ТЕРМОИНДИКАТОР ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУР НАГРЕВА РАБОТАЮЩИХ ПОДШИПНИКОВ ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ УЗЛАХ АГРЕГАТОВ

Предлагаемое устройство относится к области визуального определения критических температур нагрева работающих подшипников во вращающихся узлах различных агрегатов, преимущественно на железнодорожном транспорте, в частности в подшипниках буксовых узлов подвижного состава или других движущихся объектах, не оборудованных устройствами диагностики.
В настоящее время определение критической температуры нагрева подшипниковых узлов, например в буксах подвижного железнодорожного состава осуществляется при осмотре вагона путем касания тыльной стороной ладони смотровой крышки буксы (Фиг. №1), держателя подшипника, в силовой установке и т.п.
Также для этих целей используются устройства типа «ПОНАБ», «КТСМ-1», «КТСМ-2» («ПОНАБ» - Инструкция по размещению, установке и организации эксплуатации аппаратуры Понаб-3. Утверждена МПС 18.02.79. г. ЦВ-ЦШ/3744. КТСМ - Утверждено Указанием МПС от 29.12.2000. М-3197у.), другие устройства дистанционного определения нагрева подшипников буксового узла, в т.ч. с помощью инфракрасных лучей, например серия переносных инфракрасных термометров «FLUKE».
Все эти приборы или малопригодны для оперативного и широкомасштабного выявления критической ситуации или их использование с учетом масштабов российских железных дорог экономически нецелесообразно. Нельзя также сбрасывать со счетов и возможные неполадки в электронных системах в условиях значительного контраста температур.
Как следствие, несвоевременного выявления критической температуры работы подшипника является его разрушение и излом шейки оси колесной пары вагона или локомотива, в т.ч. выход из строя силовой установки (генератора, двигателя).
Кроме этого, при работе с подвижным составом, на станции из-за отсутствия возможности постоянной проверки (контроля) могут допускаться
случаи комплектации состава вагонами, получившими околокритический нагрев подшипника буксы, в т.ч. эксплуатацию тягового подвижного состава с дефектными подшипниками силовых установок, электродвигателей, вентиляторов охлаждения.
Предлагаемое техническое решение позволяет устранить перечисленные недостатки и своевременно выявлять околокритические температуры, путем визуального выявления подшипниковых узлов, работающих на грани разрушения на расстоянии прямой видимости.
Для этих целей предлагается термоиндикатор (Фиг.№2), который представляет собой твердое тело, имеющее форму, приемлемую для тестируемого изделия, и соразмерную с ним: например, круга, овала, стержня и т.д., вставляющееся (запрессовывающееся и вклеивающееся т.п., вмонтируемое, и т.д.) в смотровую крышку буксы или в корпус держателя подшипника силовой установки (электродвигателя, генератора и т.п.).
Индикатор при нормальной (допустимой) температуре окружающей среды и подшипникового узла имеет строго определенный цвет, например черный.
При работе подшипника в пределах его рабочей (допускаемой) температуры цвет индикатора может не меняться или меняется незначительно в пределах цветовой гаммы, характеризующей нормальный температурный режим.
При повышении температуры тестируемого узла до критического значения, связанного с его разрушением, индикатор меняет цвет на аварийный, например красный, что дает возможность своевременно остановить работу этого узла и принять необходимые организационно-технические меры к недопущению аварийной ситуации или ее ликвидации.
В случае железнодорожного подвижного состава смотровая крышка буксы представляет собой металлический штампованный диск с выгнутой серединой и 4-мя отверстиями для ее крепления к корпусу буксы (упорной крышке) (1).
Индикатор устанавливается в дополнительно сделанные отверстия (2) (любой геометрической формы) в смотровой крышке буксы за счет надреза и частичного выдавливания образованных внутренних полуокружностей, по виду напоминающих начало «нитки» резьбы (трубной, метрической и т.д.).
Термоиндикатор (3), изготовленный методом литья (или прессования) из твердого ударопрочного и жаропрочного полимерного материала с добавлением термокраски, с наружной стороны имеющий, например, форму круга или любую другую геометрическую форму, с внутренней стороны имеет цилиндрические (или любой другой формы) выступы (4) с грибовидными наконечниками, разрезанными посередине (5). Количество выступов (4) равно количеству
отверстий (2) в смотровой крышке буксы (1). Выступы (4) индикатора нагрева (3) расположены ответно отверстиям (2) смотровой крышки буксы (1). Размеры выступов (4) и грибовидных наконечников с разрезами (5), так называемыми «пистонами», должны обеспечивать возможность вставки их в отверстия (2) с наружной стороны смотровой крышки буксы крышки буксы (1), прижатие уплотнительной прокладки (6) и надежное закрепление грибовидными наконечниками (5) за внутреннюю сторону смотровой крышки буксы (1).
В связи с тем, что в буксовый узел не должна попадать пыль, вода, влага, то между сопрягаемыми поверхностями крышки и индикатора нагрева имеется уплотнительная прокладка (6) (гидроизоляционный материал) по всему кругу прилегания с клеевым слоем с антиадгезионным материалом (7) с обеих сторон прокладки.
