轨梁厂检测中心超声波探头摆臂的技术改进

张合荣

（攀钢集团工程技术有限公司修建分公司，四川 攀枝花 617000）

钢轨是轨道的重要组成部分，它是直接承受列车载荷并与车轮相互作用，它的状况首先影响列车的安全及运行效率。攀钢钒轨梁厂检测中心超声波装置是购买的德国KK探伤仪，该超声波装置是轨梁厂钢轨生产保证内部质量最为重要的设备之一。超声波是对重轨内部质量进行探伤检测的设备，其探头设备又是执行探伤动作的主要部件。轨梁检测中心超声波探头动作见图1，超声波探头是通过风阀控制皮囊风缸，皮囊风缸推动摆臂，摆臂与探头轴及探头相连接。当检测元件检测到重轨时，风阀得电，风进入皮囊风缸，皮囊风缸推动摆臂及探头轴、探头摆动，对重轨进行内部质量检测。在对重轨进行探伤检测时，动作的快慢及摆动角度直接关系到重轨探伤检测的质量。

1 现状分析

如图1，探头摆臂在原设计时，探头摆臂的孔开一个2mm宽的槽（图2），探头摆臂的孔与探头轴的配合采用间隙配合，当探头摆臂与探头轴装配在一起时，通过摆臂锁紧螺丝，将探头摆臂与探头轴锁紧，以达到消除间隙和紧固的目的（图1）。

图1 改前摆动臂结构示意图

图2 改前超声波探头摆动臂

但在实际生产过程中，由于探头摆臂的孔，开2mm宽的槽两侧壁厚各为20mm，刚度较大，变形量小，通过M8锁紧螺丝连接锁紧，要想将探头摆臂与探头轴锁紧很难。再加上工作环境较差，经常受水及氧化物的浸蚀，造成螺丝及内螺纹的锈蚀损坏，使其更难锁紧固定。工作中经常发生轴与摆臂内孔打滑，造成探头轴与摆臂动作不同步及摆动角度不到位等故障。同时原设计探头轴在摆臂内孔一旦打滑还会造成探头轴沿着轴向方向串动，致使探头摆臂与探头轴脱开，造成故障需要检修处理，影响生产及重轨探测质量。

2 改进措施

由于我车间经常加班抢修处理超声波故障，经过长期检修该设备的摸索和经验积累，通过长时间的观察分析，并通过查阅大量有关资料，我们根据以上原因将探头摆臂进行了改进。

（1）为了防止水对探头摆臂长期浸蚀所造成的损坏，对探头摆臂的材质建议从新选择，采用不锈钢材质。

（2）取消探头摆臂2mm宽的槽及锁紧螺丝（图3）。

图3 改后超声波探头摆动臂

（3）改进探头摆臂与探头轴装配配合间隙，将探头摆臂孔上偏差为-0.020mm、下偏差为0，有很小的过盈量，使其又便于安装又有一定的紧固性。

（4）增加防止探头轴打滑情况下产生轴向串动的压盖固定方式。具体方法是：在探头轴端下面钻孔攻丝（M8内螺纹），当探头摆臂与探头轴装配完后，将压盖通过螺丝M8固定连接在探头轴轴端上，使压盖与探头轴轴端紧密连接，防止探头摆臂与探头轴脱开，并保证压盖与探头摆臂间存在0.50mm的间隙，以使探头轴能自由摆动（图4）。

图4 改后摆动臂结构示意图

3 改进后效果

通过以上改进，在生产实际过程中，解决了探头摆臂与探头轴锁紧困难而产生打滑故障，消除了超声波与摆臂不同步动作及摆动角度不到位故障；更换不锈钢材质后解决了因水的浸蚀造成探头摆臂的损坏情况，延长了设备使用寿命；通过增加轴端压盖固定连接方式，解决了探头摆臂与探头轴脱开的现象；通过以上改进措施提高探测精度，减少探头故障抢修状况，切实降低了职工检修劳动强度，减少备件组装人工成本以及为重轨产量创造了条件。

4 改进后效益

（1）直接效益。通过改进了摆臂的装配结构，其结果不仅降低了摆臂的事故时间，降低了因超声波摆臂故障检修频次，保证了生产的顺利进行，同时也减轻了工人的劳动强度。据统计，轨梁厂共有4套超声波检测设备，没改前因摆臂的装配结构引起的抢修，平均每月4次，每次抢修需要6人4小时。通过改进后没有发生摆臂与探头轴锁紧难的现象，因水的浸蚀造成探头摆臂的损坏和动作慢及摆动角度不到位或摆臂与探头轴脱开的现象。改进前每月组装组装摆臂备件2套，组装需要4人8小时，抢修按200元/工日计算（抢修需要额外支出来回交通费、加班费），备件组装人工费按200元/工日计算：

1年节约抢修人等工成本：

6×4÷8×4×12×200=2.88 万元。

1年节约备件组装人工成本：

4×8÷8×4×12×200=3.84 万元。

改进后1年节检修人工成本：2.88＋3.84=6.72万元。

（2）间接效益。年节约备件成本费：超声波4个起落架每年更换摆臂4×2×12=96个，摆臂属于进口件其单价：4000元/个，年节约成本费：96×4000元/个=38.4万元。

（3）此项改进合计年创经济价值：6.72万元+38.4万元＝45.12万元。

（4）社会效益。该技术已成熟运用，切实提高了生产效率，保证了钢轨产品质量，延长了设备使用寿命，节约了维修成本，有着很好的经济效益。