УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ СВАРНЫХ СТЫКОВ РЕЛЬСОВ И СПОСОБ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
DEVICE FOR AUTOMATIC MONITORING OF STRAIGHTNESS OF WELDED JOINTS AT RAILS AND METHOD OF ITS APPLICATION

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройству для контроля отклонения от прямолинейности поверхностей боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости и катания головки в вертикальной плоскости бесконтактным методом и способу использования этого устройства.
Известен способ диагностики рельсового пути, заключающийся в том, что приборы измерения параметров рельсового пути устанавливают на транспортное средство, которое перемещают вдоль рельсового пути, измеряют текущее положение и скорость перемещения приборов, которыми периодически измеряют параметры рельсового пути, обнаруживают дефекты и определяют их координаты относительно соответствующего прибора, сохраняют результаты измерений, оперативно после окончания обследования участка рельсового пути анализируют их и принимают решение о состоянии рельсового пути, RU №2446971 С2, В61К 9/08, 10.04.2012.
Известен способ контроля профиля рельса и расстояния между рельсами железнодорожного пути, включающий измерение при помощи лучей двух лазерных датчиков, расположенных на подвижной платформе над рельсами, расстояния до рельсов и внесение информации в блок памяти бортового компьютера одновременно с внесением информации о пройденном расстоянии и определение отклонений от заданных значений, а лазерные датчики размещены в защитных корпусах, RU №2418705 С1, В61К 9/08, Е01В 35/00, 20.05.2011.
Известен способ контроля рельсов железнодорожного пути, включающий измерение расстояния между рельсами при помощи контактного датчика, расположенного на корпусе измерительной рейки, и дополнительно измерение при помощи бесконтактного датчика, сравнение этих измерений и занесение разности показаний в блок памяти, RU №2419567 С 1,В61К 9/08, Е01В 35/00, 27.05.2011.
Известен способ контроля показаний при измерении параметров рельсовой колеи многофункциональным шаблоном, содержащим штангу, неподвижный и подвижный упоры, измерительные устройства, RU №2287634 CI, Е01В 35/02, 20.11.2006.
Известен способ контроля положения рельсового пути, заключающийся в установке устройства контроля положения рельсового пути на рельсовую колею, измерении пройденного пути, превышения рельсов, ширины колеи путем установки измерительных элементов на боковые поверхности рельсов для измерения расстояния до внутренней поверхности рельсов относительно рамы, регистрации полученных данных, RU №2334840 CI, Е01В 35/04, В61К 9/08, 27.09.2008.
Известно контрольно-измерительное устройство для проверки состояния рельсовых путей, включающее четыре функциональных элемента, выполненные в виде одной пластины, на поверхности которых нанесены измерительные шкалы, RU №2196200 CI, Е01В 35/00, Е01В 35/02, 10.01.2003.
Известно устройство для контроля геометрических параметров рельса, включающее измерительную платформу, на которой установлены шесть оптических датчиков, три из которых контролируют верхнюю поверхность головки рельса в его начале, центре и конце, а оставшиеся три датчика - боковую поверхность головки рельса, соответственно в начале, центре и конце, а также измерительное устройство, соединенное с датчиками, RU №2314953 С2, В61К 9/08, Е01В 35/00, 20.01.2008.
Известно устройство для контроля прямолинейности, скрученности и разновысотности рельсов, содержащее механическую часть для крепления измерительных датчиков, импульсные датчики, установленные на входе и выходе устройства, операционный блок, соединенный с выходами импульсных датчиков, радиочастотные датчики для анализа прямолинейности контролируемых плоскостей, измеряющие расстояния до поверхности катания и боковой поверхности головки рельса, RU №2199459 С2, В61К 9/08, 27.02.2003; RU №2151705 CI, В61К 9/08, 27.06.2000.
Известно устройство определения ширины колеи и уровня взаимного расположения поверхностей головок рельсов, содержащее металлический корпус с установленными внутри него блоком автономного электропитания, датчиком линейных перемещений, датчиком наклона рельсовых нитей и микроконтроллером, RU №65210 Ul, Е01В 35/00, 27.07.2007.
