，移動線圈導向軸配在導向軸套內，導向軸套通過其座架固定在伺服氣(油)缸的底座上，在伺服氣(油)缸的活塞桿的軸端固定有連接板的下部，連接板的上部固定在移動線圈導向軸上，使伺服氣(油)缸上的活塞桿與移動線圈導向軸同步運動；移動線圈導向軸在移動線圈伺服氣(油)缸的驅動下，可沿其導向軸套作直線往復運動；作用于輪對兩端軸頸部位的移動線圈和作用于輪對兩輪轂之間軸體部位的開合線圈，通過搭接導線和縱向連接電纜連接到縱向磁化電流源上，形成一個串聯螺線管感應磁化回路；在開合線圈的活動電極組與固定電極組作分離運動的同時，兩只移動線圈在各自伺服氣(油)缸的驅動下，同步地向后沿離開軸頸的方向運動，以形成空間，便于工件自由進出操作工位；在開合線圈作閉合運動的同時，兩只移動線圈在各自伺服氣(油)缸的驅動下，同步地向前運動，使移動線圈正好套在輪對的軸頸部位，形成一個多圈螺線管線圈閉合回路，以便通電磁化工件；(三)、自動找正電極夾頭在機柜(1)龍門架的兩側分別配有移動線圈伺服氣(油)缸的下方，分別配有電極夾緊氣(油)缸，左右兩只電極夾緊氣(油)缸經底板分別安裝在機柜上，在兩只電極夾緊氣(油)缸上分別配有自動找正電極夾頭，且使其電極夾頭直徑稍小于移動線圈內徑，并稍大于被檢測工件輪對軸4的軸端面直徑，對被檢測工件輪對軸的軸兩端面實施自動找正并夾緊的裝置；在兩只自動找正電極夾頭上的擺動電極板上，分別連接在周向連接電纜的一端，周向連接電纜的另一端連接在周向磁化電流源上；(四)、支承工件旋轉托輪及托輪支架在機柜龍門架一側的下部的隔倉內配有減速電機，主動鏈輪傳動軸的一端通過連軸節與減速電機軸連接，靠近主動鏈輪傳動軸另一端上固定有主動鏈輪；在固定電級組框架其左、右側下面分別設有一托輪支架，托輪支架采用一種小間距雙平行板結構，其支架由固定墻板固定安裝在底板上，由斜支撐梁保證其安裝垂直度；在固定墻板的內側，固定安裝著幾塊活動墻板固定塊，活動墻板通過螺栓和定位銷安裝在活動墻板固定塊上，由活動墻板固定塊的厚度來保證活動墻板與固定墻板之間的距離和平行度，由定位銷保證兩塊墻板之間相互位置的精度；主動鏈輪傳動軸的軸端配在支架的活動墻板上，主動鏈輪通過傳動鏈條與固定在活動墻板其上方的一對在同一水平線上的被動鏈輪相連接；一對鏈輪分別配在左支架框內的一對托輪轉軸伸出端上，兩只工件旋轉托輪分別固定在左支架框內兩只托輪轉軸上；在右支架框內的兩只托輪轉軸上，與左支架框內相對應地動配有兩只工件旋轉托輪；工件旋轉托輪的滾動面設有與輪對輪轂擋邊輪廓線嚙合的滾道，工件旋轉托輪孔內鑲有托輪絕緣襯套，托輪轉軸的軸承使用滑動軸承；(五)自動緩沖進料及出料裝置出料連桿轉軸和進料連桿轉軸的兩端部分別固定在左、右支架的活動墻板、固定墻板上，且出料連桿轉軸和進料連桿轉軸的兩軸端分別位于兩只工件旋轉托輪下面；進料連桿轉軸在位于固定在左、右兩支架框中的兩軸端部上，分別固定有進料緩沖桿的一端，進料緩沖桿的另一端配有進料緩沖桿滾輪；在進料連桿轉軸的軸中部，固定有進料主動連桿的一端，進料主動連桿的另一端與進料緩沖氣(油)缸上的活塞桿相連接，進料緩沖氣(油)缸配在進料主動連桿的另一端的下面，使得進料工件前進快到檢測工位時，輪對輪轂擋邊首先與進料緩沖桿滾輪滾動面上設有V形槽接觸，起到緩沖接料的作用；出料連桿轉軸在位于固定在左、右兩支架框中的兩軸端部上，分別固定有出料推桿的一端，出料推桿的另一端配有出料推桿滾輪；在出料連桿轉軸的軸中部固定有出料主動連桿的一端，出料主動連桿的另一端與出料氣(油)缸上的活塞桿相連接，出料氣(油)缸配在出料主動連桿的另一端下面，使得工件經檢測完畢需退出時，出料推桿滾輪對準輪對輪轂擋邊，將輪對推向前進，當輪對的重心翻越過鋼軌出料駝峰后，靠其自重和前進慣性自動滾出工位。
