НАМАГНИЧИВАЮЩИЙ УЗЕЛ МОБИЛЬНОГО ДЕФЕКТОСКОПА

Полезная модель относится к области дефектоскопии рельсов железнодорожного транспорта и метрополитена и может использоваться в мобильных дефектоскопах, работающих на основе магнитодинамического принципа.
Для выявления дефектов в головке рельсов широко используют магнитодинамический метод, являющийся основой действия мобильных дефектоскопов с намагничивающим узлом (например, Гурвич А.К. и др. Неразрушающий контроль рельсов при их эксплуатации и ремонте. М., «Транспорт», 1983, с. 63-67, 164-166). При этом магнитное поле возбуждается электромагнитами (соленоидами) и перемещается вдоль рельса при движении мобильного дефектоскопа. Дефекты рельсов вызывают местные изменения магнитного потока, регистрируемые датчиками магнитного поля, которые могут входить в состав намагничивающих узлов и конструктивно объединены с ними. Намагничивающий узел обеспечивает создание в головке рельсов продольного магнитного поля с напряженностью около 10 А/см и регистрацию изменений напряженности. При эксплуатации намагничивающего узла в составе мобильного дефектоскопа помимо рабочего межполюсного магнитного потока образуются вызывающие нежелательную утечку потоки рассеяния, в том числе в магнитопроводящих конструктивных элементах мобильного дефектоскопа, что ухудшает условия для выявления дефектов в головках рельсов и их классификации. Основными факторами, определяющими эффективную работу намагничивающего узла, являются взаимосвязанные величина рабочего магнитного потока и его стабильность. При этом увеличение намагничивающего тока электромагнитов, свыше определенной величины, например, свыше 20 А, приводит лишь к незначительному повышению рабочего магнитного потока, но к значительному повышению магнитных потоков рассеяния. Поэтому проблема повышения эксплуатационной эффективности намагничивающих узлов не может быть решена, например, простым увеличением намагничивающего тока. Кроме того, на чувствительность магнитной системы к дефектам, особенно при малых величинах напряженности рабочего магнитного потока, сильно сказывается его нестабильность, которая может возникать при эксплуатации мобильного дефектоскопа. В известных технических решениях не обеспечивается эффективное повышение величины рабочего магнитного потока и соответственно повышение чувствительности системы при прочих равных условиях с одновременным повышением стабильности магнитного потока, что не позволяет достичь высокого уровня эксплуатационной эффективности.
Известен, например, намагничивающий узел мобильного дефектоскопа, выполненного в виде вагона-дефектоскопа, содержащий связанные магнитной цепью с осями колесных пар тележки соленоиды, размещенные коаксиально осям колесных пар, охватывающие их в зоне, ограниченной внутренними гранями колес, и смонтированные на наружных кольцах подшипников качения, установленных на оси колесной пары, при этом корпуса соленоидов связаны реактивной тягой с рамой тележки (RU 42109 U1, 2004). Такое устройство позволяет уменьшить нестабильность магнитного зазора между соленоидами и осью колесных пар при движении вагона-деффектоскопа. Однако степень этого уменьшения невелика из-за недостаточной жесткости механизма соединения реактивных тяг непосредственно с корпусом соленоидов, выполненным преимущественно в виде тонкостенного стакана. Отсутствие в конструкции демпфирующих элементов также не позволяет обеспечить высокую стабильность рабочего магнитного потока при движении. Кроме того, значительное рассеяние магнитного потока в элементах тележки снижает рабочий магнитный поток. Это не позволяет обеспечить высокую эксплуатационную эффективность такого устройства.
Из известных устройств наиболее близким к предложенному является намагничивающий узел мобильного дефектоскопа, содержащий размещенные на снабженных колесными парами и рамой дефектоскопной тележке датчики магнитного поля, связанные магнитной цепью с осями колесных пар соленоиды, каждый из которых снабжен корпусом, расположен коаксиально вокруг соответствующей оси колесных пар и закреплен на ней, и демпфирующие элементы, каждый из которых установлен между соответствующей буксой и рамой дефектоскопной тележки (RU 10465 U1, 1999). В этом устройстве буксы соединены с рамой тележки посредством балок и траверс через стабилизирующие элементы, выполненные в виде пружин рессорного подвешивания. Каждый из соленоидов охватывают ось соответствующей колесной пары в зоне, ограниченной внутренними гранями колес. При этом магнитный поток соленоидов через колесные пары поступает в рельсовые нити и замыкается, образуя магнитную цепь. Пружины рессорного подвешивания способствуют повышению стабилизации магнитных зазоров за счет демпфирования отклонений тележки при движении мобильного дефектоскопа.
