УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПРОТЯЖЕННОГО ОБЪЕКТА

Полезная модель относится к устройствам для регулирования положения измерительных приборов и может быть использована для проведения различных типов измерений (размеров, неровностей, неразрушающего контроля и т.п.) всевозможных протяженных объектов: рельсов, труб и других длинномерных изделий, при которых требуется обеспечить точное перемещение датчика измерительного прибора по образующей протяженного объекта.
Для решения такой задачи в устройствах для измерений протяженного объекта устройствах, в частности, в устройствах для ультразвукового контроля рельсов [1] в качестве опорной поверхности используют сам протяженный объект (рельс), по которому перемещают каретку, на которой устанавливают датчик измерительного прибора - электроакустический преобразователь (ЭАП). Каретку снабжают роликами, которые в ходе перемещения каретки вдоль протяженного объекта прижимают к боковой поверхности головки рельса и обеспечивают требуемое положение датчика на образующей рельса.
Недостатком такого устройства является низкая точность позиционирования, связанная с тем, что поверхности протяженного объекта могут иметь геометрические изменения, связанные с износом, посторонними предметами (грязь, лед и т.п.), что приводит к смещению датчика от желаемой траектории.
Известно устройство для измерений протяженного объекта [2], в котором каретка, с установленным на ней ЭАП, остается на оси симметрии рельса в результате его взаимодействия с магнитами, связанными с кареткой.
Недостатком такого устройства является низкая точность позиционирования, связанная с тем, что при перемещении каретки с ЭАП возникают внешние воздействия (тряска, боковые ускорения и т.п.) что приводит к смещению датчика от желаемой траектории.
Известно устройство для измерений протяженного объекта (рельса) [3], в котором каретка с установленными ЭАП снабжена механизмами захвата головки рельса, которые обеспечивают жесткую фиксацию каретки на рельсе. Особенностью данного устройства является неподвижность каретки, а множественность измерений обеспечивается за счет установки на ней большого количества ЭАП.
Недостатком такого устройства является низкая точность позиционирования, связанная с тем, что каретка связана с самим протяженным объектом, обладающим заведомо неточными геометрическими размерами. Кроме того, использование большого количества датчиков для достижения требуемого разрешения зачастую экономически нецелесообразно.
Известно устройство [4], содержащее основание, на котором закреплены два разнесенных механизма поперечного захвата протяженного объекта, соединенных направляющей параллельной протяженному объекту, на направляющей установлена подвижная каретка с датчиками измерительного прибора. Данное устройство позволяет перемещать датчик измерительного прибора с кареткой по направляющей, которая имеет «идеальную» геометрическую форму.
Недостатком такого устройства является то, что конструкция устройства, в частности механизм захвата, ориентированы на протяженный объект определенной формы поперечного сечения. В результате чего при использовании устройства [4] для измерений рельсов других размеров и формы могут возникнуть проблемы позиционирования. Так, например, рельсы Р65 имеют высоту 180 мм, а Р50 - 152 мм. Несоответствие форм механизма захвата и протяженного объекта приводит к невозможности обеспечить его контакт с датчиками измерительного устройства и их точное перемещение по образующей протяженного объекта.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для измерений протяженного объекта (рельса) [5], содержащее основание, на котором закреплены два разнесенных механизма поперечного захвата протяженного объекта, соединенных направляющей параллельной протяженному объекту, на направляющей установлена подвижная каретка с датчиками измерительного прибора. В устройстве в механизмах поперечного захвата дополнительно введены сменные пластины, профилированные под форму поперечного сечения протяженного объекта. Это позволяет настраивать устройство измерения на рельсы разных типов с разным поперечным профилем.
Недостатками такого устройства являются вынужденный подъем профилированных пластин при заходе концевого выступа пластины на рельс, для чего требуется значительное усилие при фиксации пластин на рельсе в рабочем положении. Следствиями являются возникновение удара при установке в рабочее положение, быстрый выход из строя механических узлов и низкая надежность устройства прижатия. В результате снижается достоверность контроля рельсов.
Задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является повышение надежности функционирования устройства путем обеспечения плавного прижатия профилированных пластин к поверхности контролируемого рельса, а значит, повышение достоверности контроля рельсов.
