摘要
机车车辆车轮作为重要走行部件，对运输安全起着至关重要的作用。而轮对在运行过程中，受轮轨间的冲击振动和相互作用影响，以及由于冶金缺陷、制造工艺缺陷或强烈制动等原因，容易出现轮对踏面擦伤、磨耗、剥离、裂纹等故障，若不能及时发现，很可能造成行车重大事故。目前一些机务段和动车段安装在线车轮压电超声检测系统用来进行车轮在线检测，经调研该系统存在探头损坏率高、误报警频繁等问题。与传统压电超声技术相比，因电磁超声检测技术不需要耦合剂，探头与工件非接触的特点，可以从根本上提高探头的可靠性，消除耦合层不稳定给检测带来的干扰，提高检测结果的可靠性。 本文通过对车轮结构及主要危害性缺陷类型进行分析，发现目前机车车辆车轮运用过程中的主要危害性缺陷有轮辋内部周向裂纹（简称“辋裂”）和径向裂纹，特别是辋裂对机车车辆的运行安全有很大的隐患，并确定两类缺陷的最小检出尺寸。 对车轮主要危害性缺陷的检测机理进行了研究，确定了车轮两类危害性缺陷检测的波型为表面波和体波，并分析了表面波和体波在车轮中传播特点和缺陷波形特点，为系统的实际应用打下基础。 针对电磁超声检测技术换能效率低的局限性进行了研究，结合电磁超声信号的特点选取了改进的小波阈值进行降噪处理，通过matlab对采集到的信号进行降噪处理之后，通过对比信噪比和均方根误差发现经改进阈值函数降噪后的信号比传统的软、硬阈值降噪效果好。 根据对电磁超声检测技术理论进行研究，结合车轮的主要危害性缺陷特征，研究了基于电磁超声检测技术的车轮在线检测方案，主要包括波模的选择以及探头的种类、尺寸、数量及分布等，并设计了专用检测线路用于安装电磁超声探头，解决现有电磁超声探头钢轨嵌入式安装方式中存在问题，采用样板轮验证了系统小批量通道的可行性，为百通道的现场应用奠定了理论基础。
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