Спосіб ультразвукової дефектоскопії колісних пар рейкового транспорту та пристрій для нього
Власники патенту UA 2293982:
Використання: для ультразвукової дефектоскопії колісних пар рейкового транспорту. Сутність: полягає в тому, що скануючий пристрій з перетворювачами фіксують у ванні з контактною рідиною, на контрольованому колесі встановлюють знімну мітку початку кутової координати і задають напрямок обертання колісної пари, колісну пару обертають в заданому напрямку До оборотів щодо нерухомого скануючого пристрою, одночасно реєструють координату знімної мітки по відношенню до скануючого пристрою, запам'ятовують кутові координати і амплітуди сигналів, що приймаються, потім амплітуди прийнятих сигналів, що відрізняються по кутовій координаті на ціле число повних оборотів (2П), складають і про наявність неприпустимого дефекту судять по перевищенню бракувального рівня K×Nбр., де К - число оборотів, виконаних колісною парою, Nбр. - Амплітуда сигналу від неприпустимого дефекту при налаштуванні дефектоскопа на рівень бракувальної чутливості. Технічний результат: підвищення продуктивності та достовірності ультразвукового контролю коліс залізничного рухомого складу. 2 зв. та 1 з.п. ф-ли, 1 іл.
Винахід відноситься до методів та засобів випробувань виробів ультразвуком і може бути використане для виявлення дефектів коліс при ремонті та виготовленні рухомого складу залізничного транспорту.
Відомий спосіб ультразвукового контролю обідь коліс рейкового рухомого складу [1], що полягає в тому, що на частину бічної поверхні обода наноситься контактна рідина, п'єзоелектричний перетворювач вручну переміщують по заданійтраєкторії спочатку у режимі пошукової чутливості, відзначають місця реєстрації сигналів від передбачуваних дефектів, та був у режимі бракувальної чутливості виявляють неприпустимі дефекти. Недоліком способу є низька продуктивність контролю.
Спосіб реалізується за допомогою механізованої установки для дефектоскопії вагонних колісних пар, проект № 6733В [2], що містить нерухому основу, на якій змонтований привід механізму обертання колісної пари з фрикційними роликами, опорні ролики, на які встановлюється колісна пара, напрямна рейка та механізм для переміщення дефектоскопа вздовж осі, що перевіряється. Опорні ролики механізму обертання колісної пари конструктивно виконані одному рівні з рейками технологічних шляхів. Недоліком цієї установки є низька продуктивність контролю.
Найбільш близьким до пропонованого способу є технологічний процес ультразвукової дефектоскопії вагонних коліс, описаний в [3] і полягає в тому, що п'єзоелектричні перетворювачі направляють на контактних поверхнях колеса, що випробовується, по концентричних колах за допомогою скануючого пристрою, яке встановлюють на обід випробовуваного колеса, на контроль колеса пензлем наносять контактну рідину, потім здійснюють пошуковий контроль шляхом ручного переміщення пристрою сканування в режимі пошукової чутливості і відзначають зони появи сигналів в межах контрольованого сектора. Потім провертають колісну пару механізмом обертання і так само виконують пошуковий контроль наступних секторів, а після цього зазначені зони контролюють повторно в режимі бракувальної чутливості для виявлення неприпустимих дефектів.
Недоліком зазначеного способу є низькапродуктивність та достовірність контролю.
Найбільш близьким до заявляється пристрою є стенд для ультразвукових випробувань колісних пар рейкового рухомого складу [4], що містить нерухому основу з опорами для букс колісної пари, що випробовується, привід з фрикційним роликом, розташований з можливістю взаємодії з бічною поверхнею колеса випробовуваної колісної пари, дві іммерс. , підйомно-поворотний пристрій для підйому і повороту колісної пари, причому імерсійні ванни розмішені по вертикальному рівню нижче осі обертання колісної пари, що випробовується, і нижче опор для букс.
Недоліком цього пристрою є низька продуктивність контролю.
Завданням запропонованого способу та пристрою для його реалізації є підвищення продуктивності та достовірності ультразвукового контролю коліс залізничного рухомого складу.
