Стенд для ультразвукового контроля колесных пар
Предлагаемое устройство относится к автоматизированным системам контроля изделий с помощью ультразвука. Технической задачей, решаемой полезной моделью, является разработка стенда для автоматизированного контроля колесных пар вагонов, позволяющего осуществлять сканирование обода колеса с боковой поверхности и поверхности катания, оси колесной пары с цилиндрической поверхности и торца, обнаруживать объемные дефекты в диске колеса, поверхностные дефекты на его поверхности катания, а также трещиноподобные дефекты в оси колесной пары, и позволяющего повысить производительность контроля путем одновременного прозвучивания диска колеса и оси колесной пары, а также уменьшить расход контактирующей жидкости путем ее сбора, фильтрации и циркуляции. Стенд содержит опорную эстакаду с участком рельсов, подъемное устройство с кареткой вращения колесной пары вокруг оси, портал, на котором установлен первый модуль контроля, состоящий из первого сканирующего устройства, закрепленной на нем первой акустической системы для контроля диска колеса и механизма его перемещения, устройство контроля угла поворота колесной пары, устройство подачи контактирующей жидкости под преобразователи, второй модуль контроля, состоящий из второго сканирующего устройства, закрепленной на нем второй акустической системы для контроля оси колесной пары с цилиндрической поверхностью и механизма его перемещения, причем второй модуль контроля дополнен системой контроля оси колесной пары с торца, которая содержит третье и четвертое сканирующие устройства и выполнена в форме параллелограмма (пантографа), прикрепленного верхним концом к порталу, снабженная механизмом перемещения в горизонтальном направлении, соединенным с первым двигателем, и дополнительно установленным на ней конусным стержнем, стыкуемым с конусным углублением на торце оси, причем
третье сканирующее устройство выполнено в виде секторного кронштейна, предназначенного для закрепления в нем пьезоэлектрических преобразователей, перемещаемого в горизонтальном направлении и устанавливаемого в зарезьбовую канавку оси колесной пары с помощью рычажного устройства и механизма его перемещения, соединенного со вторым двигателем, а четвертое сканирующее устройство выполнено в форме подковы с устанавливаемыми в ней пьезоэлектрическими преобразователями и перемещаемой в горизонтальном направлении с помощью ее механизма перемещения, соединенного с третьим двигателем, и дополнительно введена система сбора и фильтрации контактирующей жидкости.
Предлагаемая полезная модель относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий кольцевой формы ультразвуковым методом. Главным образом она может быть использована для автоматизированного контроля железнодорожных колесных пар вагонов при их производстве, а также в подразделениях МПС после определенного набега колесной пары или ее ремонта. Стенд является составной частью автоматизированной системы, включающей в себя также пульт управления и электронную аппаратуру для возбуждения пьезоэлектрических преобразователей, усиления, обработки и регистрации информации об обнаруженных дефектах.
Известно устройство [АС СССР №1805378, кл. 001 п 29/04, Б.Н. №12, 1993 /А.С.Щенак, Г.Н.Токмачев, В.А.Глазунова, А.П.Шувалов/] для ультразвукового контроля железнодорожных колес и бандажей с боковой поверхности одним электромагнитноакустическим преобразователем, путем сканирования по ней с помощью электромеханического привода.
Недостатком этого устройства является невозможность контроля колесной пары.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является автоматизированная ультразвуковая система типа "AURA" [Rockstron В., Walte F., Kappes W., Seiti R., Hintze H. и др. AURA -система контроля колесных пар: обода, диска и оси. В мире неразрушающего контроля, 2001, №3(12), 59-62], в состав которой входит механизированный стенд, обеспечивающий сканирование преобразователей при контроле колесной пары.
В состав известного стенда входит опорная эстакада с участком рельсов, подъемное устройство с кареткой вращения колесной пары вокруг оси, портал, на котором установлен первый модуль контроля, состоящий из первого сканирующего устройства, закрепленной на нем первой акустической системой для контроля диска колеса и механизма его перемещения, устройство контроля угла поворота колесной пары, устройство подачи контактирующей жидкости под преобразователи, второй модуль контроля, состоящий из второго сканирующего устройства, закрепленной на нем второй акустической системой для контроля оси колесной пары по цилиндрической поверхности, и механизма его перемещения.
Достоинством известного стенда является возможность автоматического сканирования акустическими системами по поверхности катания и боковой поверхности обода колеса, цилиндрической поверхности оси колесной пары, обнаружения объемных дефектов в диске колеса, поверхностных дефектов на его поверхности катания, а также трещиноподобных дефектов в оси колесной пары.
