一种铸造曲轴圆角同步探伤设备及方法与流程

本发明涉及曲轴检测，具体涉及一种铸造曲轴圆角同步探伤设备及方法，是利用机械同步随动和双探头差动加载对铸造曲轴圆角进行无损检测。

背景技术：

1、公开号为cn102175760a的中国专利申请公开了曲轴r角磁记忆检测装置，利用滚珠花键传动、带槽转动件和相互垂直的滑动机构使探头跟随偏心轴颈运动。该方案解决了相应探头的位置跟随问题；其具体方案采用磁记忆检测的提离关系，使用时，不能据此直接确定两个接触式超声楔块的共同加载、差动补偿和回撤传力关系。

2、公开号为cn104280459a的中国专利申请公开了采用相控阵探头和圆弧楔块检测曲轴r处的方法，涉及楔块曲率、声束入射、声程校准和周向机械扫描。该方案针对声学覆盖和检测设置给出了解决手段；当两个楔块分别置于同一偏心连杆轴颈的两端，且二者需要不同的接触补偿位移时，使用时，需要另行确定楔块之间的载荷分配及退出机构与接触机构的配合。

3、美国专利us4680969a公开了由枢接支承件承载两组超声探头夹具的结构，并在各探头夹具中配置弹性压紧结构，使探头适应被检表面的变化。在具体使用时，对于曲轴两侧圆角的共同加载和统一回撤，还需要处理共同升降与差动摆动的相互约束，以及回撤机构在检测位置对加载补偿的影响。

4、上述现有技术方案分别是处理偏心跟随、圆角超声耦合或双探头支承为技术点，来实现对曲轴圆角的检测。在将这些功能用于同一连杆轴颈两侧圆角的扫描时，若只允许支承件摆动而未提供其加载方向的共同位移，便难以同时容纳两侧接触面的共同高度变化；若回撤件在检测位置持续承接加载部件，又会形成额外反力，改变原定的载荷分配。

5、综上所述，本技术领域急需一种需要在保留同步随动的基础上，使共同加载位移、两侧差动补偿及两探头回撤具有相互配合且可解除的传力关系的曲轴圆角检测设备以及检测方法，来有效提高检测精度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种铸造曲轴圆角同步探伤设备及方法，以解决在两个楔块跟随同一偏心连杆轴颈运动的条件下，提供共同加载与差动补偿相配合的支承结构，并使回撤机构在检测时让开加载传力路径、在退出时能够依次提起两个楔块。

2、为解决上述问题，本发明提供了一种铸造曲轴圆角同步探伤设备，该设备包括床身、头架箱体、尾架、x向检测车和超声检测及控制单元。头架箱体和尾架固定在床身上并共同支承待检铸造曲轴，头架主轴转动安装在头架箱体内并驱动待检铸造曲轴；x向检测车沿主轴轴向移动，其上设置与头架主轴传动连接的可调偏心轨迹盘。可调偏心轨迹盘通过偏心销带动正交的y向滑台和z向滑台，探头安装架固定在z向滑台上。

3、中央移动座、第一探头浮动盒和第二探头浮动盒分别沿z向滑动安装在探头安装架上。差动均力架通过沿y向设置的中央枢轴转动安装在中央移动座上，其沿主轴轴向伸出的两端分别从上侧向两个探头浮动盒传力。共用加载弹簧压设在探头安装架与中央移动座之间，使中央移动座能够在加载方向共同移动，而差动均力架能够相对中央移动座摆动。

4、第一探头浮动盒和第二探头浮动盒分别承载第一相控阵楔块和第二相控阵楔块，对应的第一相控阵换能器和第二相控阵换能器与两个楔块声耦合。两个楔块分别面向同一连杆轴颈的两侧圆角。主轴编码器和两个换能器均连接超声检测及控制单元，用于将两侧超声数据对应到曲轴转角。