本實用新型與現有技術相比的有益效果由于采用上述技術方案，與原有同類設備相比，在功能和性能上都有大幅度提高，特別是固定電極觸點采用向上凸起的圓錐面，活動電極觸點采用向下凹陷的圓錐面的相互嚙合，能在接觸過程中具有自找正功能，接觸后增大接觸導電面積；同時，固定電極觸點向上凸起的圓錐面，還具有防止磁懸液和粉塵雜質潴留污染的功能，增加導電可靠性，使各對電極觸頭都能接觸可靠，這種可開合多圈螺線管線圈的觸點接觸壓力大，施加大電流時電壓降小，不易產生電擊打火燒灼現象，觸點使用壽命長，系統可靠性好，徹底消除傳統方法的打火燒灼及電蝕現象，提高了磁化電流的穩定性，延長了活動觸點保養周期。還有所設的兩組移動線圈、自找正結構的磁化電極夾頭、帶緩沖自動進料裝置、自動出料裝置、高穩定性工件旋轉托輪及托輪支架結構等項結構及技術，并配以工業控制計算機及專用運行控制軟件和網絡通信軟件，組成一個新型自動化鐵路車輛輪對磁粉探傷系統，能對高速重載列車的最重要的部件輪對的制造質量，以及使用過程中可能出現的裂紋傷痕作出精確無誤的磁粉探傷無損檢測，在工程應用上具有良好前景。
圖1為現有技術旋轉開合線圈在旋轉導電臂分開時的結構圖；
圖2為現有技術旋轉開合線圈在旋轉導電臂合攏時的結構圖；圖3為本實用新型的主視圖；圖4為圖3的右視圖；圖5為雙排梳齒電極開合線圈開合操作機構的結構圖；圖6為圖5的右視圖；圖7為自找正磁化電極夾頭結構圖；圖8為帶緩沖自動進料裝置結構圖；圖9為自動出料裝置結構圖；圖10為托輪支架結構圖；圖11為電極彈性接觸裝置結構圖。
下面將結合附圖介紹本實用新型的一個實施例如圖3、圖4所示，本實用新型機柜1為矩形龍門架，機柜1的左、右兩側自上而下制成單元柜體，左側面單元柜體最上面配有程控系統倉2，向下依次配有移動線圈組件、自動找正夾頭組件、減速電機組件、周向磁化電流源3；右側面單元柜體最上面配有工控機系統倉74，向下依次配有移動線圈組件、自動找正夾頭組件、縱向磁化電流源69。機柜1的頂部也制成單元柜體，被檢測工件安排在龍門架的中部，進出料鋼軌72安裝在檢測工位下方兩側。在被檢測工件的上方和下方配有可分合的雙排梳齒形電極可開合多圈螺線管線圈，在被檢測工件一對輪對輪轂5的下方配有支承轉動機構等。下面詳細介紹本實用新型的各組件結構(一)、雙排梳齒形電極可開合多圈螺線管線圈如圖3至圖6所示，在輪對軸4的兩個輪對輪轂5之間采用雙排梳齒形電極可開合多圈螺線管線圈，該可開合多圈螺線管線圈由固定電極組和活動電極組組成，固定電極組由兩排多列按梳齒狀排列的直棒形固定電極6構成，各固定電極的下端固定在固定電極組框架梁11上，電極組框架梁11固定在機柜1龍門架內的下部，固定電極的頂端配有固定電極觸點7，各支固定電極之間由搭接導線12相互連接，構成多圈螺線管線圈的下側半個縱向切割體；活動電極組也由兩排多列按梳齒狀排列的直棒形活動電極9構成，活動電極9的上端安裝在活電極組框架梁10上，活動電極組框架梁10固定在升降裝置的下面，升降裝置配在機柜1龍門架的上部，活動電極9下端配有活動電極觸點8；活動電極組的電極數目和固定電極組電極的數目相同，安裝位置和固定電極上下一一相對，兩排活動電極之間通過搭接導線12的交叉連接，構成多圈螺線管線圈的上側半個縱向切割體；如圖11所示，固定電極觸點7為向上凸起的圓錐面，該圓錐面能與活動電極下端的活動電極觸點8向上凹陷的圓錐面相互嚙合。固定電極觸點7加工成向上凸起的圓錐面，可在電極觸點接觸過程中具有相互對準的自找正功能，并增大接觸導電面積；同時，處于下方的固定電極觸點向上凸起的圓錐面，還具有防止磁懸液和粉塵雜質潴留污染的功能，增加導電可靠性。在固定電極6或活動電極9上，設有使固定電極觸點7或活動電極觸點8彈性接觸裝置。這里以彈性接觸裝置設置在固定電極上為例進行描述。圖11中，電極導向套管66的底部配在固定電極底板68上，固定電極6安裝在電極絕緣襯套62內；電極絕緣襯套62又安裝在電極導向套管66內，在電極導向套管66內的電極絕緣襯套62下面配有電極頂伸彈簧65，電極頂伸彈簧65下面配在彈簧襯管67上，由電極頂伸彈簧65向上頂升。在電極絕緣襯套62上制有限位長孔63，在長孔63中配有電極升降限位銷64，電極升降限位銷64的兩端配在電極導向套管66壁上，限制固定電極6的升降范圍。平時，固定電極6在電極頂伸彈簧65伸張力的作用下，向上只能頂伸至限位長孔63的下端與電極升降限位銷64接觸的位置，以限制固定電極6的上升高度。當活動電極組作線圈閉合運動向下移動時，各支電極頂伸彈簧65分別受到來自各支與之配對的活動電極觸點8的壓力，迫使固定電極6下降，在各支電極頂伸彈簧65伸張的反作用力推動下，各對固定電極觸點7與活動電極觸點8之間均緊密接觸導通。這種彈性接觸裝置使各對電極觸頭都能分別伸縮微調具有均壓作用，自動地使每一對觸點分配到的接觸壓力均勻，使接觸更可靠。這種結構的可開合多圈螺線管線圈的觸點接觸壓力大，施加大電流時電壓降小，不易產生電擊打火燒灼現象，觸點使用壽命長，提高了系統的可靠性。該項技術在工程應用上具有良好前景。