Недостатком известного стенда является невозможность одновременного контроля диска колеса и оси колесной пары, что снижает производительность контроля.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является разработка стенда для автоматизированного контроля колесных пар, позволяющее, как и известное устройство, обеспечить сканирование акустических систем по поверхности катания и боковой поверхности обода колеса, цилиндрической поверхности оси колесной пары, обнаруживать объемные дефекты в диске колес, поверхностные дефекты на поверхности катания колес, трещиноподобные дефекты в оси колесной пары, но и повысить производительность контроля путем одновременного прозвучивания диска колеса и оси колесной пары.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение производительности контроля. Так же дополнительными техническими результатами являются повышение надежности контроля оси колесной пары при ее дополнительном прозвучивании с торца и уменьшение расхода контактирующей жидкости путем ее сбора, фильтрации и циркуляции.
Поставленная задача решается за счет того, что предложенное устройство, как и известное, состоит из опорной эстакады с участком рельсов, подъемного устройства с кареткой вращения колесной пары вокруг оси, портала, на котором установлен первый модуль контроля, состоящий из первого сканирующего устройства, закрепленной на нем первой акустической системы для контроля диска колеса и механизма его перемещения, устройства контроля угла поворота колесной пары, устройства подачи контактирующей жидкости под преобразователи, второй модуль контроля, состоящий из второго сканирующего устройства, закрепленной на нем второй акустической системы для контроля оси колесной пары с цилиндрической поверхностью и механизма его перемещения. Но в отличие от известного устройства второй модуль контроля также установлен на портале, а подъемное устройство с кареткой вращения колесной пары вокруг оси дополнительно снабжено приводом ее разворота на 180°, второй модуль контроля дополнен системой контроля оси колесной пары с торца, которая содержит третье и четвертое сканирующие устройства и выполнена в форме параллелограмма, прикрепленного верхним концом к порталу, снабженная механизмом перемещения в горизонтальном направлении, соединенным с первым двигателем, и дополнительно установленным на ней конусным стержнем, стыкуемым с конусным углублением на торце оси, причем третье сканирующее устройство выполнено в виде секторного кронштейна, предназначенного для закрепления в нем пьезоэлектрических
преобразователей, и установки их в зарезьбовую канавку, перемещаемого в горизонтальном направлении до торца оси, опускаемого вертикально рычажным устройством с помощью механизма перемещения, соединенного со вторым двигателем, а четвертое сканирующее устройство выполнено в форме подковы с устанавливаемыми в ней пьезоэлектрическими преобразователями и перемещаемой в горизонтальном направлении с помощью ее механизма перемещения, соединенного с третьим двигателем, и дополнительно введена система сбора и фильтрации контактирующей жидкости.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема стенда для контроля колесной пары, на фиг.2 - схема системы контроля оси колесной пары с торца.
Стенд для ультразвукового контроля колесных пар работает следующим образом.
Колесная пара (КП) по подводящим рельсам закатывается на опорную эстакаду 1, представляющую собой сварную металлоконструкцию с участком рельсов, имеющих в зоне контроля цилиндрические выемки для фиксации (остановки) ободьев колес КП по поверхности катания.
После установки КП на эстакаду, с пульта управления (клавиатуры) электронной аппаратуры осуществляется включение подъемно-поворотного устройства 2, расположенного на собственной напольной опоре в зоне контроля между рельсами. Это устройство выполняет следующие функции: подъем каретки с КП над рельсами с помощью мотор-редуктора 3 типа 2МРЦ4 и цилиндрической зубчатой передачи; вращение КП на каретке с помощью планетарно-цилиндрического мотор-редуктора 4 типа 4МПЦ2С; разворот каретки на 180° с помощью червячного мотор-редуктора 5 типа МРЧ-ОМ для УЗК
противоположного колеса; опускание КП на рельсы. Устройство 2 устанавливает КП в рабочее положение, поднимая ее над эстакадой.
Для определения точки начала отсчета координаты и автоматического фиксирования числа оборотов колесной пары на внешней поверхности обода колеса крепится с помощью постоянного магнита специальная контрастная метка, которая регистрируется бесконтактным датчиком 6. Далее с пульта управления включается устройство для автоматической установки сканеров на контролируемые элементы КП. Сканеры и устройства автоматической установки их на колесную пару размещены на портале 7, представляющим трубчатую металлоконструкцию на опорах, установленную на эстакаде.
Первый модуль контроля состоит из сканирующего устройства 8 с механизмом перемещения и закрепленной на нем первой акустической системы для контроля диска колеса, состоящей из преобразователей 9 для прозвучивания обода с боковой поверхности, и преобразователя 10 для контроля диска с поверхности катания.
