АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ КОЛЕСНЫХ ПАР ВАГОНОВ

Полезная модель относится к средствам неразрушающего контроля и может быть использована в контрольно-испытательном оборудовании для диагностики состояния колесных пар железнодорожного состава.
Известно устройство для ультразвуковой дефектоскопии колесных пар рельсового транспорта, содержащее неподвижное основание с опорами для испытываемой колесной пары, привод с фрикционным роликом, расположенный с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью колеса испытываемой колесной пары, подъемно-поворотное устройство для подъема и поворота колесной пары, две иммерсионные ванны, размещенные по вертикальному уровню ниже оси вращения испытываемой колесной пары и ее опор, два сканирующих устройства с пьезоэлектрическими преобразователями, дефектоскоп ультразвуковой, многоканальный коммутатор пьезоэлектрических преобразователей, блок регистрации угла поворота колесной пары вокруг ее оси вращения, включающий в себя съемную метку начала угловой координаты, датчик регистрации начала координат и датчик регистрации угла поворота колесной пары, причем выходы блока регистрации угла поворота колесной пары вокруг ее оси вращения и ультразвукового дефектоскопа соединены с входом блока управления, который соединен с многоканальным коммутатором пьезоэлектрических преобразователей и вычислительно-запоминающим устройством (RU 2002123550, G 01 N 29/04, 27.03.04).
К недостаткам известного устройство для ультразвуковой дефектоскопии колесных пар рельсового транспорта следует отнести относительную сложность установки, обусловленную наличием двух иммерсионных ванн, недостаточно высокую достоверность ультразвукового неразрушающего контроля из-за использования пьезоэлектрических преобразователей и как следствие недостаточно объективная регистрация результатов контроля.
В качестве прототипа полезной модели принята установка для ультразвуковой дефектоскопии колесных пар рельсового транспорта содержащая
устройство для подачи колесных пар, узел поворота, на котором установлен блок датчиков, выполненный с использованием пьезоэлектрических преобразователей, выходы которых через блок усилителей подключены к входу блока предварительной обработки информации, соединенного с вычислительным блоком и запоминающим устройством (Стенд для ультразвуковой дефектоскопии колесных пар AURA фирмы Reise & Touristik, Германия, 1999). В известной установке обеспечивается быстрая оценка состояния колесных пар, компьютерная визуализация результатов исследований с возможностью последующей оценки результатов испытаний на базе хранящихся в запоминающем устройстве изображений. Установка проста в обслуживании благодаря ориентированному на пользователя программному обеспечению, в ней предусмотрена возможность проведения работ по оценке состояния стенда с последующим документированием результатов.
Недостатком установки для ультразвуковой дефектоскопии колесных пар рельсового транспорта является необходимость тщательной подготовки контролируемых колесных пар (очистка от краски, грязи и т.д.) для правильной работы установки, что обуславливает значительные трудозатраты, а после завершения операции контроля, необходима отмывка колес от масла, используемого в качестве контактной жидкости при контроле. Это в свою очередь накладывает дополнительные трудности в технологическом процессе контроля колесных пар. Используемая в установке схема прозвучивания и применение пьезоэлектрических преобразователей, для работы которых необходима контактная жидкость, не позволяют достичь высокой достоверности контроля при малых временных затратах на подготовку контролируемого изделия и сам процесс контроля.
Технический результат заключается в обеспечении высокой достоверности контроля колесных пар рельсового транспорта и снижении требований к качеству их очистки от возникших при эксплуатации загрязнений, необходимой при подготовке изделия к контролю.
Технический результат достигается тем, что в автоматизированной установке для комплексного ультразвукового неразрушающего контроля колесных пар вагонов содержащей устройство подачи колесных пар с механизмом их
разворота, устройство очистки зоны контроля, устройство вращения колесных пар, средство диагностики, состоящее из вычислительного блока, блока предварительной обработки информации и блока усилителей, пульт управления и каретки для размещения ультразвуковых преобразователей, средство диагностики снабжено блоком генераторов и электромагнитно-акустическими преобразователями, при этом электромагнитно-акустические преобразователи установлены в каретках для контроля соответствующих областей обода, диска колеса и оси колесных пар, а их выходы через блок усилителей подключены к входу блока предварительной обработки информации, который соединен с вычислительным блоком, входы электромагнитно-акустических преобразователей подключены к соответствующим выходам блока генераторов, соединенного с блоком синхронизации, к которому подключены блок предварительной обработки информации и пульт управления, соединенный с цепями управления устройства подачи колесных пар с механизмом их разворота, устройства очистки зоны контроля, устройства вращения колесных пар и кареткок.