Клеевой слой (7) обеспечивает дополнительное крепление индикатора нагрева (3) к смотровой крышке буксы (1).
Возможен вариант изготовления индикатора заодно с тестируемой поверхностью.
Принцип действия индикатора нагрева следующий - при возникновении внутри буксы неисправности крышка буксы начинает нагреваться, также нагреваются находящиеся внутри буксы выступы (4) с грибовидными наконечниками (5), и поскольку они являются одним целым с индикатором (3), то наружная часть индикатора нагревается до установленной околокритической температуры и меняет свой цвет (например черный) на другой (например красный), сигнализируя об аварийной ситуации.
Для изготовления термоиндикатора из полимерного (композиционного) материала могут быть использованы цветовые термореактивные вещества как отечественного производства (Разработаны в РХТУ им. Д.И.Менделеева, имеющие от 6 до 12 цветовых переходов в температурном интервале от 50 до 912°С), так и зарубежные («Термоколор» 2830/30, США, температурный интервал от 62 до 217°,число цветовых переходов 3) и тому подобные.
Как вариант, вставка индикатора и его герметизация может быть выполнена путем нагрева краев индикатора до состояния плавления пластика, тем самым он как бы приваривается к вырезу в металлической крышке.
Как вариант крепления, выступы (4) термоиндикатора (3) не имеют грибовидных наконечников с разрезами (5) и при вставке в отверстия (2) их концы с внутренней стороны крышки смотровой буксы нагреваются до состояния плавления, расширяются, образуя плоские шляпки крепления.
Как вариант крепления, выступы (4) на концах вместо грибовидных наконечников (5) имеют резьбу и при вставке в отверстия (2) с внутренней стороны смотровой буксы на них накручиваются самоконтрящиеся гайки с ответной резьбой.
Как вариант, индикатор нагрева может быть выполнен в виде болта и вкручен в отверстие (2), имеющее резьбу (в случаях, когда толщина корпуса редуктора электродвигателя и т.п. позволяет сделать резьбу) или с внутренней стороны накручена самоконтрящаяся гайка.
Как вариант, плоская наружная часть индикатора нагрева может быть изготовлена из составных частей полимера с различными температурами смены цвета, для определения степени аварийности подшипникового узла и возможности ориентирования во времени и условиях его эксплуатации до момента его разрушения.
Как вариант, в любом месте, не ослабляющем крепление подшипника, делается отверстие, в которое впрессовывается полимер.
Как вариант, смотровая крышка изготовлена целиком из полимерного (композиционного) материала с добавлением термокраски, изменяющей цвет с черного на красный (или любые другие цвета) при критической температуре, устанавливаемой нормативными документами.
Как вариант, смотровая крышка буксы может быть покрашена термоиндикаторной краской, изменяющей цвет с черного - на красный (или любые другие цвета) при достижении температуры нагрева буксы околокритических значений.
Как вариант, смотровая крышка буксы может в качестве индикатора нагрева иметь наклеенную на внешнюю поверхность самоклеящуюся пленку, окрашенную термоиндикаторной краской, которая при нагреве буксы меняет цвет.
Предлагаемая конструкция индикатора нагрева букс также применима для определения околокритических температур нагрева рельс, приводящих их к линейному расширению в длину, что приводит к выбросу пути, особенно в его кривых участках, т.к. нарушаются установленный размер и геометрия железнодорожной колеи. Несвоевременное обнаружение перегрева рельс и непринятие мер приводит к невозможности движения по данному участку пути, а иногда к авариям и даже крушениям.
В шейке рельса делаются отверстия (2) (одно, два и т.п.), в которые с наружной стороны вставляются выступы (4) термоиндикатора (3) и крепятся самоконтрящимися гайками. Термоиндикатор, расположенный с наружной
стороны рельса, может иметь любую форму флажка, расположенного перпендикулярно продольной оси рельса. При нагреве рельса флажок меняет цвет и обходчик пути или машинист своевременно получает информацию о возможном возникновении аварийной ситуации.
На поверхность котлов цистерн и кузовов вагонов с опасными грузами в соответствии с ГОСТ 19433-88 в настоящее время наносятся изготовленные на бумаге или самоклеящейся пленке типографским способом «Знаки опасности» и «Номера ООН». При добавлении в краску, используемую для печатания этих знаков, термоиндикаторных веществ мы также получаем термоиндикатор, который при нагреве до околокритических температур котла цистерны или кузова вагона с опасным грузом будет сигнализировать о возможности возникновения аварийной ситуации, возгорания, взрыва и т.п.
На фиг.1 и фиг.2 представлен вариант исполнения термоиндикатора, который не является ограничением и для другого исполнения.
Перечень позиций:
1. Корпус буксы.
2. Отверстия смотровой крышки буксы.
3. Индикатор нагрева.
4. Выступы термоиндикатора.
5. Грибовидные наконечники с разрезами.
6. Уплотнительная прокладка.
7. Клеевой слой.