(二)、開合線圈的升降操作機構如圖3至圖6所示，活動電極組框架梁10上部的線圈開合伺服機構的升降裝置，是一支沿水平放置動配的、兩端通過軸座安裝在機柜1龍門架后面的連桿軸17，在連桿軸17的中部固定有電極升降主動連桿19的一端，主動連桿19的另一端和線圈開合氣(油)缸18的活塞桿鉸支連接，線圈開合氣(油)缸18配在機柜1龍門架頂部。在連桿軸17的兩端部各固定有一支電極升降被動連桿14的一端，兩只被動連桿14的另一端分別以鉸支連接在兩只換向連桿16的一端上，兩只換向連桿16的另一端分別與兩只升降推力軸15也是鉸支連接結構，兩只升降推力軸15分別固定在活動電極組升降框架梁10兩側。機柜1龍門架上部的兩框架之間、且位于升降框架梁10的兩側配有一對升降導向軸13，一對升降導向軸13分別動配在升降框架梁10兩側上所設的升降滑套內。當線圈開合氣(油)缸18的活塞桿作返回或頂推運動時，拉動主動連桿19和被動連桿14以連桿軸17為軸心，作向上作順時針方向或向下作逆時針方向旋轉運動。在旋轉過程中，以鉸支連接在被動連桿14末端的換向連桿16跟著上、下移動。由于活動電極組升降框架梁10兩端安裝的升降推力軸15，與換向連桿16的下端鉸支連接，換向連桿16上、下移動時，驅動活動電極組升降框架梁10沿著升降導向軸13，作垂直升降運動，從而帶動其所承載著的活動電極組以對準固定電極組的方向作線圈開合運動。當線圈開合氣(油)缸18的活塞桿作返回運動，令活動電極組與固定電極組分離時，兩組電極之間形成空間，可讓工件自由進出探傷工位；當線圈開合氣(油)缸18的活塞桿作頂推運動并到位時，活動電極組與固定電極組之間相對應的各對電極觸點一一嚙合，在電路上形成一個閉合的多圈螺線管線圈，以便通過電流，對工件進行感應磁化或退磁操作。
上述結構，通過對主動連桿19與被動連桿14之間的力臂長度比和在空間幾何角度的分布，可適應各種不同安裝位置和行程的應用場合。
這種開合線圈開合操作機構，具有動態同步性能好、觸點壓力大而均勻，磁化效率高，運行平穩無振動、無噪聲，行程調節方便、定位精確，結構簡單、造價低廉等優點。
(三)移動線圈輪對的軸頸部位，是輪對在列車運行時承受應力比較集中的區域，也是探傷作業的重點區域。而它因位處軸的兩端，又是磁化時磁力線顯著分散的部位。如圖3所示，為了加強軸頸部位的磁化強度，在輪對軸4兩端的軸頸部位，各設置一可移動線圈54，移動線圈54是一種多匝封閉式螺線管線圈，移動線圈54的線圈內徑稍大于被檢測工件輪對4兩端的軸頸，移動線圈54的一側固定于移動線圈導向軸53的一端，并使移動線圈54的線圈中心與被檢測工件輪對軸4中心一致；在機柜1龍門架的兩側分別配有移動線圈伺服氣(油)缸52，導向軸53配在導向軸套73內，導向軸套73通過其座架固定在伺服氣(油)缸52的底座上，在伺服氣(油)缸52的活塞桿的軸端上固定有連接板的下部，連接板的上部固定在導向軸53上，使伺服氣(油)缸52上的活塞桿與導向軸53能同步運動；移動線圈導向軸53在移動線圈伺服氣(油)缸52的驅動下，可沿其導向軸套73作直線往復運動。
作用于輪對軸4兩端軸頸部位的移動線圈54和作用于輪對兩輪轂5之間軸體部位的開合線圈，通過搭接導線12和縱向連接電纜71連接到縱向磁化電流源69上，形成一個串聯螺線管磁化回路；在開合線圈的活動電極組與固定電極組作分離運動的同時，兩只移動線圈54在各自伺服氣(油)缸52的驅動下，同步地向后沿離開軸頸的方向運動，以形成空間，便于工件自由進出操作工位；在開合線圈作閉合運動的同時，兩只移動線圈54在各自伺服氣(油)缸52的驅動下，同步地向前運動，使移動線圈54正好套在輪對的軸頸部位，形成一個多圈螺線管線圈閉合的感應磁化電回路。