Технічний результат досягається способом, в якому п'єзоелектричні перетворювачі направляють по концентричних колах за допомогою скануючого пристрою, що переміщується відносно контрольованого колеса, попередньо покритого контактною рідиною, що відрізняється тим, що скануючий пристрій з п'єзоелектричними перетворювачами фіксують у ванні з контактною рідиною, початку кутової координати і задають напрям обертання колісної пари, колісну пару обертають в заданому напрямку До оборотів щодо нерухомого скануючого пристрою, одночасно реєструють кутову координату знімної мітки по відношенню до скануючого пристрою і запам'ятовують кутові координати і амплітуди прийнятих сигналів, потім кутової координати на ціле число повних оборотів (2П),складають. Про наявність неприпустимого дефекту судять за перевищенням рівня бракування сумарного сигналу, рівного К×Nбр., де К - число оборотів, виконаних колісною парою, Nбр. - Амплітуда сигналу від неприпустимого дефекту при бракувальному рівні чутливості дефектоскопа. Після виконання До оборотів колісної пари комутують наступний п'єзоелектричний перетворювач і цикл контролю повторюють кожного з перетворювачів.
Спосіб реалізується за допомогою пристрою, що містить нерухому основу з опорами для колісної пари, що випробовується, привід з фрикційним роликом, розташований з можливістю взаємодії з бічною поверхнею колеса колісної пари, що випробовується, дві імерсійні ванни, розміщені по вертикальному рівню нижче осі обертання колісної пари, що випробовується, і її опор відрізняється тим, що додатково містить два скануючі пристрої, дефектоскоп ультразвуковий, вихід якого з'єднаний з входом блоку управління, блок реєстрації кута повороту колісної пари навколо її осі обертання, що складається з датчика кута повороту колісної пари, датчика реєстрації початку координат і знімної мітки початку кутової координати , багатоканальний комутатор п'єзоелектричних перетворювачів, причому виходи блоку реєстрації кута повороту колісної пари і ультразвукового дефектоскопа з'єднані з входом блоку управління, а його вихід з'єднаний з входом комутатора каналів і обчислювально-запам'ятовує пристрою.
Функціональна схема пристрою показано на кресленні.
Пристрій містить основу з опорами для колісної пари 1, привід з фрикційним роликом, розташований з можливістю взаємодії з бічною поверхнею колеса колісної пари, що випробовується, дві імерсійні ванни 2, розміщені за вертикальним рівнем нижче осі обертаннявипробовуваної колісної пари 1 і її опор, два скануючих пристрої 3, дефектоскоп ультразвуковий 4, блок реєстрації кута повороту 5 колісної пари навколо її осі обертання, що включає датчик кута повороту 6 колісної пари, датчик реєстрації початку координат 7, знімну мітку 8 початку кутовий координати, багатоканальний комутатор п'єзоелектричних перетворювачів 9. Інформаційні виходи блоку реєстрації кута повороту колісної пари 5 і ультразвукового дефектоскопа 4 з'єднані з входом блоку управління 10, який з'єднаний з багатоканальним комутатором п'єзоелектричних перетворювачів 9 і обчислювально-запоминающим.
Пристрій працює наступним чином. Важельні системи скануючих пристроїв 3, фрикційні ролики приводу і датчика кута повороту 6 переводяться в неробоче положення, забезпечуючи вільне встановлення колісної пари на опори. Після встановлення колісної пари важільні системи скануючих пристроїв 3 і фрикційні ролики приводу та датчика кута повороту 6 колісної пари перетворюються на робоче положення. На зовнішню частину обода колеса, розташованого з боку блоку реєстрації кута повороту 5 колісної пари навколо її осі обертання, в поглиблення тавра заводу-виробника встановлюють знімну мітку 8. Колісну пару обертають до збігу знімної мітки 8 з датчиком реєстрації початку координат 7. Включають блок управління 10, який видає керуючі сигнали багатоканальному комутатору 9 включення першого п'єзоелектричного перетворювача і блоку реєстрації кута повороту 5 колісної пари - на початок відліку кутової координати, і приводу - на початок обертання колісної пари. Колісну пару обертають у заданому напрямку не менш ніж К×М оборотів, де М - число комутованих датчиків, К - число повторень циклів контролю для підтвердженнядостовірності прийнятого сигналу.
