Устройство для неразрушающего контроля колесных пар

Устройство для неразрушающего контроля элементов колесных пар может быть использовано для автоматизированного неразрушающего контроля железнодорожных колесных пар вагонов при их производстве, ремонте, профилактическом контроле после определенного набега колесных пар. В устройстве используется ультразвуковой и вихретоковый методы контроля. Оно содержит механизм 1 разворота на 180 градусов и вращения колесных пар вокруг своей оси. Напротив друг друга установлены две несущие конструкции, которые могут быть выполнены в виде стоек - 2 и 3 с модулями 4 и 5 соответственно. В модуле 4, установленном на первой несущей конструкции 2, размещены ультразвуковые преобразователи 6, а во втором модуле 5, установленном на второй несущей конструкции 3, размещены вихретоковые преобразователи 7. Достигаемым техническим результатом является введение дополнительного вихретокового контроля и за счет этого увеличение информативности контроля, поскольку вихретоковый контроль увеличивает количество выявляемых поверхностных дефектов колеса, которые не могут быть выявлены при ультразвуковом контроле.

Предлагаемое устройство может быть использовано для автоматизированного неразрушающего контроля железнодорожных колесных пар вагонов при их производстве, ремонте, профилактическом контроле после определенного набега колесных пар. Устройство является составной частью автоматизированной системы контроля, включающей в себя пульт управления и электронную аппаратуру для возбуждения преобразователей, обработки и регистрации информации об обнаруженных дефектах.

Известно устройство (А.С. 1805378, МПК G01N 29/04) для неразрушающего контроля боковых поверхностей железнодорожных колес одним ультразвуковым преобразователем, путем его сканирования с помощью электромеханического привода. Производительность контроля этого устройства низкая, а сам контроль не дает полной информации о состоянии колес.

Известен стенд автоматизированной ультразвуковой системы типа «AURA» (Rockstorn B., Walte F., Kappes W. И др. AURA - система контроля колесных пар: обода, диска и оси. В мире неразрушающего контроля, 2001, 39 (12), с.59-62). Достоинством рассматриваемого стенда является возможность автоматического сканирования ультразвуковыми системами по поверхности катания и боковой поверхности обода колеса, диска, цилиндрической поверхности оси колесных пар. Недостатком является невозможность одновременного контроля диска колеса и оси колесных пар, что снижает производительность контроля.

Этот недостаток устранен в устройстве для ультразвукового контроля колесных пар вагонов (Патент РФ 39954, МПК G01N 29/04). Это устройство наиболее близко к предлагаемому по совокупности существенных признаков.

Известное устройство содержит в своем составе механизм разворота на 180 градусов и вращения колесной пары вокруг своей оси, несущую конструкцию с первым модулем, в котором установлены ультразвуковые преобразователи для контроля элементов колесных пар: диска колеса, обода колеса с боковой поверхности и поверхности катания, цилиндрической поверхности оси колеса, контроля оси с торца.

В известном устройстве осуществляется поочередный контроль каждого колеса колесных пар. После ультразвукового контроля первого колеса пару разворачивают на 180° и производят контроль второго.

Достоинством рассматриваемого устройства является возможность полного ультразвукового контроля колесной пары. Но, с другой стороны, ультразвуковой контроль не обеспечивает полного выявления мелких поверхностных трещин, которые могут быть опасны, особенно в случае их коррозийного происхождения.

Задачей, решаемой полезной моделью, является увеличение информативности контроля за счет выявления поверхностных трещин.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство, так же, как и известное, содержит в своем составе механизм разворота на 180 градусов и вращения колесных пар вокруг своей оси, несущую конструкцию с модулем, в котором установлены ультразвуковые преобразователи с возможностью контроля элементов колесных пар. Но, в отличие от известного, предлагаемое устройство дополнительно содержит вторую несущую конструкцию со вторым модулем, в котором установлены вихретоковые преобразователи с возможностью контроля элементов колесных пар.