(四)、自找正磁化電極夾頭本實用新型的周向磁化電流，是通過一對自找正電極夾頭，施加到被檢測輪對軸4兩端的端面上。該裝置由夾緊驅動和自找正電極兩個部分組成。如圖3、圖7所示，在機柜1龍門架的兩側分別配有移動線圈伺服氣(油)缸52的下方，分別配有電極夾緊氣(油)缸21，左右兩只電極夾緊氣(油)缸21經底板20分別安裝在機柜1的兩側上，在兩只電極夾緊氣(油)缸21上分別配有自動找正電極夾頭，且使其電極夾頭外徑稍小于移動線圈54線圈內徑，稍大于被檢測工件輪對軸4的軸端面直徑，對被檢測工件輪對軸4的軸兩端面實施自動找正并夾緊的裝置；該裝置由夾緊驅動和自找正電極兩個部分組成；夾緊驅動部分采用將左右兩只電極夾緊氣(油)缸21的活塞桿頂端分別配在活動推板32的下部，活動推板32的上部分別配在電極導向軸22的一端，其電極導向軸22的后部，配在兩只前后呈一水平線的一對配在底板20支座上的導向軸滑套26內；在電極導向軸22上設有定向滑槽23，在導向軸滑套26上設有與其相對應的定向銷24與定向滑槽23動態嚙合；左右兩只電極夾緊氣(油)缸21通過其上的活塞桿驅動活動推板32，從而帶動電極導向軸22，在導向軸滑套26及定向銷24作用下，作直線往復運動，且電極導向軸22在運動過程中不致產生偏轉，保證夾緊機構沿準直方向運動。自找正電極部分固定電極板28通過絕緣接頭31固定安裝在活動推板32的前面，擺動電極板29安裝在固定電極板28的前面，相互平行且同軸；擺動電極板29與固定電極板28之間，在中心部位放置一枚轉向鋼球30，使兩塊板之間保持一定距離，在轉向鋼球30四周的擺動電極板29與固定電極板28間配有3支裝有靜平衡彈簧27的螺栓；當電極夾緊氣(油)缸21活塞桿復位時，兩端電極板同時返回，輪對軸4可以自由進出探傷工位，此時擺動電極板29工作面沒有施加壓力，靠幾只靜平衡彈簧的伸張力，使擺動電極板29與固定電極板28之間保持平行；當電極夾緊氣(油)缸21上的活塞桿作向前頂推運動時，帶動兩只擺動電極板29同步前進，將夾緊壓力傳遞到被檢測工件輪對軸4的兩個軸端面上；如果輪對軸4的軸端面與電極夾頭工作面不平行，擺動電極板29在夾緊壓力的作用下，可以像萬向節一樣迎合被檢測輪對軸4的端面，自由地沿Y軸方向和Z軸方向偏轉，將自動擺動跟蹤找正頂緊，使電極表面上的各個點，均與被檢測輪對軸4的端面緊貼接觸導電。在兩只自動找正電極夾頭上的擺動電極板29上，分別連接有周向連接電纜70的一端，周向連接電纜70的另一端連接在周向磁化電流源3上。這種結構能在不消耗傳遞壓力的前提下保證最大化的導電接觸面積，接觸電阻小，在傳輸大電流的情況下電壓降小，不易產生打火燒灼現象。
(五)、支承工件旋轉托輪及托輪支架輪對在探傷過程中，需要能夠適時自動旋轉，以便均勻地噴灑磁懸液和搜索觀察探傷時所顯示出來的裂紋缺陷，所以輪對磁粉探傷機必須設有可托起輪對并轉動的旋轉托輪機構。由于旋轉托輪機構除需托起并驅動重量很大的輪對旋轉外，還要承受進料、出料的沖擊負荷，因此需要有較大的強度。又由于空間條件的限制，該機構在尺寸上不可能做得龐大。由于上述幾個因素的制約，給旋轉托輪機構的設計帶來特殊要求。如圖3、圖4、圖8、圖9、圖10所示，本實用型在機柜1龍門架左側的下部的隔板上配有減速電機51，主動鏈輪傳動軸50的一端通過連軸節與減速電機軸連接，靠近主動鏈輪傳動軸50另一端上固定有主動鏈輪48；在固定電級組框架11其左、右側下面分別設有一托輪支架，托輪支架采用一種小間距雙平行板結構，以縮短安裝在托輪支架上的托輪轉軸56的跨度，可減小托輪轉軸56承受的彎矩并增強抗剪強度，從而實現在結構尺寸相對較小的情況下能承受較大的負荷。托輪支架采取由固定墻板58固定安裝在托輪支架底板60上，由斜支撐梁保證其安裝垂直度。在固定墻板58的內側，固定安裝著幾塊活動墻板固定塊59，活動墻板61通過螺栓和定位銷安裝在活動墻板固定塊59上，由活動墻板固定塊59的厚度來保證活動墻板61與固定墻板58之間的距離和平行度，由定位銷保證兩塊墻板之間相互位置的精度；由于活動墻板61的可拆卸性，給內部機構的安裝、調試和維修帶來方便。