На чертеже (рис.1) представлена структурная схема автоматизированной установки для комплексного ультразвукового неразрушающего контроля колесных пар вагонов.
Автоматизированная установка для комплексного ультразвукового неразрушающего контроля колесных пар. вагонов содержит устройство 1 подачи колесных пар с механизмом их разворота, устройство 2 очистки зоны контроля, устройство 3 вращения колесных пар, при этом цепи управления устройств 1, 2 и 3 и кареток 6 соединены с пультом 4 управления, средство 5 диагностики состоит из установленных в каретках 6 электромагнитно-акустических преобразователей 7, выходы которых через блок 8 усилителей подключены к входам блока 9 предварительной обработки информации, соединенного с вычислительным блоком 10, входы электромагнитно-акустических преобразователей 7 подключены к соответствующим выходам блока 11 генераторов, соединенного с блоком 12 синхронизации, к которому подключены блок 9 предварительной обработки информации и пульт 4 управления.
Автоматизированная установка для комплексного ультразвукового неразрушающего контроля колесных пар вагонов работает следующим образом.
Подача колесных пар на контроль может осуществляться в двух режимах - ручном и автоматическом. В автоматическом режиме управление осуществляется системой автоматики, а в ручном - оператором с пульта 4 управления. Перед осуществлением контроля устройство 2 очистки зоны контроля обеспечивает предварительную подготовку изделия к контролю. После чего каретки 6 перемещаются и электромагнитно-акустические преобразователи 7 устанавливаются в рабочее положение, при котором обеспечивается контроль соответствующих областей обода, диска колеса и оси колесных пар. Количество электромагнитно-акустических преобразователей 7 и их расположение в каретках 6 определяется выбранной схемой прозвучивания. В частности, для контроля осей могут быть использованы по два электромагнитно-акустических преобразователя, обеспечивающих прозвучивание соответственно средней части, подступичной части и шейки оси. Для контроля осей колесных пар электромагнитно-акустические преобразователи могут быть использованы в сочетании с феррозондовыми преобразователями или с феррозондовыми и пьезоэлектрическими преобразователями. Для контроля поверхности катания, основного сечения обода и ступицы колеса могут быть использованы также по два электромагнитно-акустических преобразователя. Для контроля диска колеса (включая приободную зону) целесообразно использовать четыре электромагнитно-акустических преобразователя. Электрические сигналы, вырабатываемые блоком 11 генераторов подаются на электромагнитно-акустические преобразователи 7, каждый из которых возбуждает в заданной зоне контролируемого изделия ультразвуковые колебания. Отраженные ультразвуковые сигналы принимаются приемными электромагнитно-акустическими преобразователями 7, где преобразовываются в электрический сигнал. Преобразованный сигнал после усиления в блоке 8 усилителей поступает в блок 9 предварительной обработки информации, где он обрабатывается и преобразуется к виду, удобному для дальнейшей обработке в вычислительном блоке 10. Блок 12 синхронизации синхронизирует работу генераторов в блоке 11, блока 9 предварительной обработки информации, с выхода которого предварительно обработанная информация и синхроимпульсы передаются в вычислительный блок 10. Кроме
того, импульс синхронизации поступает в пульт 4 управления. Обработанная в вычислительном блоке 10 информация записывается в память этого блока.
Предлагаемая автоматизированная установка в процессе контроля осей позволяет выявить следующие дефекты: поперечные трещины на цилиндрических поверхностях шеек, поперечные поверхностные трещины в галтелях шеек, поперечные поверхностные трещины в средней части, внутренние дефекты металлургического происхождения. В процессе контроля цельнокатаных колес подлежат выявлению следующие дефекты: поверхностные поперечные и продольные трещины, расслоения, поверхностный откол у наружной грани обода, откол кругового наплыва, поверхностные поперечные трещины, а также внутренние трещины, нарушения сплошности и неметаллические включения в наплавленном слое гребня, усталостные поверхностные трещины в зоне галтельного перехода диска в обод, неметаллические включения и внутренние сплошности металла в ободе колеса.