На портале 7 установлен второй модуль, предназначенный для контроля оси колесной пары, причем он состоит из второго сканирующего устройства для контроля с цилиндрической поверхности 11 и системы контроля с торца 12. Сканирующие устройства предназначены для автоматического фиксирования акустических систем первого модуля для контроля диска колеса и второго модуля для контроля оси колесной пары с целью обеспечения необходимой направленности излучения ультразвука и создания надежного акустического контакта рабочей поверхности входящих в них ПЭП с контролируемой поверхностью элементов колесной пары. Это достигается путем «плавающей» (подпружиненной) подвески ПЭП в гнездах акустических систем и подачи контактной жидкости (масла ИЗОА) к рабочей поверхности ПЭП через систему отверстий и соответствующие шланги от устройства подачи 13 в виде шестереночного
маслонасоса типа ВГ11-11А, сбора и фильтрации 14 контактной жидкости. Предусмотрена также возможность юстировки углового положения ПЭП и их замены с целью поверки или ремонта.
Второе сканирующего устройство 11 с механизмом его перемещения служит для установки второй акустической системы 15 на цилиндрическую поверхность оси.
Система контроля оси колесной пары с торца 12 выполнена в форме параллелограмма (пантографа) 16, прикрепленного площадкой 17 к порталу 7. После установки колесной пары в рабочее положение по команде с пульта управления первый двигатель 18, соединенный с механизмом перемещения 19, перемещает конусный стержень 20 до стыковки с конусным углублением в оси колесной пары, за счет чего осуществляется жесткое позиционирование третьего и четвертого сканирующего устройства на его торце.
Третье сканирующее устройство выполнено в виде секторного кронштейна 21, в котором устанавливаются пьезоэлектрические преобразователи. С помощью механизма перемещения 22, соединенного со вторым двигателем 23 кронштейн 21 перемещается в горизонтальном направлении и дойдя до торца оси, опускается в зарезьбовую канавку оси колесной пары с помощью рычажного устройства 24, причем подпружиненные преобразователи при этом контактируют с торцом оси.
Четвертое сканирующее устройство выполнено в форме подковы 25, в которой устанавливаются пьезоэлектрические преобразователи. С помощью механизма перемещения 26, соединенного с третьим двигателем 27, подкова 25 перемещается в горизонтальном направлении до контакта преобразователей с торцом оси.
После установки акустических систем всех сканирующих устройств на элементы колесной пары включается двигатель 4, обеспечивающий ее вращение, а с помощью масляного насоса 13 через шланги и отверстия в
акустических системах подается масло под каждый пьезопреобразователь. Масло, стекающее в процессе контроля с элементов колесной пары, собирается в поддон 14, фильтруется с целью удаления возможных загрязнений и окалины и вновь насосом 13 подается под преобразователи.
Результаты прозвучивания каждым преобразователем анализируются и регистрируются в соответствии с утвержденной методикой контроля с помощью встроенной ЭВМ.
1. Стенд для ультразвукового контроля колесных пар вагонов, содержащий опорную эстакаду с участком рельсов, подъемное устройство с кареткой вращения колесной пары вокруг оси, портал, на котором установлен первый модуль контроля, состоящий из первого сканирующего устройства, закрепленной на нем первой акустической системы для контроля диска колеса и механизма его перемещения, устройство контроля угла поворота колесной пары, устройство подачи контактирующей жидкости под преобразователи, второй модуль контроля, состоящий из второго сканирующего устройства, закрепленной на нем второй акустической системы для контроля оси колесной пары по цилиндрической поверхности и механизма его перемещения, отличающийся тем, что второй модуль контроля также установлен на портале, а подъемное устройство с кареткой вращения колесной пары вокруг оси дополнительно снабжено приводом ее разворота на 180°.
2. Стенд для ультразвукового контроля колесных пар вагонов по п.1, отличающийся тем, что второй модуль контроля оси колесной пары по цилиндрической поверхности дополнен системой ее контроля с торца.
3. Стенд для ультразвукового контроля колесных пар вагонов по п.2, отличающийся тем, что система контроля оси колесной пары с торца содержит третье и четвертое сканирующие устройства и выполнена в форме параллелограмма (пантографа), прикрепленного верхним концом к порталу, имеющего механизм перемещения в горизонтальном направлении, соединенный с первым двигателем, и дополнительно на нем установлен конусный стержень, стыкуемый с конусным углублением на торце оси.
4. Стенд для ультразвукового контроля колесных пар вагонов по п.3, отличающийся тем, что третье сканирующее устройство выполнено в виде секторного кронштейна, предназначенного для закрепления в нем пьезоэлектрических преобразователей и установки их в зарезьбовую канавку, перемещаемого в горизонтальном направлении до торца оси, опускаемого вертикально рычажным устройством с помощью механизма перемещения, соединенного со вторым двигателем, а четвертое сканирующее устройство выполнено в форме подковы с устанавливаемыми в ней пьезоэлектрическими преобразователями и перемещаемой в горизонтальном направлении с помощью ее механизма перемещения, соединенного с третьим двигателем.
5. Стенд для ультразвукового контроля колесных пар вагонов по п.1, отличающийся тем, что устройство подачи контактирующей жидкости дополнено системой ее сбора и фильтрации.