主動鏈輪傳動軸50的軸端通過軸承與軸承座配在支架的活動墻板61上，主動鏈輪傳動軸50輸出端的軸承座邊緣銑有長孔，使主動鏈輪傳動軸50與托輪轉軸56之間的距離可以微調，以便于調節傳動鏈條49的張緊度。主動鏈輪48通過傳動鏈條49與固定在活動墻板61其上方的一對在同一水平線上的被動鏈輪47相連接；一對被動鏈輪47分別配在左支架框內的一對托輪轉軸56伸出端上，兩只工件旋轉托輪40分別固定在左支架框內兩只托輪轉軸56上；在右支架框內的兩只托輪轉軸56上，與左支架框內相對應地動配有兩只工件旋轉托輪40。左支架與右支架對稱放置，右支架除無鏈輪、鏈條外，其結構與左支架相同。工件旋轉托輪40的滾動面設有與輪對輪轂擋邊39輪廓線嚙合的滾道，以增加傳動摩擦力，即便托輪表面噴淋上油性磁懸液也不致打滑停轉。工件旋轉托輪40孔內鑲有托輪絕緣襯套55，以保證磁化電流不會被托輪短路打火。托輪轉軸的軸承使用滑動軸承57，以保證抗沖擊強度。
(六)自動緩沖進料及出料裝置輪對磁粉探傷機的作業對象是鐵路用機車車輛輪對，輪對屬笨重工件，重量近1噸，進料時如靠工件自由滾動就位到探傷工位的旋轉托輪上，不僅產生很大的震動，而且其慣性沖擊力將可能影響設備部分機械構件的使用壽命，為此，本專利技術設計了一套自動緩沖進、出料裝置。如圖3、圖4、圖8、圖9、圖10所示，該裝置出料連桿轉軸36和進料連桿轉軸45的兩端部分別固定在左、右支架的活動墻板61、固定墻板58上。
(1)、自動緩沖進料裝置如圖8所示，進料連桿轉軸45在位于固定在左、右兩支架框中的兩軸端部上，分別固定有進料緩沖桿43的一端，進料緩沖桿43的另一端配有進料緩沖桿滾輪42；在進料連桿轉軸45的軸中部，固定有進料主動連桿44的一端，進料主動連桿44的另一端與進料緩沖氣(油)缸46上的活塞桿相連接，進料緩沖氣(油)缸46配在進料主動連桿44的另一端的下面。其工作原理如下①進料前，進料緩沖氣(油)缸46的活塞桿預先向上頂伸，通過固定在進料連桿轉軸45中部的進料主動連桿44，推動進料連桿轉軸45沿圖中逆時針方向旋轉，固定在進料連桿轉軸45兩端的兩只進料緩沖桿43隨之同步旋轉上升。當活塞桿頂伸到位時，安裝在進料緩沖桿43頂端的進料緩沖桿滾輪42隨之上升到高出工件旋轉托輪40的位置。進料緩沖桿滾輪42的滾動面上設有V形滾道，V形滾道對準輪對輪轂擋邊39前進的方向，使進料緩沖桿滾輪42處于迎料狀態；②進料時，工件前進過程中，輪對輪轂擋邊39首先接觸到進料緩沖桿滾輪，工件前進產生的沖擊力矩，通過連桿、連桿轉軸和活塞桿組件傳遞到氣缸活塞上，被氣缸的壓縮空氣的彈性緩沖吸收；③隨后，氣缸活塞桿主動緩慢下降返回，通過進料主動連桿44，拉動進料連桿轉軸45沿圖中順時針方向旋轉，帶動進料緩沖桿滾輪42徐徐下降，使輪對輪轂擋邊39輕輕地降落在4只工件旋轉托輪40上，完成緩沖進料工序。
(2)自動出料裝置如圖9所示，出料連桿轉軸36在位于固定在左、右兩支架框中的兩軸端部上，分別固定有出料推桿37的一端，出料推桿37的另一端配有出料推桿滾輪38；在出料連桿轉軸36的軸中部固定有出料主動連桿35的一端，出料主動連桿35的另一端與出料氣(油)缸34上的活塞桿相連接，出料氣(油)缸34配在出料主動連桿35的另一端下面。其工作原理如下。①出料前狀態出料氣(油)缸34的活塞桿預先向下返回到位。在返回過程中，通過固定在出料連桿轉軸36中部的出料主動連桿35，拉動出料連桿轉軸36沿圖中逆時針方向旋轉，固定在出料連桿轉軸36兩端的兩只出料推桿37隨之同步旋轉下降。安裝在出料推桿37頂端的出料推桿滾輪38也就隨之下降到低于鋼軌的上平面，使之不影響輪對在鋼軌上通過。②出料時，出料氣(油)缸34的活塞桿向上頂伸，通過出料主動連桿35，推動進料連桿轉軸36沿圖中順時針方向旋轉，出料推桿滾輪38隨之同步上升。出料推桿滾輪38的滾動面上設有V形滾道，V形滾道對準輪對輪轂擋邊39施加推力，迫使工件輪對滾動前進，當輪對的重心翻越過設在鋼軌上的鋼軌出料駝峰41后，靠其自身的重力和前進運動慣性，自動滾出探傷工位，完成出料工序。③隨后，出料氣(油)缸34自動復位，系統又恢復到出料前狀態。
