Устройство для ультразвукового контроля оси с зарезьбовой канавкой колесной пары вагона

Устройство для ультразвукового контроля оси с зарезьбовой канавкой колесной
Полезная модель относится к устройствам для ультразвукового (УЗ) контроля осей вагонов железных дорог и может быть использовано для обнаружения дефею-ов в осях, имеющих зарезьбовую канавку, в том числе и при наличии буксового узла.
Известно устройство, предназначенное для контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения 1, представляющее собой пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) конической формы, состоящий из корпуса и кожуха. В корпусе, выполняющем роль демпфера, расположены акустически разделенные протекторы с закрепленными на них пьезозлементами. По оси симметрии преобразователя выполнено отверстие для подачи контактной жидкости. На кожухе смонтированы разъем для подключения устройства к дефектоскопу и переключатель для поочередного подключения пьезоэлементов.
Устройство работает следующим образом. К разъему на кожухе устройства подсоединяют кабель от УЗ дефею-оскопа, а переключателем выбирают требуемый пьезоэлемент. Устройство устанавливают на коническую поверхность центрового отверстия контролируемого изделия и подают через отверстие в преобразователе контактную жидкость, обеспечивающую. надежный ввод УЗ колебаний в контролируемое тело. Для обеспечения контроля изделия по всему объему устройство или изделие медленно вращают.
Поверхности центровых отверстий осей, на которую для проведения контроля устанавливают устройство, могут иметь забои (вмятины) и задиры. Эти нарушения поверхностей возникают в момент установки колесных пар в станок для обточки
лары вагона.
колес. Процесс механического восстановления качества поверхностей центровых отверстий перед проведением УЗ контроля исключен, так как возникающая при этом абразивная пыль недопустима для близко расположенных подшипников. С такими поверхностями невозможно обеспечить хорошее качество акустического контакта, вследствие этого достоверность контроля, проводимого таким устройством будет низкая.
Наиболее близким к заявляемому является комбинированный пьзоэлектрический преобразователь (ПЭП) 2, предназначенный для выполнения УЗ контроля осей колесных пар. Он выполнен в виде корпуса, форма которого обеспечивает прилегание к поверхности контролируемого изделия, благодаря тому, что две параллельные боковые стороны имеют дугообразную поверхность, причем радиус дуги внутренней поверхности соответствует радиусу цилиндрической части оси. Основание корпуса имеет выступ, который при поведении контроля осей с зарезьбовой канавкой размещается внутри зарезьбовой канавки. Размеры этого выступа обеспечивают его размещение в зарезьбовой канавке с учетом допусков канавки. В основании корпуса жестко закреплены два пьезоэлемента таким образом, что они размещаются внутри зарезьбовой канавки при установке туда выступа. Также на основании закреплены магниты для фиксации преобразователя на сканируемой поверхности, которой является торцевая поверхность зарезьбовой канавки со стороны шейки оси. На верхней поверхности преобразователя размещены разъем для подключения к УЗ дефектоскопу и переключатель для поочередного подключения пьезоэлементов.
Преобразователь работает следующим образом. К разъему на корпусе преобразователя подсоединяют кабель от УЗ дефектоскопа, а переключателем выбирают требуемый пьезоэлемент. Для проведения УЗ контроля оси с зарезьбовой канавкой преобразователь устанавливают на ось, размещая выступ основания в зарезьбовой канавке, а внутреннюю дугообразную поверхность корпуса
преобразователя на - резьбовой поверхности контролируемой оси. При этом, либо на поверхность преобразователя со стороны пьезоэлементов, либо на сканируемую поверхность контролируемой оси наносится контактная жидкость. Контроль осуществляют путем сканирования преобразователем по зарезьбовой канавке вокруг контролируемой оси. Для осуществления этого процесса оператор охватывает корпус преобразователя пальцами и перемещает его вокруг контролируемой оси.