Однако стабильность магнитного потока в таком устройстве не может быть высокой из-за возможности проворачивания соленоидов вокруг оси колесных пар, а величина рабочего магнитного потока снижена вследствие значительного рассеянии магнитного потока в элементах устройства. Поэтому такое устройство также не обеспечивает достижение высокой эксплуатационной эффективности намагничивающего узла мобильного дефектоскопа, что в свою очередь не позволяет достичь необходимой объективности контроля дефектов в головках рельсов. Это выражается в пропуске дефектов и снижении возможностей их классификации, особенно при высоких скоростях движения мобильного дефектоскопа и на сложных участках рельсового пути.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в создании намагничивающего узла мобильного дефектоскопа, лишенного недостатков прототипа. Технический результат полезной модели состоит в повышении эксплуатационной эффективности намагничивающего узла мобильного дефектоскопа за счет повышения уровня рабочего магнитного потока в магнитной цепи с одновременным повышением его стабильности.
Это достигается тем, что в намагничивающем узле мобильного дефектоскопа, содержащем размещенные на снабженных колесными парами и рамой дефектоскопной тележке датчики магнитного поля, связанные магнитной цепью с осями колесных пар соленоиды, каждый из которых снабжен корпусом, расположен коаксиально вокруг соответствующей оси колесных пар и закреплен на ней, и демпфирующие элементы, каждый из которых установлен между соответствующей буксой и рамой дефектоскопной тележки, рама дефектоскопной тележки и демпфирующие элементы выполнены из немагнитного материала, а корпуса соленоидов снабжены фланцами, каждый из которых связан с рамой дефектоскопной тележки реактивной тягой. Демпфирующие элементы могут быть выполнены в виде резино-металлических амортизаторов. Закрепление соленоидов на осях колесных пар может быть выполнено через установленные на концах осей колесных пар подшипники качения.
Указанный технический результат обеспечивается в рамках реализации назначения всей представленной в независимом пункте формулы заявленной полезной модели совокупностью существенных признаков, которая относится к одному техническому решению. Предложенный узел намагничивания мобильного дефектоскопа представляет собой одно устройство, элементы которого, характеризуемые соответствующими существенными признаками, находятся в конструктивном единстве и функционально взаимосвязаны (находятся в конструктивно-функциональном единстве). Для возможности эксплуатации устройства все его элементы соединяются между собой сборочными операциями.
На фиг. 1 показана дефектоскопная тележка с намагничивающим узлом. На фиг. 2 показана колесная пара с размещенном на ее оси соленоидом. На фиг. 3 детализирован участок А колесной пары с соленоидом, его корпусом с фланцем и подшипником качения.
Намагничивающий узел мобильного дефектоскопа содержит размещенные на снабженных колесными парами (преимущественно двумя) и рамой 1 дефектоскопной тележки датчики 2 магнитного поля и связанные магнитной цепью с осями 3 колесных пар соленоиды 4. Датчики 2 магнитного поля выполнены, например, на основе индукционных катушек и связаны с блоком регулирования намагничивающего тока соленоидов (на чертежах не показаны). В качестве тележек могут быть использованы как отдельные дефектоскопные тележки, так и ходовые тележки, совмещающие функцию дефектоскопии. Их рама 1 выполнена из немагнитного материала, например, из хромо-никелевой нержавеющей стали (12Х18Н9Т и аналогичной), титана, алюминиевых сплавов, сплавов на основе меди. Каждый из соленоидов 4 снабжен корпусом 5, расположен коаксиально вокруг соответствующей оси 3 колесных пар и закреплен на ней. Корпуса 5 выполнены, например, из магнитомягкого материала (низкоуглеродистой электротехнической стали и аналогичных материалов), в виде, например, стакана. Закрепление соленоидов 4 на осях 3 колесных пар может быть выполнено преимущественно через установленные на концах осей 3 колесных пар подшипники качения 6. Корпус 5 каждого из соленоидов 4 снабжен фланцами 7, преимущественно двумя, каждый из которых связан с рамой 1 дефектоскопной тележки реактивной тягой 8. Соединение с корпусом 5 по меньшей мере одного из двух фланцев 7 каждого из корпусов 5 выполнено разъемным. Намагничивающий узел мобильного дефектоскопа содержит также демпфирующие элементы 9, выполненные из немагнитного материала. Они могут быть выполнены преимущественно в виде резино-металлических амортизаторов. Каждый из них установлен между соответствующей буксой 10 и рамой 1 дефектоскопной тележки.
