УСТРОЙСТВО ЦЕНТРИРОВАНИЯ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОГО ДЕФЕКТОСКОПА
MOBILE FLAW DETECTOR SERVO DRIVE CENTERING DEVICE

Заявляемое техническое устройство относится к области рельсового транспорта, в частности к специальным мобильным средствам, оборудованным контрольно-измерительными приборами для проверки состояния пути, и предназначено для обеспечения качественной дефектоскопии рельсов при высоких скоростях перемещения мобильного дефектоскопа.
Известно устройство тележки-носителя, которая выполнена из двух независимых одноосных тележек, рама каждой одноосной тележки связана параллелограммным механизмом с общей рамой, а следящие элементы выполнены в виде следящих колес, при этом на буксах следящих колес противоположных одноосных тележек шарнирно закреплены продольные балки с механизмом подъема-опускания и механизмом коррекции смещения диагностического устройства, причем продольные балки закреплены с возможностью углового и осевого перемещения одноосных тележек, при этом узел компенсации смещения одноосных тележек относительно друг друга представляет собой, например, сферический шарнир, на котором закреплен линейный подшипник, во внутренней полости которого установлен конец продольной балки, а механизм коррекции смещения искателей связан с датчиком контроля перемещения следящих колес (патент на изобретение RU №2309077; опубликовано 27.10.2007; МПК B61K 9/08; «Тележка-носитель»).
Недостатком известного устройства является снижение качества диагностики при высоких скоростях перемещения тележки-носителя мобильного дефектоскопа, а также необходимость трудоемкого технического обслуживания.
За прототип заявляемого технического решения принято устройство центровки искательной системы мобильного дефектоскопа, включающее ходовую тележку, на поперечной раме которой установлен привод перемещения подвижного звена с контактными элементами, шарнирно соединенного с усовиками следящей лыжи и расположенного между усовиками, концы которых расположены между гребными колесами колесных пар ходовой тележки, при этом устройство снабжено промежуточным звеном и рычагами, причем подвижное звено с контактными элементами установлено на промежуточном звене посредством шарнирного соединения, ось поворота которого параллельна оси шарнира, соединяющего подвижное звено с усовиками, а рычаги связаны с рамой ходовой тележки и усовиками посредством шарнирных соединений, оси поворота которых параллельны оси шарнира, соединяющего подвижное звено с усовиками, а каждый шарнир крепления рычага к раме ходовой тележки размещен на поворотном вокруг горизонтальной оси корпусе, при этом рычаг расположен на оси этого шарнира с возможностью перемещения вдоль оси в линейных направляющих, параллельных оси шарнира крепления подвижного звена к промежуточному звену, выполненному в виде рычага, установленного посредством шарнирного соединения на раме ходовой тележки, кроме того, подвижное звено выполнено с регулируемыми упорами (патент на полезную модель RU №38708; опубликовано 10.07.2004; МПК B61K 9/08; «Устройство центровки искательной системы мобильного дефектоскопа»).
К недостаткам прототипа относится сложность конструкции и связанная с этим невысокая надежность устройства центрирования.
При повышении скорости перемещения мобильного дефектоскопа известное устройство не обеспечивает необходимого качества работы контролирующих устройств и достоверность осуществляемых измерений, что связано, прежде всего, с необходимостью использования следящей лыжи, которая требует высокой трудоемкости при ее установке и эксплуатации.
Сложности использования следящей лыжи выражаются также в проблеме прохождения стрелочных переводов, вероятных отклонениях при динамических воздействиях, включая удары, необходимости динамического контакта с грязной поверхностью рельса, что значительно ухудшает качество процесса контроля.
На высоких скоростях перемещения мобильного дефектоскопа качество работы устройства центровки значительно снижается, не обеспечивая, в частности, необходимой точности работы и быстродействия, что приводит к бесконтрольности отдельных участков рельса, не подвергшихся качественной дефектоскопии.