При проведении УЗ контроля таким преобразователем необходимо постоянно прижимать преобразователь одновременно к сканируемой поверхности (торцевой поверхности зарезьбовой канавки) и резьбовой части контролируемой оси для обеспечения надежного акустического контакта и соблюдения требуемой траектории сканирования. Еще большие трудности возникают при наличии буксового узла из-за ограниченного места между поверхностью контролируемой оси и внутренней поверхностью корпуса буксы. В этом случае не гарантируется равномерный прижим преобразователя по всей сканируемой поверхности контролируемой оси и соответственно одинаковый радиус траектории сканирования. Вследствие этого не обеспечиваются требуемая траектория сканирования и надежный акустический контакт пьезоэлемента преобразователя с контролируемой осью, что приводит к недостаточной достоверности контроля. Кроме того возможно травмирование рук оператора из-за ограниченности пространства для размещения пальцев на корпусе преобразователя и сильной шероховатости внутренних поверхностей корпуса буксы.
Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства для УЗ контроля оси с зарезьбовой канавкой колесной пары вагона, позволяющего достичь технический результат, заключающийся в повышении достоверности контроля за счет обеспечения надежного акустического контакта пьезоэлементов устройства с контролируемой осью и соблюдения требуемой траектории сканирования, а также в уменьшении влияния человеческого фактора на процесс проведения контроля при
обеспечении удобства проведения контроля с исключением травмирования рук оператора, в том числе осей при наличии буксовых узлов.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что в устройстве для ультразвукового контроля оси с зарезьбовой канавкой колесной пары вагона, содержащем корпус, выполненный в виде сектора тела вращения с вогнутой установочной поверхностью, основание которого имеет выступ для размещения в зарезьбовой канавке при установке на ось, причем на основании корпуса закреплены пьезоэлементы, расположенные по образующей установочной поверхности корпуса, на корпусе также установлены средства коммутации пьезозлементов, дополнительно на боковых поверхностях корпуса закреплены с возможностью поворота дуговые секционные захваты, снабженные средством для их фиксации вокруг резьбовой части контролируемой оси, основание корпуса и пьезоэлементы выполнены подпружиненными, нижние поверхности захватов снабжены опорами для установки на торцевую поверхность шейки контролируемой оси и ограничителями разведения захватов, а верхние поверхности захватов снабжены ограничителями сведения захватов при установке на контролируемую ось, причем часть корпуса, расположенная над захватами, и вышеупомянутые ограничители сведения захватов имеют высоту соответствующую продольному размеру резьбовой части контролируемой оси, кроме того на верхней поверхности корпуса имеются рукоятки для перемещения устройства.
Крепление захватов на боковых выступах корпуса, обеспечивающее их поворот, осуществляется, например, крепежным винтом, который проходит через отверстие в захвате и соответствующее ему отверстие в выступе и является осью вращения для захвата.
Средство для фиксации захватов вокруг резьбовой части контролируемой оси может быть выполнено в виде замка для соединения захватов, который содержит пластину, закрепленную одним концом с возможностью поворота на первом захвате.
другой конец которой имеет паз для взаимодействия с фиксирующей рукояткой, закрепленной на втором захвате, причем рукоятка имеет возможность поворота для закрепления пластины. При фиксации захватов вокруг резьбовой части контролируемой оси, пластину замка поворачивают и устанавливают таким образом, что в ее паз попадает фиксирующая рукоятка, поворотом которой закрепляют положение пластины. После этого захваты надежно соединены между собой и образуют совместно с вогнутой установочной поверхностью корпуса устройства замкнутую окружность, что обеспечивает при проведении контроля надежное прилегание устройства к резьбовой части контролируемой оси.
Фиксация захватов вокруг резьбовой части контролируемой оси может быть осуществлена за счет выполнения захватов подпружиненными относительно корпуса устройства. При такой фиксации подпружиненные захваты надежно обхватывают резьбовую часть оси и также обеспечивают надежное прилегание устройства к резьбовой части оси при проведении контроля.