采用上述幾項新穎技術設計制造的鐵路機車車輛輪對磁粉探傷機，又配以工業控制計算機及專用運行控制軟件和網絡通信軟件，組成了一個自動化輪對磁粉探傷設備。該設備與原有輪對磁粉探傷機相比較，在功能和性能上都有大幅度提高，可成為原有輪對磁粉探傷機的升級換代產品。
說明書附圖中的序號說明1-機柜 30-轉向鋼球59-活動墻板固定塊2-程控系統倉 31-絕緣接頭60-托輪支架底板3-周向磁化電流源 32-活動推板61-活動墻板4-輪對軸 34-出料汽(油)缸62-電極絕緣襯套5-輪對輪轂 35-出料主動連桿63-限位長孔6-固定電極 36-出料連桿轉軸64-電極升降限位銷7-固定電極觸點 37-出料推桿65-電極頂伸彈簧8-活動電極觸點 38-出料推桿滾輪66-電極導向套管9-活動電極 39-輪對輪轂擋邊67-彈簧襯管10-活動電極組框架梁 40-工件旋轉托輪68-固定電極底板11-固定電極組框架梁 41-鋼軌出料駝峰69-縱向磁化電源12-搭接導線 42-進料緩沖桿滾輪 70-周向連接電纜13-升降導向軸43-進料緩沖桿 71-縱向連接電纜14-被動連桿 44-進料主動連桿72-鋼軌15-升降推力軸45-進料連桿轉軸73-導向軸套16-換向連桿 46-進料緩沖氣(油) 74-工控機系統倉17-連桿軸47-被動鏈輪18-線圈開合氣(油)缸 48-主動鏈輪19-主動連桿 49-傳動鏈條20-底板 50-轉動鏈輪傳動軸21-電極夾緊氣(油)缸 51-減速電機22-電極導向軸52-移動線圈伺服氣(油)缸23-定向滑槽 53-移動線圈導向軸24-定向銷54-移動線圈26-導向軸滑套55-托輪絕緣襯套27-靜平衡彈簧56-托輪轉軸28-固定電極板57-滑動軸承29-擺動電極板58-固定墻板
權利要求1.一種雙排梳齒形電極開合線圈輪對磁粉探傷機，含機柜、程控系統倉、工控機系統倉、周向磁化電流源、縱向磁化電流源、周向連接電纜、縱向連接電纜、被檢測工件的進出軌道鋼軌等組成，其特征在于(一)、雙排梳齒形電極可開合多圈螺線管線圈在輪對軸(4)的兩個輪對輪轂(5)之間采用雙排梳齒形電極可開合多圈螺線管線圈，該可開合多圈螺線管線圈由固定電極組和活動電極組組成，固定電極組由兩排多列按梳齒狀排列的直棒形固定電極(6)構成，各固定電極的下端固定在固定電極組框架梁(11)上，電極組框架梁(11)固定在機柜(1)龍門架內的下部，固定電極的頂端配有固定電極觸點(7)，各支固定電極之間由搭接導線(12)相互連接，構成多圈螺線管線圈的下側半個縱向切割體；活動電極組也由兩排多列按梳齒狀排列的直棒形活動電極(9)構成，活動電極(9)的上端安裝在活動電極組框架梁(10)上，活動電極組框架梁(10)固定在升降裝置的下面，升降裝置裝配在機柜(1)龍門架的上部，活動電極(9)下端配有活動電極觸點(8)；活動電極組的電極數目和固定電極組電極的數目相同，安裝位置和固定電極上下一一相對，兩排活動電極之間通過搭接導線(12)的交叉連接，構成多圈螺線管線圈的上側半個縱向切割體；(二)、移動線圈在輪對軸(4)兩端的軸頸部位，各設置一可移動線圈(54)，移動線圈(54)是一種多匝封閉式螺線管線圈，移動線圈(54)的內徑稍大于被檢測工件輪對(4)兩端的軸頸，移動線圈(54)的一側固定于移動線圈導向軸(53)的一端，并使移動線圈(54)的內徑中心與被檢測工件輪對軸(4)中心一致；在機柜(1)龍門架的兩側分別配有移動線圈伺服氣(油)缸(52)，移動線圈導向軸(53)配在導向軸套(73)內，導向軸套(73)通過其座架固定在伺服氣(油)缸(52)的底座上，在伺服氣(油)缸(52)的活塞桿的軸端固定有連接板的下部，連接板的上部固定在移動線圈導向軸(53)上，使伺服氣(油)缸(52)上的活塞桿與移動線圈導向軸(53)同步運動；移動線圈導向軸(53)在移動線圈伺服氣(油)缸(52)的驅動下，可沿其導向軸套(73)作直線往復運動；作用于輪對(4)兩端軸頸部位的移動線圈(54)和作用于輪對兩輪轂(5)之間軸體部位的開合線圈，通過搭接導線(12)和縱向連接電纜(71)連接到縱向磁化電流源(69)上