Для решения поставленной задачи в устройстве для измерений протяженного объекта, содержащего основание, на котором закреплены два разнесенных механизма поперечного захвата протяженного объекта со сменными пластинами, профилированными под форму поперечного сечения протяженного объекта, соединенных направляющей параллельной протяженному объекту, на направляющей установлена подвижная каретка с датчиками измерительного прибора, в механизмах поперечного захвата дополнительно введены ролики с возможностью свободного вращения, установленные на нижней части сменных профилированных пластин, перемещающиеся по копирам, закрепленным на основании, взаимодействуя с которыми ролики обеспечивают плавное вертикальное перемещение профилированных пластин при сближении с протяженным объектом.
Заявляемую полезную модель иллюстрируют следующие графические материалы:
Фиг. 1 - Общий вид устройства в нерабочем положении с протяженным объектом - рельсом, где:
1 - протяженный объект
2 - основание
3 - механизм поперечного захвата
4 - неподвижный упор
5 - привод захвата
6 - подвижный шток
7 - направляющая
8 - каретка
9 - датчик измерительного прибора
10 - профилированные пластины
11 - ролики
12 - копиры
Протяженный объект 1 может быть рельсом, трубой или любым другим прямолинейным изделием, подлежащим измерениям.
Основание 2 предназначено для закрепления механизмов поперечного захвата и направления движения протяженного объекта.
Механизм поперечного захвата 3 предназначен для удержания протяженного объекта. Механизм захвата 3 может иметь привод. В рассматриваемом варианте механизм захвата содержит неподвижный упор 4, привод захвата 5, который может быть механическим (как в прототипе), пружинным, гидравлическим, пневматическим, электрическим и т.п. Привод имеет подвижный шток 6.
Профилированные пластины 10 предназначены для фиксации протяженного объекта 1 в желаемом положении относительно измерительного датчика 9 и направляющей.
Ролики 11 предназначены для вертикального перемещения профилированных пластин 10 при сближении с протяженным объектом и обеспечивают плавное безударное их соприкосновение.
Копиры 12 направляют движение роликов 11 и обеспечивают требуемую траекторию перемещения профилированных пластин при сближении с протяженным объектом
Направляющая 7 предназначена для перемещения каретки 8 вдоль протяженного объекта 1 и жестко соединена с механизмами захвата 3.
Каретка 8 предназначена для перемещения датчика измерительного прибора 9 параллельно образующей протяженного объекта по направляющей 7.
Датчик измерительного прибора 9 предназначен для измерения свойств протяженного объекта и в зависимости от назначения может быть выполнен в виде ЭАП, датчика неровностей и т.п., а измерительные приборы должны соответствовать датчикам.
Фиг. 2 - Общий вид устройства сбоку в рабочем положении с протяженным объектом - рельсом.
Фиг. 3 - Вид устройства в рабочем положении - профилированные пластины 10 сведены к контролируемому протяженному объекту 1.
Заявляемое устройство, Фиг. 1, работает следующим образом.
Выбирают желаемое положение датчика измерительного устройства 9 на протяженном объекте (рельсе 1). Изготавливают сменные пластины 10, так, чтобы указанный датчик находился в этом положении. Закрепляют сменные пластины 10 на неподвижный упор 4 и на шток 6 привода 5. Зажимают рельс 1 в механизме захвата 3, при этом профилированные пластины на начальном этапе сближения с рельсом приподнимаются при помощи роликов 11 (Фиг. 1), обкатывающихся по копирам 12 и концевые выступы пластин проходят над рельсом. На конечном этапе сближения ролики выходят из контакта с копирами и профилированные пластины плавно опираются концевыми выступами на рельс (Фиг. 3).
Перемещают каретку 8 по направляющей 7, повторяя измерения рельса 1 датчиком 9 с желаемым разрешением. После завершения контроля протяженного объекта 1 подвижной состав оттягивает профилированную пластину 10 от контролируемого объекта, и установка занимает нерабочее положение (Фиг. 1).
В соответствии с заявляемой полезной моделью изготовлен опытный образец устройства, обеспечивающий на рельсосварочных предприятиях ультразвуковой входной контроль старогодных рельсов, проверку сварных стыков рельсов, выходной контроль сварных длинномерных рельсовых плетей, а также механический контроль прямолинейности поверхностей сварных стыков рельсов. Введение в конструкцию роликов, перемещающихся по копирам, обеспечило плавное прижатие профилированных пластин к поверхности контролируемого рельса, повышение надежности функционирования устройства, а значит, повышение достоверности контроля рельсов.
Источники информации:
1. Патент RU 2184372.
2. Патент RU 101678.
3. Патент RU 2308029.
4. Патент RU 2151836.
5. Патент RU 136226.