Способ контроля прессовой посадки колец подшипников осей колесных пар железнодорожных вагонов
METHOD FOR CONTROLLING THE PRESS FIT OF THE BEARING RINGS OF THE AXLES OF THE WHEEL PAIRS OF RAILWAY CARS

Изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля плотности посадки колец подшипников буксовых узлов на оси колесных пар железнодорожного транспорта.
Известен способ измерения осевого натяга шарикоподшипников узла ротора динамически настраиваемого гироскопа (см. патент РФ №2058535, МПК G01C 25/00, опубл. 20.04.1996) с магнитоэлектрическим датчиком момента путем возбуждения собственных осевых колебаний ротора и измерения частоты этих колебаний с последующим расчетом осевого натяга, отличающийся тем, что, с целью упрощения его реализации, собственные колебания возбуждают подачей переменного тока во все катушки датчика момента, соединенные согласно. Предварительно датчик момента гироскопа преобразуется в датчик силы, который прикладывает к ротору гироскопа переменную силу в осевом направлении. С помощью вибродатчика определяют одну из собственных частот гироскопа и сравнивают эту величину с паспортным значением.
Недостатком способа является влияние возмущающих воздействий на чувствительный элемент динамически настраиваемого гироскопа на результаты контроля и сложность реализации способа контроля предварительного натяга.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ определения предварительного осевого натяга подшипниковых опор ротора (см. патент РФ №2583337, МПК G01M 13/00, G01L 25/00 опубл. 10.05.2016 бюл. №3) путем возбуждения собственных колебаний вала ротора и измерения параметров колебаний, причем собственные колебания возбуждают упругим ударом и оценку параметров колебаний ротора проводят на широком частотном диапазоне.
Недостатком способа, принятого за прототип, является необходимость проведения упругого удара для возбуждения собственных колебаний, что усложняет процесс контроля в условиях вагонных ремонтных предприятий, а также зависимость полученных результатов от характеристик упругого удара.
Техническая задача - повышение эффективности и упрощение процесса контроля прессовой посадки колец подшипников осей колесных пар в условиях ремонта в вагонных ремонтных предприятиях.
1
1
2
2
min
min
Поставленная задача решается за счет того, что в способе контроля прессовой посадки колец подшипников осей колесных пар железнодорожных вагонов путем возбуждения собственных колебаний и измерения параметров колебаний, собственные колебания возбуждают пьезоэлектрическим преобразователем, подключенным к аппаратно-программному комплексу на базе микропроцессорной техники со специализированным программным обеспечением, причем преобразователь устанавливают на кольцо подшипника, предварительно смазанное контактной жидкостью для обеспечения акустического контакта, после этого совершают n возбуждений преобразователя колебаниями с периодом t и регистрируют количество отраженных колебаний k, превышающих пороговый уровень срабатывания аппаратно-программного комплекса, ожидают полное затухание собственных колебаний кольца подшипника, после чего увеличивают количество возбуждений преобразователя n колебаниями с периодом t и регистрируют количество отраженных колебаний k, превышающих пороговый уровень срабатывания аппаратно-программного комплекса, полученную информацию обрабатывают в аппаратно-программном комплексе, осуществляющем алгоритмическую обработку информации, определяют коэффициент роста собственных колебаний кольца подшипника R по формуле  определяют минимальное значение коэффициента роста собственных колебаний R для бездефектного кольца, и при R меньше R изделие бракуют.
Способ иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема установки пьезоэлектрического преобразователя на кольцо подшипника, на фиг. 2 - схема возбуждения преобразователя колебаниями. 1 - кольцо подшипника; 2 - ось колесной пары; 3 - контактная жидкость; 4 - пьезоэлектрический преобразователь; 5 - аппаратно-программный комплекс; 6 - излучаемые пьезоэлектрическим преобразователем импульсы; 7 - регистрируемые собственные колебания.
1
1
2
2
1
2
min
min
Предложенный способ реализуется следующим образом. На кольцо подшипника 1, предварительно насаженного на ось 2 колесной пары железнодорожного вагона, наносят контактную жидкость 3 для обеспечения акустического контакта и устанавливают пьезоэлектрический преобразователь 4, который подключают к аппаратно-программному комплексу 5 со специализированным программным обеспечением. Возбуждают пьезопластину преобразователя n колебаниями с периодом t и амплитудой 24В. После излучения переводят преобразователь в режим приема импульсов и регистрируют количество отраженных собственных колебаний 7 кольца подшипника k, превышающих пороговый уровень срабатывания аппаратно-программного комплекса. Ожидают полного затухания собственных колебаний, после этого возбуждают пьезопластину преобразователя n (где n больше n) колебаниями с периодом t и амплитудой 24В. После излучения переводят преобразователь в режим приема импульсов и регистрируют количество отраженных собственных колебаний k кольца подшипника, превышающих пороговый уровень срабатывания аппаратно-программного комплекса. Полученную информацию обрабатывают в аппаратно-программном комплексе, осуществляющем алгоритмическую обработку информации. Определяют коэффициент роста собственных колебаний кольца подшипника R как отношение количества зарегистрированных собственных колебаний двух измерений  Устанавливают минимальное значение коэффициента роста собственных колебаний R, для бездефектного кольца и браковку осуществляют в случае, если R меньше R.
Пример 1
Предложенный способ был опробован при контроле колец осей типа РУ1 и РУ1Ш колесных пар грузовых вагонов на базе вагонного ремонтного депо Инская, АО «ВРК-1».
1
2
min
Пьезоэлектрический преобразователь типа ПК 02-07 устанавливался на предварительно очищенную от смазки и прочих загрязнений область кольца подшипника, смазанную контактной жидкостью. В качестве контактной жидкости для обеспечения необходимого акустического контакта использовалось жидкое трансформаторное масло Т-1500У. Для возбуждения колебаний преобразователя использовалась микросхема AD9834, управляемая специализированным программным обеспечением на базе микропроцессорного устройства семейства AtMega. Период возбуждаемых колебаний составлял 30 мкс и соответствовал частоте 33 кГц, что коррелировало с частотой собственных колебаний кольца подшипника, определенной методами математического моделирования. Количество колебаний выбиралось по результатам эксперимента, n=15, n=75. В ходе контроля 20 колец подшипников осей колесных пар определялся коэффициент роста собственных колебаний R. Минимальное значение коэффициента роста собственных колебаний R для колец с заранее известной годностью экспериментально было определено и составило 1,4 (см. табл. 1).
Преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в упрощении процесса проведения контроля, а также в повышении эффективности контроля в условиях ремонта колесных пар в вагонных ремонтных предприятиях, достигаемом скоростью контроля и отсутствием необходимости выполнения вспомогательных операций, например, нагружение колец подшипников упругим воздействием.