Известно устройство контроля прямолинейности рельсов, содержащее механическую часть, датчики, установленные с двух сторон устройства, датчики бесконтактного измерения расстояния до поверхности рельса в контролируемых плоскостях, блок обработки информации, RU №2283792 С2, В61К 9/08, G01B 15/04, 20.09.2006.
Известные способы контроля и устройства для их реализации индивидуальны и не отвечают требованиям по использованию данного изобретения.
Известен способ контроля рельсов железнодорожного пути путем установки и проведения измерений устройством, содержащим корпус, упоры, выполненные с двух сторон корпуса, датчик базирования, датчик бесконтактного измерения в контролируемых плоскостях, аналоговую индикацию, блок обработки информации с аккумулятором, расположенный в корпусе, и блок памяти, RU №2419567 CI, В61К 9/08, Е01В 35/00, 27.05.2011.
Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения.
Известное устройство включает измерение расстояния между рельсами при помощи контактного датчика, расположенного на корпусе измерительной рейки, и определение отклонений от заданных значений, запись полученных результатов в блок памяти, при этом дополнительно измеряют расстояние между рельсами при помощи бесконтактного датчика, например лазерного, сравнивают расстояния между рельсами, замеренные контактным датчиком и бесконтактным датчиком, при возникновении разности показаний датчиков ниже допустимой в блок памяти заносят среднее арифметическое значение, при возникновении разности показаний этих датчиков выше допустимой на прямолинейном участке рельсов в блок памяти записывают показания бесконтактного датчика, а при контроле радиусного участка рельса определяют радиус скругления рельсов.
Способ ближайшего аналога осуществляет измерение расстояния между рельсами и радиус скругления рельсов посредством этого устройства, что расширяет функциональные возможности.
Однако в ближайшем аналоге результаты измерений получают при сравнении расстояний между рельсами, замеренных контактным и бесконтактным датчиками и при превышении разности предельно допустимой необходимо время для выяснения причины расхождения показаний контактного и бесконтактного датчиков (необходимо произвести юстировку на стендовом имитаторе рельсов и произвести настройку обоих датчиков).
Осуществление контроля прямолинейности сварных стыков рельсов в заявляемой группе изобретений в ближайшем аналоге не предусмотрено.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей создать мобильное автоматическое устройство контроля прямолинейности сварных стыков рельсов в стационарных и полевых условиях, улучшить эксплуатационные качества, обеспечить получение наглядной и достоверной информации по результатам контроля и сократить время осуществления способа.
Технический результат настоящего изобретения заключается в выполнении корпуса с аналоговыми индикаторами в центральной и торцевых частях и с размещением механической части внутри него, в выполнении механической части из торцевых базирующих призм, закрытых с внешней стороны торцевыми панелями, в выполнении в каждой базирующей призме опорных наконечников, контактирующих с контролируемыми поверхностями и расположенных на поверхностях, ответных контролируемым, в размещении встроенных магнитов между этими поверхностями, в установке бесконтактных датчиков базирования, закрепленных на несущих уголках, в выполнении механической части из двух вспомогательных призм, закрепленных в центральной части корпуса на несущих уголках, между которыми в зоне сварного стыка расположены датчики бесконтактного измерения расстояния до поверхности рельса, в сопряжении всех датчиков с электронным блоком.
Технический результат настоящего изобретения заключается в устанавке известного устройства по центру контролируемого сварного шва при размещении головки рельса в базирующих призмах и фиксировании его на рельсе посредством встроенных магнитов, в проверке по датчикам базирования добротности контакта опорных наконечников с контролируемыми поверхностями рельса, в проверке щупом прилегания по плоскости каждой боковой рабочей грани с опорным наконечником, в оценке непрямолинейности посредством аналоговых индикаторов и по графикам на дисплее электронного блока.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что устройство автоматического контроля прямолинейности сварных стыков рельсов содержит корпус, упоры, выполненные с двух сторон корпуса, датчик базирования, датчик бесконтактного измерения в контролируемых плоскостях, аналоговую индикацию, электронный блок с аккумулятором, расположенный в корпусе, и блок памяти.
Устройство содержит механическую часть, выполненную внутри корпуса, состоящую из базирующих призм, закрытых с внешней стороны торцевыми панелями с ручками и расположенных в торцевых частях устройства.