Достигаемым техническим результатом является введение дополнительного вихретокового контроля и за счет этого увеличение информативности контроля, поскольку вихретоковый контроль увеличивает количество выявляемых поверхностных дефектов колеса, которые не могут быть выявлены при ультразвуковом контроле. Второй модуль, установленный на второй несущей конструкции, обеспечивает контроль элементов одного колеса вихретоковыми преобразователями, в то время как модуль, установленный на первой несущей конструкции, обеспечивает контроль второго колеса ультразвуковыми преобразователями, а при развороте колесной пары на 180°, колесо, которое контролировалось ультразвуком, контролируется вихретоковыми преобразователями.

Совокупность признаков, сформулированная в пункте 2 формулы полезной модели, характеризует устройство, в котором второй модуль выполнен с возможностью двухкоординатного перемещения относительно второй несущей конструкции.

Двухкоординатный механизм перемещения может быть использован для контроля колесных пар, размеры колес которых имеют отклонения от стандартных как по диаметру колеса, так и по его ширине.

Совокупность признаков, сформулированная в пункте 3 формулы полезной модели, характеризует устройство, в котором механизм перемещения второго модуля выполнен в виде последовательного подвижного соединения между собой двух направляющих балок с подвижными каретками, причем вторая каретка соединена с модулем.

Признаки, указанные в п.3 формулы полезной модели реализуют устройство с наиболее простой конструкцией выполнения двухкоординатного механизма перемещения второго модуля.

Совокупность признаков, сформулированная в пункте 4 формулы полезной модели, характеризует устройство, в котором второй модуль выполнен с возможностью трехкоординатного перемещения модуля относительно второй несущей конструкции.

Трехкоординатный механизм перемещения модуля может быть использован не только в случае отклонения размеров колеса от стандартных, но и при отклонении положения оси колесной пары от стандартного положения, вызванного износом деталей блока вращения колесных пар.

Совокупность признаков, сформулированная в пункте 5 формулы полезной модели, характеризует устройство, в котором механизм перемещения второго модуля выполнен в виде последовательного подвижного соединения между собой трех направляющих балок с подвижными каретками, причем третья каретка соединена с модулем.

Признаки, указанные в п.5 формулы полезной модели реализуют устройство с наиболее простой конструкцией выполнения трехкоординатного механизма перемещения второго модуля.

Совокупность признаков, сформулированная в пункте 6 формулы полезной модели, характеризует устройство, в котором механизм перемещения второго модуля содержит электроприводы.

Электропривод использован как один из самых точных и легко управляемых механизмов перемещения элементов устройств.

Совокупность признаков, сформулированная в пункте 7 формулы полезной модели, характеризует устройство, в котором второй модуль содержит механизмы подвода вихретоковых преобразователей к элементам колесных пар.

Использование механизмов подвода обеспечивает возможность приведение преобразователей в необходимый для вихретокового контроля контакт с труднодоступными элементами колесных пар.

Совокупность признаков, сформулированная в пункте 8 формулы полезной модели, характеризует устройство, в котором механизмы подвода вихретоковых преобразователей к элементам колесных пар выполнены в виде пневматических устройств.

Пневматические устройства реализует один из простейших вариантов выполнения подвижного соединения.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен пример выполнения конструкции устройства для неразрушающего контроля колесных пар, на фиг.2 - вид сверху части устройства со второй несущей конструкцией, на фиг.3 - примеры выполнения механизмов подвода вихретоковых преобразователей к элементам колесных пар.

Для проведения контроля колесную пару (КП) закатывают по подводящим рельсам на ролики механизма 1 разворота на 180 градусов и вращения колесных пар вокруг своей оси. Напротив друг друга установлены две несущие конструкции, которые могут быть выполнены в виде стоек - 2 и 3 с модулями 4 и 5 соответственно. В модуле 4, установленном на первой несущей конструкции 2, размещены ультразвуковые преобразователи 6, а во втором модуле 5, установленном на второй несущей конструкции 3, размещены вихретоковые преобразователи 7.

Контроль можно проводить двумя способами, при первом из которых одновременно контролируют одно колесо ультразвуковыми преобразователями, а второе колесо - вихретоковыми, а после поворота КП одновременно контролируют теми же преобразователями другие колеса. Можно контроль осуществлять последовательно: при одном положении КП сначала контролируют одно колесо ультразвуком, затем второе колесо вихретоковыми преобразователями, а затем развернуть КП и снова провести последовательный контроль.