При подаче намагничивающего тока в соленоиды 4 они создают магнитный поток, рабочая часть которого намагничивает ось 3 колесной пары, далее магнитный поток распространяется по дискам колес этой колесной пары, переходит в соответствующие рельсовые нити и через колеса другой колесной пары замыкается на ее ось 3. При движении мобильного дефектоскопа в головке рельсов в зоне дефектов возникают местные изменения магнитного поля, которые регистрируются датчиками 2 магнитного поля. При необходимости датчики 2 магнитного поля могут быть связаны электрической цепью с блоком регулирования намагничивающего тока. Чем больше рабочий магнитный поток через рельсы, тем выше чувствительность всей системы к дефектам. На чувствительность оказывает значительное влияние и стабильность рабочего магнитного потока. Выполнение рамы 1 дефектоскопной тележки и демпфирующих элементов 9 из немагнитного материала позволяет минимизировать магнитные поля рассеяния и практически устранить основные утечки рабочего магнитного поля. При выполнении демпфирующих элементов 9 в виде резино-металлических амортизаторов магнитная цепь в них прерывается из-за немагнитных свойств их резиновых элементов. Таким образом обеспечивается насыщение рабочего магнитного потока в осях 3 колесных пар и соответственно максимальный магнитный поток в рельсах. В то же время магнитодинамическоре поле дефектов не должно нивелироваться при изменениях рабочего магнитного потока, вызванных отклонением дефектоскопной тележки и ее элементов от нормального положения при движении мобильного дефектоскопа из-за неровностей рельсового пути и изменений динамики движения. Это обеспечивают демпфирующие элементы 9 и реактивные тяги 8, которые позволяют повысить стабильность уровня рабочего магнитного потока, что особенно важно при высоких скоростях движения мобильного дефектоскопа, а также при его торможении и ускорении, в том числе на сложных участках рельсового пути (стрелочные переводы, кривые участки и др.), на изношенных участках. При этом эффективная работа реактивных тяг достигается благодаря тому, что они присоединены не непосредственно к корпусам 5 соленоидов 4, а к введенным в устройство фланцам 7, что позволяет повысить жесткость связки внешнего контура соленоидов 4 с рамой 1 дефектоскопной тележки и полностью устранить возможность проворачивания соленоидов 4 вокруг осей 3 колесных пар. Поскольку эффективное функционирование намагничивающего узла, позволяющее надежно выявлять дефекты в головках рельсов и объективно их классифицировать, обусловлено не только высоким уровнем рабочего магнитного потока, но и одновременно его высокой стабильностью, только совместное использование выполнения рамы 1 и демпфирующих элементов 9 из немагнитного материала и снабжения корпусов 5 фланцами 7, каждый из которых связан с рамой 1 реактивной тягой 8, позволяет обеспечить технический результат - повышение эксплуатационной эффективности намагничивающего узла мобильного дефектоскопа.
Намагничивающий узел мобильного дефектоскопа в соответствии с полезной моделью обладает более высокой эксплуатационной эффективностью по сравнению с аналогичными известными. При этом повышение эксплуатационной эффективности обусловлено отличительными признаками, использование которых в заявленном устройстве обусловлено конструктивной доработкой соответствующих конструктивных элементов. Создание нового устройства с указанным техническим результатом обусловлено их совместным использованием. Такое выполнение намагничивающего узла позволяет надежно выявлять дефекты в головках рельсов и объективно классифицировать дефекты, в том числе при повышенных скоростях движения мобильного дефектоскопа и на сложных участках рельсового пути.