Каждая базирующая призма имеет опорные наконечники, контактирующие с контролируемой поверхностью боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости и контролируемой поверхностью катания головки в вертикальной плоскости и расположенные на поверхностях, ответных контролируемым поверхностям.
Между поверхностями, ответными контролируемым поверхностям, с опорными наконечниками установлены встроенные магниты, удерживающие устройство на рельсе.
В непосредственной близости от опорных наконечников расположены бесконтактные датчики базирования, закрепленные на несущих уголках и сопряженные с электронным блоком.
Устройство содержит механическую часть, состоящую из двух вспомогательных призм, закрепленных в центральной части корпуса на несущих уголках.
Между вспомогательными призмами в зоне сварного стыка расположены датчики бесконтактного измерения расстояния до поверхности рельса, сопряженные с электронным блоком, осуществляющим отображение отклонений от прямолинейности на аналоговых индикаторах и на графическом дисплее и хранение результатов отклонения в блоке памяти.
В верхней части корпуса выполнены аналоговые индикаторы, расположенные в центральной части и соответствующие контролируемой поверхности боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости и контролируемой поверхности катания головки в вертикальной плоскости при взаимодействии с датчиками бесконтактного измерения расстояния до поверхности рельса.
В верхней части корпуса выполнены аналоговые индикаторы, расположенные в торцевых частях устройства и соответствующие контролируемой поверхности боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости и контролируемой поверхности катания головки в вертикальной плоскости при взаимодействии с бесконтактными датчиками базирования.
При этом аналоговые индикаторы в верхней части корпуса расположены в два ряда, каждый из которых соответствует контролируемым поверхностям.
При этом торцевые панели имеют вырезы, соответствующие поверхностям, ответным контролируемым поверхностям, базирующих призм, а периферийные части торцевых панелей соразмерны форме корпуса.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что способ использования устройства автоматического контроля прямолинейности сварных стыков рельсов осуществляют путем установки и проведения измерений известным устройством.
Устройство устанавливают с помощью ручек на торцевых панелях на стык рельсов по центру контролируемого сварного шва.
Размещают головку рельса в базирующие призмы при фиксировании его на рельсе посредством встроенных магнитов, исключающих перемещение устройства.
Проверяют добротность контакта опорных наконечников с контролируемыми поверхностями рельса по датчикам базирования.
Проверяют щупом прилегание по плоскости боковой рабочей грани соответствующих опорных наконечников.
Оценивают результаты визуально в режиме реального времени непрямолинейность в вертикальной и горизонтальной плоскостях посредством аналоговых индикаторов и по графикам на дисплее электронного блока при сохранении электронной копии результатов контроля.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».
За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.
Выполнение устройства с корпусом, внутри которого установлена механическая часть, состоящая из базирующих призм, расположенных в торцевых частях устройства и закрытых с внешней стороны торцевыми панелями, обеспечивает его мобильность и возможность использования в стационарных и полевых условиях.
Наличие на торцевых панелях установочных ручек улучшает перемещение и установку мобильного устройства.
Выполнение каждой базирующей призмы с опорными наконечниками, контактирующими с контролируемой поверхностью катания головки в вертикальной плоскости и контролируемой поверхностью боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости обеспечивает использование устройства для осуществления способа.
Установка встроенных магнитов, удерживающих устройство на рельсе, улучшает условия для осуществления способа.
Выполнение устройства с корпусом, внутри которого установлена механическая часть, состоящая из двух вспомогательных призм, закрепленных в центральной части корпуса, между которыми в зоне сварного стыка расположены датчики бесконтактного измерения расстояния до поверхности рельса, сопряженные с электронным блоком, осуществляющим отображение отклонений от прямолинейности на графическом дисплее и хранение результатов отклонения в блоке памяти, способствуют получению достоверной информации по результатам контроля.
Расположение аналоговых индикаторов из двуцветных светодиодов непосредственно над датчиками бесконтактного измерения расстояния до поверхности рельса позволяет оператору легко определить место дефекта на рельсе, что позволяет улучшить эксплуатационные качества устройства при осуществлении способа контроля прямолинейности.