Ускоренный износ твердосплавных вставок, установленных на следящей лыже, снижает точность центрировки искательной системы относительно продольной оси рельса.
Задача данного технического решения заключается в упрощении конструкции и повышении качества контроля состояния рельсового пути при обеспечении высокой скорости перемещения мобильного дефектоскопа.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в устройстве центрирования следящей системы мобильного дефектоскопа относительно продольной оси рельса искатели снабжены устройством самоцентрирования, выполненным в виде постоянных магнитов, размещенных с торцевых сторон каждого искателя на каретках поперечного перемещения, кинематически связанных с искателями и установленных на направляющих штангах, жестко связанных с несущей балкой подвески следящей системы.
Наличие устройства самоцентрирования необходимо для обеспечения искателю оптимального положения над рельсом в процессе проведения контроля, которое позволяет повысить качество дефектоскопии, повысить быстродействие и надежность работы устройства в целом.
Выполнение устройства самоцентрирования в виде постоянных магнитов, размещенных с торцевых сторон каждого искателя, значительно упрощает конструкцию, позволяя исключить необходимость в громоздком сложном приводе для коррекции положения искателя и необходимость его регулирования и настройки дополнительными средствами.
Размещение постоянных магнитов устройства самоцентрирования с торцевых сторон искателя таким образом, что в исходном положении их продольные оси и продольная ось искателя находятся в одной вертикальной плоскости с продольной осью рельса, обеспечивает создание между магнитами и головкой рельса магнитных сил взаимодействия, которые, вследствие стремления постоянных магнитов к исходному положению, создают возвратные магнитные усилия при отклонении искателя от исходного оптимального положения, обеспечивая тем самым эффект самоцентрирования искателя.
Наличие кареток, установленных на направляющих штангах, связанных с несущей балкой подвески, обеспечивает возможность их поперечного перемещения относительно продольной оси рельса.
Наличие кинематической связи искателя с каретками поперечного перемещения обеспечивает стабилизацию положения искателя, направляя искатель из смещенного положения в исходное, благодаря действию возвратных сил магнитного поля постоянных магнитов.
Процесс самоцентрирования рабочего положения искателя повышает эффективность дефектоскопических исследований путем повышения их достоверности с одновременным увеличением скорости перемещения мобильного дефектоскопа.
Предлагаемое устройство самоцентрирования позволяет отказаться от контактных элементов слежения за рельсом в виде следящей лыжи или следящих колес, осуществляя бесконтактное центрирование искателя, обеспечивая существенное преимущество данного устройства при движении и преодолении стрелочных переводов на высоких скоростях.
Наличие отличительных признаков в заявляемом техническом решении позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.
Сущность изобретения поясняется техническими чертежами, на которых:
на фиг.1 - представлен общий вид искателя с устройством самоцентрирования;
на фиг.2 - вид сбоку на фиг.1;
на фиг.3 - общий вид устройства в аксонометрии;
на фиг.4 - вид снизу на торцевую часть искателя и устройство самоцентрирования в аксонометрии.
На фиг.1 изображена несущая балка 1 следящей системы мобильного дефектоскопа, которую с помощью кронштейнов 2 жестко закрепляют на тележке мобильного дефектоскопа (не показана).
Следящая система мобильного дефектоскопа содержит искатели 3, на которых устанавливают преобразователи контролирующих устройств и которые в процессе дефектоскопии перемещаются над поверхностью катания головки рельса 9.
По обе стороны от торцевых частей искателя 3 размещены постоянные магниты 4, закрепленные с помощью кронштейнов 5 и рычагов 6 на каретке 7 (фиг.2) поперечного перемещения. Каретка 7 установлена на направляющих штангах 8 (фиг.4) с возможностью перемещения по ним в направлении, поперечном направлению продольной оси рельса 9 (фиг.1).
Искатель 3 подвешен на штоках 10 силовых цилиндров 11 механизма вертикального перемещения искателя 3.