Пристрій реалізований у вигляді установки для ультразвукової дефектоскопії колісних пар колії 1520 мм за ГОСТ 4835-80. Установка поєднана з технологічною колією, по якій подаються колісні пари без буксових вузлів і внутрішніх кілець підшипників. Опори 2 оснащені латунними роликами для запобігання пошкодженню поверхні шийки осі. В якості електронного дефектоскопічного блоку використаний дефектоскоп УД2-12 за ГОСТ 23049-84 і перетворювачі п'єзоелектричні з комплекту ПРИЗ-Д5 за ГОСТ 26266-84. Як знімна мітка початку кутової координати використаний циліндричний магніт діаметром 7 мм і висотою 5 мм з матеріалу КС-37, намагнічений вздовж осі циліндра. Іммерсійні ванни виконані звареними з металевого листа ємністю по 70 л, як контактне середовище використана технічна вода. У іммерсійних ваннах розміщені пристрої для сканування, кожен з яких оснащений п'ятьма п'єзоелектричними перетворювачами.
Для перевірки виявлення дефектів використана колісна пара типу РУ1-950 з товщиною обода 30 мм, обточена по поверхні катання, на якій були створені штучні дефекти у вигляді свердління діаметром 3 мм відповідно до вимог, викладених у Технологічній інструкції [2].
Випробування установки при контролі колісних пар у технологічних умовах колісного цеху вагоноремонтного підприємства показали більш високу продуктивність та виявлення дефектів порівняно з технологічним процесом, описаним у [3].
1. Ільїн В.А. та ін Дефектоскопія деталей рухомого складу залізниць та метрополітенів. М., "Транспорт", 1983 р., с.292-295.
2. Посібник з випробування на розтягування та дефектоскопування вагонних деталей. ЦВТ-6. М., "Транспорт",1982 р., с.15.
4. Дубіна А.В., Бичек І.С., Комаровський І.С. Заявка РБ №А20000607 на винахід «Стенд для ультразвукових випробувань колісних пар рейкового рухомого складу», МКИ G 01 M 17/00. Опубліковано у бюлетені винаходів РБ № 4 за 2001 р.
1. Спосіб ультразвукової дефектоскопії колісних пар рейкового транспорту, в якому контрольований об'єм металу прозвучують по траєкторії у вигляді концентричних кіл з допомогою скануючого пристрою з п'єзоелектричними перетворювачами, що переміщується щодо контрольованого колеса, попередньо покритого контактною рідиною, що відрізняється тим, що сканують ванні з контактною рідиною, на контрольованому колесі встановлюють знімну мітку початку кутової координати і задають напрям обертання колісної пари, колісну пару обертають у заданому напрямку "К" оборотів щодо нерухомого скануючого пристрою, одночасно реєструють кутову координату знімної мітки по відношенню до скануючого координати і амплітуди прийнятих сигналів, потім амплітуди прийнятих сигналів, що відрізняються за кутовою координатою на ціле число повних оборотів (2П), складають і про наявність неприпустимого дефекту судять за перевищенням рівня рівня сумарного, рівного K·Nбр., де К - число оборотів, виконаних колісною парою, Nбр. - Амплітуда сигналу від неприпустимого дефекту при налаштуванні дефектоскопа на рівень бракувальної чутливості.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що після виконання "К" оборотів колісної пари комутують наступний п'єзоелектричний перетворювач і цикл контролю повторюють для кожного з перетворювачів.
3. Пристрій для ультразвукової дефектоскопії колісних паррейкового транспорту, що містить нерухому основу з опорами для випробуваної колісної пари, привід з фрикційним роликом, розташований з можливістю взаємодії з бічною поверхнею колеса випробуваної колісної пари, підйомно-поворотний пристрій для підйому та повороту колісної пари, дві імерсійні ванни, розміщені по вертикальному осі обертання випробуваної колісної пари та її опор, що відрізняється тим, що додатково містить два сканувальні пристрої з п'єзоелектричними перетворювачами, дефектоскоп ультразвуковий, багатоканальний комутатор п'єзоелектричних перетворювачів, блок реєстрації кута повороту колісної пари навколо її осі обертання, що включає в себе знімну мітку датчик реєстрації початку координат і датчик реєстрації кута повороту колісної пари, причому виходи блоку реєстрації кута повороту колісної пари навколо її осі обертання та ультразвукового дефектоскопа з'єднані з входом блоку управління, який з'єднаний з багатоканальним комутатором п'єзоелектричних перетворювачів та обчислювально-запам'ятним пристроєм.