Расположение аналоговых индикаторов в торцевых частях корпуса обеспечивает получение наглядных данных при установке устройства.
Оценивание визуально в режиме реального времени результатов непрямолинейности в горизонтальной и вертикальной плоскостях посредством аналоговой индикации и по графикам на дисплее электронного блока при сохранении электронной копии результатов контроля обеспечивает получение за короткий промежуток времени наглядной и достоверной информации по результатам контроля.
Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим по мнению заявителя можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».
Сущность группы изобретений поясняется чертежами:
на фиг.1 - Устройство автоматического контроля прямолинейности сварных стыков рельсов, общий вид;
на фиг.2 - Устройство автоматического контроля прямолинейности сварных стыков рельсов, разрез;
на фиг.3 - Узел А на фиг.2;
на фиг.4 -Торцевая панель устройства (правая), общий вид;
на фиг.5 - Торцевая часть устройства (правая), разрез;
на фиг.6 - Базирующая призма (правая), разрез;
на фиг.7 - Устройство автоматического контроля прямолинейности
сварных стыков рельсов, общий вид - репродукция;
на фиг.8 - Торцевая панель устройства (левая), общий вид -
репродукция;
на фиг.9 - Торцевая часть устройства (левая), разрез - репродукция;
на фиг.10 - Графические результаты контроля прямолинейности. На чертежах представлены:
Рельс - 1.
Устройство автоматического контроля прямолинейности сварных стыков (на рельсе 1) - 2.
Корпус (устройства 2) - 3,
электронный блок с аккумулятором (в корпусе 3) - 4,
механическая часть (в корпусе 3) - 5.
Центральная часть (корпуса 3) - 6.
Торцевые части - правая и левая (устройства 2) - 7,
торцевые панели - правая и левая (частей 7) - 8,
периферийные части - правая и левая (панелей 8) - 9,
вырезы - правый и левый (панелей 8) - 10,
ручки (на панелях 8) - 11.
Базирующие призмы - правая и левая (механической части 5) - 12,
поверхность, ответная контролируемой поверхности боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости (на каждой призме 12) - 13,
опорный наконечник (на поверхности 13) -14,
бесконтактный датчик базирования (рядом с наконечником 14) - 15,
аналоговый индикатор (на корпусе 3 от датчика 15) - 16,
поверхность, ответная контролируемой поверхности катания головки в вертикальной плоскости (на каждой призме 12) - 17,
опорный наконечник (на поверхности 17) - 18,
бесконтактный датчик базирования (рядом с наконечником 18) - 19,
аналоговый индикатор (на корпусе 3 от датчика 19) - 20.
Встроенный магнит (на каждой призме 12 между поверхностями 13 и 17) - 21.
Вспомогательные призмы (в центральной части 6) - 22,
датчики бесконтактного измерения расстояния до поверхности рельса (между призмами 22 для поверхности 13) - 23,
аналоговые индикаторы (на корпусе 3 от датчиков 23) - 24,
датчики бесконтактного измерения расстояния до поверхности рельса (между призмами 22 для поверхности 17) - 25,
аналоговые индикаторы (на корпусе 3 от датчиков 25) - 26.
Первый ряд аналоговых индикаторов (на корпусе 3 образован индикаторами 16 -один, 24 - семь, 16 - один) - 27.
Второй ряд аналоговых индикаторов (на корпусе 3 образован индикаторами 20 - один, 26 - семь, 20 - один) - 28.
Несущий уголок (в корпусе 3 для датчиков 15 и 19) - 29.
Несущий уголок (в корпусе 3 для датчиков 23 и 25) - 30.
Устройство 2 автоматического контроля прямолинейности сварных стыков рельсов 1 содержит корпус 3, механическую часть 5, торцевые панели 8, бесконтактные датчики базирования 15 и 19, датчики 23 и 25 бесконтактного измерения расстояния до поверхности рельса 1 и электронный блок 4 с аккумулятором.
Механическая часть 5 и электронный блок 4 с аккумулятором установлены внутри корпуса 3.
Механическая часть 5 состоит из базирующих призм 12, закрытых с внешней стороны торцевыми панелями 8 с ручками 11 и расположенных в торцевых частях 7 устройства 2.