，形成一個串聯螺線管感應磁化回路；在開合線圈的活動電極組與固定電極組作分離運動的同時，兩只移動線圈(54)在各自伺服氣(油)缸(52)的驅動下，同步地向后沿離開軸頸的方向運動，以形成空間，便于工件自由進出操作工位；在開合線圈作閉合運動的同時，兩只移動線圈(54)在各自伺服氣(油)缸(52)的驅動下，同步地向前運動，使移動線圈(54)正好套在輪對的軸頸部位，形成一個多圈螺線管線圈閉合回路，以便通電磁化工件；(三)、自動找正電極夾頭在機柜(1)龍門架的兩側分別配有移動線圈伺服氣(油)缸(52)的下方，分別配有電極夾緊氣(油)缸(21)，左右兩只電極夾緊氣(油)缸(21)經底板(20)分別安裝在機柜(1)上，在兩只電極夾緊氣(油)缸(21)上分別配有自動找正電極夾頭，且使其電極夾頭直徑稍小于移動線圈(54)的內徑，并稍大于被檢測工件輪對軸(4)的軸端面直徑，對被檢測工件輪對軸(4)的軸兩端面實施自動找正并夾緊的裝置；在兩只自動找正電極夾頭上的擺動電極板(29)上，分別連接在周向連接電纜(70)的一端，周向連接電纜(70)的另一端連接在周向磁化電流源(3)上；(四)、支承工件旋轉托輪及托輪支架在機柜(1)龍門架一側的下部的隔倉內配有減速電機(51)，主動鏈輪傳動軸(50)的一端通過連軸節與減速電機軸連接，靠近主動鏈輪傳動軸(50)另一端上固定有主動鏈輪(48)；在固定電級組框架(11)其左、右側下面分別設有一托輪支架，托輪支架采用一種小間距雙平行板結構，其支架由固定墻板(58)固定安裝在托輪支架底板(60)上，由斜支撐梁保證其安裝垂直度；在固定墻板(58)的內側，固定安裝著幾塊活動墻板固定塊(59)，活動墻板(61)通過螺栓和定位銷安裝在活動墻板固定塊(59)上，由活動墻板固定塊(59)的厚度來保證活動墻板(61)與固定墻板(58)之間的距離和平行度，由定位銷保證兩塊墻板之間相互位置的精度；主動鏈輪傳動軸(50)的軸端裝配在支架的活動墻板(61)上，主動鏈輪(48)通過傳動鏈條(49)與固定在活動墻板(61)其上方的一對在同一水平線上的被動鏈輪(47)相連接；一對鏈輪(47)分別配在左支架框內的一對托輪轉軸(56)伸出端上，兩只工件旋轉托輪(40)分別固定在左支架框內兩只托輪轉軸(56)上；在右支架框內的兩只托輪轉軸(56)上，與左支架框內相對應地動配有兩只工件旋轉托輪(40)；工件旋轉托輪(40)的滾動面設有與輪對輪轂擋邊(39)輪廓線嚙合的滾道，工件旋轉托輪(40)孔內鑲有托輪絕緣襯套(55)，托輪轉軸的軸承使用滑動軸承(57)；(五)自動緩沖進料及出料裝置出料連桿轉軸(36)和進料連桿轉軸(45)的兩端部分別固定在左、右支架的活動墻板(61)、固定墻板(58)上，且出料連桿轉軸(36)和進料連桿轉軸(45)的兩軸端分別位于兩只工件旋轉托輪(40)下面；進料連桿轉軸(45)在位于固定在左、右兩支架框中的兩軸端部上，分別固定有進料緩沖桿(43)的一端，進料緩沖桿(43)的另一端配有進料緩沖桿滾輪(42)；在進料連桿轉軸(45)的軸中部，固定有進料主動連桿(44)的一端，進料主動連桿(44)的另一端與進料緩沖氣(油)缸(46)上的活塞桿相連接，進料緩沖氣(油)缸(46)配在進料主動連桿(44)的另一端的下面，使得進料工件前進快到檢測工位時，輪對輪轂擋邊(39)首先與進料緩沖桿滾輪(42)滾動面上設有V形槽接觸，起到緩沖接料的作用；出料連桿轉軸(36)在位于固定在左、右兩支架框中的兩軸端部上，分別固定有出料推桿(37)的一端，出料推桿(37)的另一端配有出料推桿滾輪(38)；在出料連桿轉軸(36)的軸中部固定有出料主動連桿(35)的一端，出料主動連桿(35)的另一端與出料氣(油)缸(34)上的活塞桿相連接，出料氣(油)缸(34)配在出料主動連桿(35)的另一端下面，使得工件經檢測完畢需退出時，出料推桿滾輪(38)對準輪對輪轂擋邊(39)，將輪對推向前進，當輪對的重心翻越過鋼軌出料駝峰(41)后，靠其自重和前進慣性自動滾出工位。
