Устройство диагностики осей и колес колесных пар методом собственных частот

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и может быть использована как экспресс-диагностика для определения дефектных осей и колес колесных пар вагонов. Технический результат заключается в значительном уменьшении времени диагностики по сравнению с существующими методами и простота метода, не требующая большой квалификации оператора. Конструктивными особенностями устройства диагностики является использование тарированного излучателя акустических сигналов с целью упрощения конструкции стендов диагностики и наличие двух симметрично расположенных относительно геометрии объекта датчиков ускорения. Так как расположение датчиков и сам объект, установленный на резиновую опору симметричны, то и сигналы свободных колебаний в бездефектных объектах контроля будут одинаковы. Наличие же дефекта вносит несимметричность колебаний, связанную с попаданиями этого дефекта в узлы или пучности на некоторых модах колебаний. Эффективность определяется значительным сокращением времени проведения диагностики, упрощением технологического процесса диагностики, улучшением условий труда операторов-диагностов. Устройство диагностики методом собственных частот устанавливает факт наличия трещины, а не ее геометрическое положение.

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и может быть использована для диагностики осей и колес колесных пар вагонов.

В настоящее время при дефектоскопии элементов колесных пар железнодорожных вагонов используются магнитный, вихретоковый, ультразвуковой методы контроля. Эти методы требуют предварительной подготовки поверхности контроля, сканирование всей контролируемой поверхности датчиками, высокой квалификации специалиста проводящего контроль и больших затрат времени.

Наиболее близким к заявленной полезной модели является разработка американской фирмы РСВ Pezotronics для контроля дефектов в деталях сложной формы при серийном производстве. Это устройство представляет собой конвейер с резиновой лентой, на которую устанавливаются детали, электромагнитный молоток, микрофон, устройство сбора сигналов с АЦП и компьютер. Проверяемые образцы двигаются на ленте мимо ударника (молотка) и микрофона. Ударником возбуждаются колебания в детали, а затем спектр этих колебаний, записанный через микрофон, сравнивается с образцовым спектром.

Технический результат представляемого устройства диагностики достигается тем, что диагностика производится за счет сравнения спектров сигналов с двух датчиков виброускорений, расположенных на объекте симметрично относительно геометрии объекта и его точки опоры (центр, середина). Данный метод не дает представления о месте расположения дефекта и его характеристике, а регистрирует только его наличие, т.е. его можно применять как экспресс метод для первичной разбраковки осей и колес.

На фигуре 1 представлена блок-схема устройства диагностики осей и колес колесных пар, на фигуре 2 - устройство пьезоизлучателя.

Устройство содержит объект исследования ось 1 или колесо, установленный на резиновой опоре 4 на центр или на середину. На края объекта 1 симметрично относительно геометрии установлены датчики ускорений 2, на середину установлен на электромагните 11 пьезоизлучатель 3.

На фигуре 2 показан состав пьезоизлучателя 3, который состоит из набора пластин пьезокерамики 10 с компенсирующей массой 9 для достижения нулевых ускорений в центре пьезоизлучателя. Электромагнит запитан от блока питания 6 через нормально замкнутую кнопку 12.

Диагностика начинается с формирования однократного импульса на пъезоизлучателе 3 для возбуждения в объекте 1 вынужденных, а затем свободных колебаний на собственных частотах. Эти колебания одновременно записываются через датчики 2 и токовую петлю 5 на блоке сбора и обработки сигналов 7 и после цифрового преобразования Фурье сравниваются спектры. Результат диагностики хранится и отображается на компьютере 8.

Устройство диагностики осей и колес колесных пар, включающее в себя симметрично установленные датчики виброускорений 2, соединенные посредством токовой петли 5 с блоком сбора и обработки сигналов 7, отличающееся тем, что излучатель 3, предназначенный для возбуждения в объекте диагностики собственных колебаний, выполнен из набора пластин пьезокерамики 10, элемента компенсирующей массы 9 и закреплен с помощью электромагнита 11, выполненного с возможностью отключения от блока питания 6 с помощью нормально замкнутой кнопки 12, на оси 1 или колесе, которые установлены на опоре 4, и обеспечивающий тарированное механическое воздействие на объект контроля, благодаря которому реализован алгоритм выявления дефектов в осях и колесах колесных пар, построенный на сравнительном анализе спектральных характеристик сигналов собственных частот в симметричных зонах диагностируемых объектов.