5、探头安装架上设置能够转动且受到轴向限位的退让丝杆。退让丝杆通过螺纹副驱动受z向导向的回撤提拉架。在检测接触位置，回撤提拉架位于中央移动座下方并留有间隙；差动均力架的端部与两个探头浮动盒的上侧提拉面之间也留有间隙。回撤提拉架上升后先承接中央移动座，随后由差动均力架的两端承接上侧提拉面，提起两个楔块。

6、上述方案中，进一步地，纵向滑移传动轴转动安装在床身上；滑移轮毂转动安装在x向检测车上，并与纵向滑移传动轴形成非圆截面的轴向滑动配合。头架主轴通过主轴同步带轮和主轴同步带驱动纵向滑移传动轴，滑移轮毂通过车载同步带轮和车载同步带驱动轨迹输出轴，两级带传动均采用1∶1传动比。

7、上述方案中，进一步地，可调偏心轨迹盘通过调相锁紧件连接轨迹输出轴上的调相法兰。偏心销滑块沿轨迹盘的径向槽移动，由偏心销及偏心销锁紧螺母锁定。y向滑台沿检测车支撑架上的y向导轨移动；z向滑台沿设置在y向滑台上的z向导杆移动，并通过偏心销驱动轴承座与偏心销转动连接。

8、上述方案中，进一步地，中央移动座由两根中央移动座导杆导向。共用加载弹簧内部设置弹簧固定导杆和弹簧移动导管，二者伸缩套接；弹簧固定导杆固定在探头安装架上，弹簧移动导管固定在中央移动座上。差动均力架的两端设置均力滚轮，两个探头浮动盒各自具有下侧承压面和上侧提拉面，并通过探头浮动导杆及浮动行程挡圈限定运动。

9、上述方案中，进一步地，回撤提拉架沿退让丝杆支座的两侧立板导向，固定在回撤提拉架上的回撤螺母与退让丝杆螺纹配合。退让丝杆设置退让手轮和退让丝杆锁紧螺母。床身上设置由托架升降杆及托架升降座驱动的v形装料托架，在装夹前提供支承，在检测前下降避让。

10、上述方案中，进一步地，轨迹盘零位传感器与轨迹盘零位靶标配合，均力架状态传感器检测差动均力架相对中央移动座的摆角，二者连接超声检测及控制单元。该单元在零位信号出现时核对相应主轴转角，并记录摆角状态；超出事先校核的范围时停止驱动和采集，回撤由人工操作退让丝杆完成。

11、本发明还提供使用上述设备的探伤方法，包括以下步骤：

12、s1、装夹曲轴并退出装料支承；在楔块回撤的条件下定位检测车，设定偏心距和相位并试转，试转后停止。

13、s2、停止后使楔块接触，释放回撤提拉架的承接并建立检测间隙。

14、s3、驱动曲轴和随动机构进行扫描。

15、s4、停止后依次消除两处提拉间隙并提起楔块，随后换位，或者解除装夹并取件。

16、本发明的有益效果是：

17、（1）、中央移动座的升降与差动均力架的摆动分别承担两侧接触位置的共同变化和差异变化，共用加载弹簧经中央移动座及差动均力架向两个探头浮动盒传力，使两个楔块在各自的补偿行程内适应共同高度变化及两侧接触位置差异。

18、（2）、回撤提拉架在检测位置与中央移动座之间留有提拉间隙，避免回撤提拉架持续承接中央移动座而形成额外支承反力；回撤时依次消除该处间隙以及均力滚轮与浮动盒上侧提拉面之间的间隙，再经差动均力架提起两个楔块，从而兼顾检测时的加载补偿与换位、取件前的统一回撤。

19、（3）、纵向滑移传动轴和滑移轮毂保留检测车换位中的传动连接，正交滑台承担连杆轴颈的偏心随动，探头浮动盒承担局部接触补偿，使楔块接触不必承担驱动整个偏心随动机构的任务。

20、（4）、主轴编码器与两路相控阵换能器共同连接超声检测及控制单元，使两侧超声数据对应于主轴转角进行记录，便于对同一连杆轴颈两侧圆角的检测数据进行比对。上述结构不直接保证特定检出率、接触压力或生产节拍。

21、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。