Торцевые панели 8 имеют вырезы 10, соответствующие поверхностям, ответным контролируемым, 13 и 17 базирующих призм 12.
Периферийные части 9 торцевых панелей 8 соразмерны форме корпуса 3.
Каждая базирующая призма 12 имеет опорные наконечники 14 и 18, контактирующие с контролируемой поверхностью боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости и контролируемой поверхностью катания головки в вертикальной плоскости.
Базирующие призмы 12 правая и левая располагаются на расстоянии 1000 мм друг от друга по СТО РЖД 1.08.002-2009.
Между поверхностями 13 и 17 с опорными наконечниками 14 и 18 соответственно установлены встроенные магниты 21, удерживающие устройство 2 на рельсе 1.
В непосредственной близости от опорных наконечников 14 и 18 расположены бесконтактные датчики базирования 15 и 19, закрепленные на несущих уголках 29, соответственно, и сопряженные с электронным блоком 4.
Механическая часть 5 состоит из двух вспомогательных призм 22, закрепленных в центральной части 6 корпуса 3 на несущих уголках 30, между которыми в зоне сварного стыка расположены датчики бесконтактного измерения 23 и '25 расстояния до поверхности рельса 1, сопряженные с электронным блоком 4, осуществляющим отображение отклонений от прямолинейности на аналоговых индикаторах 24 и 26 и на графическом дисплее и хранение результатов отклонения в блоке памяти.
В верхней части корпуса 3 выполнены аналоговые индикаторы 24 и 26, расположенные в центральной части 6 и соответствующие контролируемой поверхности боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости и контролируемой поверхности катания головки в вертикальной плоскости при взаимодействии с датчиками бесконтактного измерения 23 и 25 расстояния до поверхности рельса 1 соответственно.
В верхней части корпуса 3 выполнены аналоговые индикаторы 16 и 20, расположенные в торцевых частях 7 устройства 2 и соответствующие контролируемой поверхности боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости и контролируемой поверхности катания головки в вертикальной плоскости при взаимодействии с бесконтактными датчиками базирования 15 и 19 соответственно.
Аналоговые индикаторы 16, 20, 24, 26 в верхней части корпуса 3 расположены в два ряда 27 и 28.
Первый ряд 27 образован одним аналоговым индикатором 16, семью аналоговыми индикаторами 24, одним аналоговым индикатором 16.
Второй ряд 28 образован одним аналоговым индикатором 20, семью аналоговыми индикаторами 26, одним аналоговым индикатором 20.
Каждый из рядов 27 и 28 соответствует контролируемым поверхностям.
Способ использования устройства автоматического контроля прямолинейности сварных стыков рельсов осуществляют следующим образом.
Устройство 2 устанавливают с помощью ручек 11, расположенных на торцевых панелях 8, на стык рельсов 1 по центру контролируемого сварного шва.
Размещают головку рельса 1 в базирующие призмы 12 при фиксировании устройства 2 на рельсе 1 посредством встроенных магнитов 21, исключающих его перемещение.
Проверяют добротность контакта опорных наконечников 14 и 18 с контролируемыми поверхностями рельса 1 по датчикам базирования 15 и 19.
Проверяют щупом прилегание по плоскости боковой рабочей грани соответствующих опорных наконечников 14 и 18.
Оценивают результаты визуально в режиме реального времени непрямолинейность в горизонтальной и вертикальной плоскостях посредством аналоговой индикации 16 и 20 и по графикам (фиг.10) на дисплее электронного блока 4 при сохранении электронной копии результатов контроля.
Предложенная группа изобретений, включающая устройство автоматического контроля прямолинейности сварных стыков рельсов, которое изготовлено промышленным способом ЗАО «Промышленный союз», и способ использования известного устройства, которое подтверждено испытаниями опытного образца, обусловливает по мнению заявителя соответствие ее критерию «промышленная применимость».
Предложенное устройство автоматического контроля прямолинейности сварных стыков рельсов и способ его использования позволяет:
- создать мобильное автоматическое устройство контроля прямолинейности сварных стыков рельсов в стационарных и полевых условиях;
- улучшить эксплуатационные качества;
- обеспечить получение наглядной и достоверной информации по результатам контроля;
- сократить время осуществления способа.