Силовые цилиндры 11 закреплены на каретке 7, образуя кинематическую связь искателя 3 с кареткой 7 для его поперечного перемещения.
Направляющие штанги 8 для перемещения каретки 7 разнесены друг от друга на расстояние, которое обеспечивает размещение и жесткое закрепление на каретке 7 силового цилиндра 11, свободный конец штока 10 которого связан с одним из концов искателя 3, с закрепленными на нем преобразователями.
Устройство самоцентрирования установлено таким образом, что в исходном стабильном положении до начала работы продольные оси постоянных магнитов 4 и продольная ось искательной балки 3 размещены в одной вертикальной плоскости с продольной осью рельса. В таком оптимальном положении преобразователи контролирующих устройств обеспечивают максимальную достоверность результатов замеров.
Для начала работы постоянные магниты 4 на кронштейнах 5 поворачивают относительно рычагов 6, переводя их из верхнего транспортного положения в нижнее рабочее положение, устанавливая постоянные магниты 4 над рельсом 9 с небольшим зазором, определяемым величиной магнитного поля между ними.
Работа устройства центрирования следящей системы заключается в том, что в процессе перемещения мобильного дефектоскопа, размещенного на рельсовом транспортном средстве, когда внешние динамические усилия смещают искательную систему от исходного положения, силы магнитного поля, существующие между рельсом 9 и постоянными магнитами 4, заставляют магниты 4 возвращаться в исходное положение относительно продольной оси рельса 9.
Устремляясь из смещенного положения в исходное, постоянные магниты 4 увлекают за собой каретки 7, которые, легко перемещаясь по направляющим штангам 8 и находясь в кинематической связи с искателем 3, возвращают искатели 3 из смещенного в исходное оптимальное положение, обеспечивая тем самым их самоцентрирование.
В постоянных магнитах 4 под действием магнитного поля возникают возвратные силы, которые всегда направлены в сторону исходного равновесного положения и зависят от величины смещения искателя и величины напряженности магнитного поля, то есть действует своеобразная магнитная «пружина» устройства самоцентрирования.
Поперечные перемещения искателя 3 в процессе работы обеспечивают каретки 7, которые, находясь в кинематической связи с искателем 3, позволяют ему возвращаться из смещенного в исходное оптимальное положение за счет перемещения кареток 7 по направляющим штангам 8.
Штанги 8 жестко закреплены своими концами в несущей балке 1, установленной с помощью кронштейнов 2 на тележке мобильного дефектоскопа, который в процессе контроля перемещается вдоль рельсового пути.
Силовой цилиндр 11 вертикального перемещения искателя 3, установленный на каретке 7 и связанный своим штоком 10 с искателем 3, обеспечивает тем самым кинематическую связь искателя 3 с кареткой 7, поперечное перемещение которой вызывают силы магнитного поля постоянного магнита 4, возвратные силы которого постоянно стремятся вернуть искатель 3 из положения смещения в исходное оптимальное положение контроля.
Магнитные силы между рельсом и магнитами являются постоянно действующими и не требуют дополнительных устройств, приводов и внешнего управления, обеспечивая тем самым непрерывный процесс самоцентрирования искателей в процессе осуществления дефектоскопии рельсового пути.
Возвратные силы магнитного поля не зависят от влияния таких внешних факторов, как температура, влажность, грязь и лед на поверхности рельса, что выгодно отличает рассматриваемое устройство от контактных устройств центрирования искательных систем, в значительной мере зависящих от внешних факторов.
Испытания рассматриваемого устройства в условиях низких температур, наледи и высокой заснеженности подтвердили его качественную работу, в отличие от результатов использования в аналогичных условиях известных аналогов.
Постоянные магниты, не изменяющие своих технических характеристик в пределах срока их службы, гарантируют стабильную работу устройства самоцентрирования искателя и обеспечивают высокую эффективность дефектоскопии на высоких скоростях движения мобильного дефектоскопа.