基于嵌入式超声波铁路检测系统的研制

　　1　系统简介

　　基于ARM9数字超声检测系统的硬件结构框图如图1所示。系统以ARM9系列嵌入式处理器S3C2410为核心,外围扩展新构建的数据采集卡、TFT液晶彩色显示屏和超声发射/接收电路模块组成系统的整体硬件框架,并通过串口、以太网口和USB口实现与PC主机的通讯。[1-3]系统采用嵌入式Linux操作系统作为系统软件平台。在系统软件的编写和调试中,采用结构化、模块化的程序设计方法,使用标准C语言并结合ARMLinux操作系统完成了系统各模块的设计。

　　2　机车零部件无损探伤

　　2.1　分类

　　机车零部件无损探伤可分为在役机车轮箍、整体辗钢轮钢辋超声波探伤工艺,机车车轴超声波探伤工艺,新制轮箍、整体辗钢轮钢辋超声波探伤工艺三大类[4](见图2)。

　　2.2　在役探伤

　　机车车轮在运行中承受各种交变载荷的作用,因此车轮中的微小缺陷或应力集中的部位极易产生疲劳裂纹,整体轮中危害性缺陷是辋裂、掉块,组合车轮中的轮箍危害性缺陷是径向裂纹。在役车轮的超声波探伤主要是以检查发现车轮中的危害性缺陷为主。对于车轮的探伤操作主要有灵敏度校验和缺陷定量。扫查时大角度组合探头横波探伤主要针对轮箍的径向裂纹和缺陷;双晶直探头纵波探伤主要针对轮辋部位的周向裂纹和缺陷。当扫查过程中发现缺陷波,不能直接判断其性质时再对缺陷区进行核查。整体车轮应优先采用双晶直探头在踏面核查,轮箍核查时优先采用斜探头进行核查。核查结束后应进一步进行缺陷定量。

　　2.3　车轴探伤

　　机车车轴为车轴钢锻制,是机车重要的运用部件之一。在机车运行中,车轴承受了拉伸、剪切、扭转等交变应力的作用,使得车轴轮座、齿座部易产生疲劳裂纹。车轴探伤根据探伤部位选择探测面和探伤方法。探测面为轴端面时,选用直探头和小角度进行纵波探伤,探测面为抱轴颈(空心轴机构探测面为轴箱轴颈)时,选用斜探头进行横波探伤。对于车轴的探伤操作同样包含灵敏度校验和缺陷定量。

　　2.4　新制探伤

　　车轮是机车走行部的关键部件,按结构分类,分为整体车轮和组合车轮两种。整体车轮是用钢锭压轧或浇铸而成的整体结构,组合车轮是由轮箍和轮心部分组合装配而成。组合车轮的轮箍相当于整体车轮的轮辋部分。由于轮辋与钢轨直接接触,承受摩擦和碾压,所以轮辋是超声波检测的重点部位。新制车轮要求检测轮辋部位轴向和径向有无制造缺陷,轴向检测从内侧面扫查,径向检测从踏面扫查,在扫查发现缺陷后可进行缺陷定量判断车轮是否合格。