2.根椐權利要求1所述的一種雙排梳齒形電極開合線圈輪對磁粉探傷機，其特征在于活動電極組框架梁(10)上部的線圈開合伺服機構的升降裝置，是一支沿水平放置動配的、兩端通過軸座安裝在機柜(1)龍門架后面的連桿軸(17)，在連桿軸(17)的中部固定有電極升降主動連桿(19)的一端，主動連桿(19)的另一端和線圈開合氣(油)缸(18)的活塞桿鉸支連接，線圈開合氣(油)缸(18)配在機柜(1)龍門架頂部；在連桿軸(17)的兩端部各裝配一支電極升降被動連桿(14)的一端，兩只被動連桿(14)的另一端分別以鉸支連接在兩只換向連桿(16)的一端上，兩只換向連桿(16)的另一端分別與兩只升降推力軸(15)也是鉸支連接結構，兩只升降推力軸(15)分別固定在活動電極組升降框架梁(10)兩側；機柜(1)龍門架上部的兩框架之間、且位于升降框架梁(10)的兩側配有一對升降導向軸(13)，一對升降導向軸(13)分別動配在升降框架梁(10)兩側上所設的升降滑套內；當線圈開合氣(油)缸(18)的活塞桿作返回或頂推運動時，驅動連桿組件帶動活動電極組升降框架梁(10)沿著升降導向軸(13)，作垂直升降運動，從而帶動其所承載著的活動電極組以對準固定電極組的方向作線圈開合運動。
3.根據權利要求1所述的一種雙排梳齒形電極開合線圈輪對磁粉探傷機，其特征在于在固定電極(6)或活動電極(9)上，設有使固定電極觸點(7)或活動電極觸點(8)彈性接觸裝置；固定電極觸點(7)為向上凸起的圓錐面，活動電極觸點(8)為向上凹陷的圓錐面。
4.根據權利要求1所述的一種雙排梳齒形電極開合線圈輪對磁粉探傷機，其特征在于左右兩只電極夾緊氣(油)缸(21)上所配的自動找正電極夾頭，該裝置由夾緊驅動和自找正電極兩個部分組成；夾緊驅動部分采用將左右兩只電極夾緊氣(油)缸(21)的活塞桿頂端分別配在活動推板(32)的下部，活動推板(32)的上部分別配在電極導向軸(22)的一端，其電極導向軸(22)的后部，配在兩只前后呈一水平線的一對配在底板(20)支座上的導向軸滑套(26)內；在電極導向軸(22)上設有定向滑槽(23)，在導向軸滑套(26)上設有與其相對應的定向銷(24)與定向滑槽(23)動態嚙合；左右兩只電極夾緊氣(油)缸(21)通過其上的活塞桿驅動活動推板(32)，從而帶動電極導向軸(22)在導向軸滑套(26)及定向銷(24)作用下，作直線往復運動；自找正電極部分固定電極板(28)通過絕緣接頭(31)固定安裝在活動推板(32)的前面，擺動電極板(29)安裝在固定電極板(28)的前面，相互平行且同軸；擺動電極板(29)與固定電極板(28)之間，在中心部位放置一枚轉向鋼球(30)，使兩塊板之間保持一定距離，在轉向鋼球(30)四周的擺動電極板(29)與固定電極板(28)間配有≥3支裝有靜平衡彈簧(27)的螺栓；當電極夾緊氣(油)缸(21)活塞桿復位時，兩端電極板同時返回，輪對軸(4)可以自由進出探傷工位，此時擺動電極板(29)工作面沒有施加壓力，靠幾只靜平衡彈簧的伸張力，使擺動電極板(29)與固定電極板(28)之間保持平行；當電極夾緊氣(油)缸(21)上的活塞桿作向前頂推運動時，帶動兩只擺動電極板(29)同步前進，將夾緊壓力傳遞到被檢測工件輪對軸(4)的兩個軸端面上；如果輪對軸(4)的軸端面與電極夾頭工作面不平行，擺動電極板(29)在夾緊壓力的作用下，可以像萬向節一樣迎合被檢測輪對軸(4)的端面，自由地沿Y軸方向和Z軸方向偏轉，將自動擺動跟蹤找正頂緊，使電極表面上的各個點，均與被檢測輪對軸(4)的端面緊貼接觸導電。
專利摘要本實用新型涉及一種輪對探傷機，其特征在于該機采用雙排梳齒形電極垂直開、合多圈螺線管線圈及其線圈開合操作機構，增設了兩組移動線圈、自找正結構的磁化電極夾頭；帶緩沖的自動進料裝置、自動出料裝置、高穩定性工件旋轉托輪及托輪支架結構等項新穎結構及技術，并配以工業控制計算機及專用運行控制軟件和網絡通信軟件，組成了一個新型自動化鐵路車輛輪對磁粉探傷系統，與原有同類設備相比，在功能和性能上都有大幅度提高。
文檔編號G01N27/82GK2670943SQ200320123209
公開日2005年1月12日 申請日期2003年12月20日 優先權日2003年12月20日
發明者孫勁樓 申請人:孫勁樓