軌梁廠檢測中心超聲波探頭擺臂的技術改進

張合榮

（攀鋼集團工程技術有限公司修建分公司，四川 攀枝花 617000）

鋼軌是軌道的重要組成部分，它是直接承受列車載荷并與車輪相互作用，它的狀況首先影響列車的安全及運行效率。攀鋼釩軌梁廠檢測中心超聲波裝置是購買的德國KK探傷儀，該超聲波裝置是軌梁廠鋼軌生產保證內部質量最為重要的設備之一。超聲波是對重軌內部質量進行探傷檢測的設備，其探頭設備又是執行探傷動作的主要部件。軌梁檢測中心超聲波探頭動作見圖1，超聲波探頭是通過風閥控制皮囊風缸，皮囊風缸推動擺臂，擺臂與探頭軸及探頭相連接。當檢測元件檢測到重軌時，風閥得電，風進入皮囊風缸，皮囊風缸推動擺臂及探頭軸、探頭擺動，對重軌進行內部質量檢測。在對重軌進行探傷檢測時，動作的快慢及擺動角度直接關系到重軌探傷檢測的質量。

1 現狀分析

如圖1，探頭擺臂在原設計時，探頭擺臂的孔開一個2mm寬的槽（圖2），探頭擺臂的孔與探頭軸的配合采用間隙配合，當探頭擺臂與探頭軸裝配在一起時，通過擺臂鎖緊螺絲，將探頭擺臂與探頭軸鎖緊，以達到消除間隙和緊固的目的（圖1）。

圖1 改前擺動臂結構示意圖

圖2 改前超聲波探頭擺動臂

但在實際生產過程中，由于探頭擺臂的孔，開2mm寬的槽兩側壁厚各為20mm，剛度較大，變形量小，通過M8鎖緊螺絲連接鎖緊，要想將探頭擺臂與探頭軸鎖緊很難。再加上工作環境較差，經常受水及氧化物的浸蝕，造成螺絲及內螺紋的銹蝕損壞，使其更難鎖緊固定。工作中經常發生軸與擺臂內孔打滑，造成探頭軸與擺臂動作不同步及擺動角度不到位等故障。同時原設計探頭軸在擺臂內孔一旦打滑還會造成探頭軸沿著軸向方向串動，致使探頭擺臂與探頭軸脫開，造成故障需要檢修處理，影響生產及重軌探測質量。

2 改進措施

由于我車間經常加班搶修處理超聲波故障，經過長期檢修該設備的摸索和經驗積累，通過長時間的觀察分析，并通過查閱大量有關資料，我們根據以上原因將探頭擺臂進行了改進。

（1）為了防止水對探頭擺臂長期浸蝕所造成的損壞，對探頭擺臂的材質建議從新選擇，采用不銹鋼材質。

（2）取消探頭擺臂2mm寬的槽及鎖緊螺絲（圖3）。

圖3 改后超聲波探頭擺動臂

（3）改進探頭擺臂與探頭軸裝配配合間隙，將探頭擺臂孔上偏差為-0.020mm、下偏差為0，有很小的過盈量，使其又便于安裝又有一定的緊固性。

（4）增加防止探頭軸打滑情況下產生軸向串動的壓蓋固定方式。具體方法是：在探頭軸端下面鉆孔攻絲（M8內螺紋），當探頭擺臂與探頭軸裝配完后，將壓蓋通過螺絲M8固定連接在探頭軸軸端上，使壓蓋與探頭軸軸端緊密連接，防止探頭擺臂與探頭軸脫開，并保證壓蓋與探頭擺臂間存在0.50mm的間隙，以使探頭軸能自由擺動（圖4）。

圖4 改后擺動臂結構示意圖

3 改進后效果

通過以上改進，在生產實際過程中，解決了探頭擺臂與探頭軸鎖緊困難而產生打滑故障，消除了超聲波與擺臂不同步動作及擺動角度不到位故障；更換不銹鋼材質后解決了因水的浸蝕造成探頭擺臂的損壞情況，延長了設備使用壽命；通過增加軸端壓蓋固定連接方式，解決了探頭擺臂與探頭軸脫開的現象；通過以上改進措施提高探測精度，減少探頭故障搶修狀況，切實降低了職工檢修勞動強度，減少備件組裝人工成本以及為重軌產量創造了條件。

4 改進后效益

（1）直接效益。通過改進了擺臂的裝配結構，其結果不僅降低了擺臂的事故時間，降低了因超聲波擺臂故障檢修頻次，保證了生產的順利進行，同時也減輕了工人的勞動強度。據統計，軌梁廠共有4套超聲波檢測設備，沒改前因擺臂的裝配結構引起的搶修，平均每月4次，每次搶修需要6人4小時。通過改進后沒有發生擺臂與探頭軸鎖緊難的現象，因水的浸蝕造成探頭擺臂的損壞和動作慢及擺動角度不到位或擺臂與探頭軸脫開的現象。改進前每月組裝組裝擺臂備件2套，組裝需要4人8小時，搶修按200元/工日計算（搶修需要額外支出來回交通費、加班費），備件組裝人工費按200元/工日計算：

1年節約搶修人等工成本：

6×4÷8×4×12×200=2.88 萬元。

1年節約備件組裝人工成本：

4×8÷8×4×12×200=3.84 萬元。

改進后1年節檢修人工成本：2.88＋3.84=6.72萬元。

（2）間接效益。年節約備件成本費：超聲波4個起落架每年更換擺臂4×2×12=96個，擺臂屬于進口件其單價：4000元/個，年節約成本費：96×4000元/個=38.4萬元。

（3）此項改進合計年創經濟價值：6.72萬元+38.4萬元＝45.12萬元。

（4）社會效益。該技術已成熟運用，切實提高了生產效率，保證了鋼軌產品質量，延長了設備使用壽命，節約了維修成本，有著很好的經濟效益。