Подпружинивание основания корпуса обеспечивается, например, за счет того, что в прямоугольных пазах, выполненных по краям выступа основания, закреплены на пружинах конусные ролики. Это обеспечивает плотное прилегание основания корпуса к торцевой поверхности зарезьбовой канавки (поверхности сканирования) и устойчивое размещение выступа основания корпуса внутри зарезьбовой канавки. Форма выполнения роликов, а именно их конусность, способствует легкости вхождения выступа в зарезьбовую канавку при установке устройства на контролируемую ось.
Подпружинивание пьезоэлементов обеспечивается, например, расположением на плоской пружине бортика корпуса пьезоэлемента, находящегося внутри цилиндрического отверстия основания корпуса, предназначенного для установки пьезоэлементов. Такая установка пьезоэлементов обеспечивает их независимый
прижим к контактной поверхности, что позволяет достичь равномерности акустического контакта всех пьезоэлементов во время перемещения устройства.
На захватах снизу закреплены опоры, позволяющие исключить перекос расположения захватов на торцевой поверхности шейки контролируемой оси. Каждый захват снабжен двумя опорами, одна из которых установлена в его средней части, а другая в зоне на захвате, предназначенной для соединения захватов. Выполнены опоры, например, в виде жестко закрепленных цилиндрических элементов. На этой же стороне захватов расположены ограничит ь-ли разведения захватов, выполненные, например, в виде выступов, расположенных в зоне крепления захвата к корпусу. Эти ограничители не позволяют захватам разворачиваться на излишне большой угол, что удобно при работе с устройством и сокращает время установки устройства на контролируемую ось.
Сверху захваты снабжены ограничителями сведения захватов, которые установлены на захватах в зоне их соединения и выполнены, например, в виде цилиндрических вращающихся роликов, диаметральный размер которых ограничивает сведение захватов. При проведении контроля они вращаются и скользят по резьбовой части контролируемой оси, снижая сопротивление в процессе перемещения устройства и обеспечивая устойчивость положения устройства. Кроме того сверху на захватах расположены опоры для установки замка для соединения захватов, например, в виде цилиндрических элементов. Высота ограничителей сведения захватов, опор для установки на захватах замка и той части корпуса, которая расположена над захватами, должна соответствовать продольному размеру резьбовой части контролируемой оси. При проведении контроля устройство необходимо поворачивать вокруг оси, для этого предусмотрены рукоятки, установленные на верхней поверхности корпуса и используется рукоятка фиксатора замка для соединения захватов. Расположение рукояток перемещения над резьбовой частью контролируемой оси обеспечивает удобство проведения контроля с
исключением травмирования рук оператора, особенно осей при наличии буксовых узлов.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет повысить достоверность контроля за счет надежного акустического контакта с контролируемой осью, благодаря как подпружиниванию корпуса и пьезоэлементов, что обеспечивает равномерность акустического контакта всех пьезоэлементов во время перемещения устройства, так и соблюдению требуемой траеетории сканирования за счет устойчивого размещения устройства на торцевой поверхности шейки контролируемой оси на опоры захватов и за счет прижима устройства к резьбовой части контролируемой оси роликовыми ограничителями сведения захватов, которые надежно соединены замком. Также такое размещение устройства значительно уменьшает влияние человеческого фактора на процесс проведения контроля, так как устойчивое положение устройства не позволяет человеку при перемещении устройства внести искажения траектории перемещения. Кроме того контроль проводить удобно в связи с легкостью перемещения устройства, исключены травмы, так как оператор перемещает устройство за рукоятки, находящиеся за зоной возможного травматизма.
Сущность заявляемого устройства поясняется графическими материалами, на которых изображены:
фиг. 1 - конструкция устройства для ультразвукового контроля оси с зарезьбовой канавкой колесной пары вагона;
фиг. 2 - конструкция размещения пьезозлемента в основании корпуса; фиг. 3 - конструкция размещения конусного ролика в основании корпуса.