При контроле одного колеса ультразвуковыми преобразователями 6 модуль 4 опускается до уровня, при котором преобразователи могут контактировать с контролируемыми элементами и после этого проводят ультразвуковой контроль.

При контроле второго колеса вихретоковыми преобразователями 7 опускается модуль 5. Механизм перемещения 8 в рассматриваемом примере выполнен в виде трех направляющих балок 9-11, на которых установлены каретки 12-14, причем вторая балка 10 установлена на каретке 12, размещенной на первой балке 9, а третья балка 11 установлена на каретке 13. Каретка 14 соединена с модулем 5. Каретки приводятся в движение электроприводами 15-17. При движении модуля 5 вниз перемещается каретка 12. При перемещении в горизонтальном направлении добавляется движение каретки 13, т.е. обеспечивается двухкоординатное перемещение, а при движении каретки 14 происходит перемещение модуля во втором направлении горизонтальной плоскости, т.е. трехкоординатное перемещение. Возможность перемещения в первом направлении горизонтальной плоскости обеспечивает возможность контроля колес разной толщины, а перемещение во втором направлении горизонтальной плоскости обеспечивает возможность контроля колесных пар со смещенной осью.

При приведении модуля в рабочее положение из-за сложности формы элементов колесной пары в модуле часть преобразователей, отстоит от участков контроля на расстоянии, при котором невозможно проводить контроль. В этом случае преобразователи подводятся к контролируемым элементам с помощью механизмов подвода, которые в частом случае могут быть выполнены в виде пневматических устройств 18 с непосредственным подводом вихретокового преобразователя к зоне контроля. Контроль всех элементов производят последовательно, для чего колесо вращают вокруг его оси.

После того, как модулем 4 был произведен ультразвуковой контроль одного колеса КП, а модулем 5 вихретоковый контроль и выявлены поверхностные дефекты во втором колесе, колесную пару разворачивают механизмом разворота на 180°, процесс контроля повторяют. Таким образом, каждое колесо контролируется и ультразвуковыми преобразователями и вихретоковыми.

Из описания примера выполнения устройства для неразрушающего контроля КП видно, что оно обеспечивает достижение технического результата - повышение информативности контроля, за счет того, что каждое колесо контролируется не только ультразвуковыми преобразователями, но и вихретоковыми, и выявляются те поверхностные дефекты, которые не выявляются только при ультразвуковом контроле.

1. Устройство для неразрушающего контроля колесных пар, содержащее механизм разворота на 180° и вращения колесных пар вокруг своей оси, первую несущую конструкцию с модулем, в котором установлены ультразвуковые преобразователи с возможностью контроля элементов колесных пар, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит вторую несущую конструкцию со вторым модулем, в котором установлены вихретоковые преобразователи для контроля элементов колесных пар.

2. Устройство для неразрушающего контроля колесных пар по п.1, отличающееся тем, что второй модуль выполнен с возможностью двухкоординатного перемещения относительно второй несущей конструкции.

3. Устройство для неразрушающего контроля колесных пар по п.2, отличающееся тем, что механизм перемещения второго модуля выполнен в виде подвижного последовательного соединения между собой двух направляющих балок с подвижными каретками, причем вторая каретка соединена с модулем.

4. Устройство для неразрушающего контроля колесных пар по п.1, отличающееся тем, что второй модуль выполнен с возможностью трехкоординатного перемещения относительно второй несущей конструкции.

5. Устройство для неразрушающего контроля колесных пар по п.4, отличающееся тем, что механизм перемещения второго модуля выполнен в виде подвижного последовательного соединения между собой трех направляющих балок с подвижными каретками, причем третья каретка соединена с модулем.

6. Устройство для неразрушающего контроля колесных пар по п.2 или 4, отличающееся тем, что механизм перемещения второго модуля содержит электроприводы.

7. Устройство для неразрушающего контроля колесных пар по п.1, отличающееся тем, что второй модуль содержит механизмы подвода вихретоковых преобразователей к элементам колесных пар.

8. Устройство для неразрушающего контроля колесных пар по п.7, отличающееся тем, что механизмы подвода вихретоковых преобразователей к элементам контролируемого колеса выполнены в виде пневматических устройств.