Заявляемое устройство (см. фиг. 1) содержит корпус 1, основание которого имеет выступ 2. В основании корпуса 1, в цилиндрических отверстиях установлены, (см. фиг. 2), например три пьезоэлемента 3 (например типа П111-2,5; П111-5; П1212,5-18), подпружинивание которых обеспечивает пружина 4, на которую опирается бортик корпуса пьезоэлемента 3. Основание корпуса 1 также подпружинено, это обеспечивают конусные ролики 5, установленные на пружинах 6 (см. фиг. 3) в прямоугольных пазах выступа 2 основания корпуса 1. На верхней поверхности корпуса padпoлoжeны средства коммутации пьезоэлементов 3, а именно разъем 7 и переключатель 8. На боковых выступах 9 корпуса 1 закреплены с возможностью поворота дуговые секционные захваты 10, которые соединяются замком, состоящим из пластины 11 и фиксирующей рукоятки 12. Замок установлен на опорах 13, расположенных на концах захватов 10. С этг- же стороны захватов, рядом с опорами 13 замка установлены ограничители 14 сведения захватов 10. С другой стороны захватов 10 закреплены опоры 15 и 15 для установки на торцевую поверхность шейки контролируемой оси, причем опоры 15 расположенны в средней части захватов 10, а опоры 15 на конце под опорами 13 замка. Кроме того на захватах 10 в зоне их соединения с выступами 9 корпуса 1 установлены ограничители 16 разведения захватов 10. Устройство снабжено рукоятками 17 для его перемещения, расположенными на верхней поверхности корпуса 1. Устройство (см.фиг. 1) работает следующим образом. Перед проведением ультразвукового контроля, устройство устанавливают на контролируемую ось. Для этого, отвернув фиксирующую рукоятку 12 замка захватов, разводят дуговые секционные захваты 10 в стороны насколько позволяют ограничители 16 разведения захватов. Далее устройство размещают на контролируемой оси таким образом, что выступ 2 корпуса 1, в основании которого закреплены пьезоэлементы 3, располагается в зарезьбовой канавке с обеспечением плотного прижатия пьезоэлементов 3 к контактной поверхности зарезьбовой канавки, предварительно смазанной контактирующей жидкостью. При этом плотность прижатия пьезоэлементов 3 обеспечивается как элементами подпружинивания корпуса в виде конусных роликов 5, так и закреплением самих пьезоэлементов 3 в корпусе 1 с подпружиниванием. Затем сводят захваты 10 таким образом, чтобы
ограничители 14 сведения захватов 10 в виде цилиндрических роликов своей боковой поверхностью коснулись резьбовой части контролируемой оси. Слегка поворачивая устройство вокруг контролируемой оси, добиваются того, чтобы выступ 2 корпуса 1 полностью разместился в зарезьбовой канавке оси. После этого соединяют захваты 10 замком, вставляя паз соединительной пластины 11 под фиксирующую рукоятку 12 и сведя захваты 10 до упора закручивают фиксирующую рукоятку 12. При этом устройство упирается в торцевую поверхносго шейки оси опорами 15 и 15.
Далее устройство подключают к дефектоскопу, используя предназначенный для этого разъем 7. Затем с помощью переключателя 8 подключают один из резонаторов 3 и медленно перемещают устройство вокруг контролируемой оси, используя фиксирующую рукоятку 12 и рукоятки 17 на верхней поверхности корпуса 1.
(
Использованные источники.
1.Патент № 2174227 RU, МКИ G01 N 29/04. Устройство для ультразвукового контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения./Лобанов В.В..// опуб.27.09.2001.
2.ТУ 4276-010-01124336-2000, Комплект ПКРУ (комбинированный пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) П131-2.5-0/18). ПКБ ВНИИЖТ г. Москва (прототип).