СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ НА БАЗЕ ПОЛНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ БЕСКОНТАКТНЫХ МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и может быть использована для проведения неразрушающего контроля колесных пар грузовых вагонов при всех видах освидетельствования и выявления недопустимых эксплуатационных дефектов.
Известен способ ультразвукового контроля цилиндрических изделий для обнаружения дефектов в различных цилиндрических изделиях машиностроения и др. отраслях промышленности, содержащее контролируемое изделие (вал); галтельные переходы изделия; торцы изделия; боковые цилиндрические поверхности изделия; дефект (поперечная трещина); электроакустический преобразователь с последовательно соединенным с ним ультразвуковым дефектоскопом; развертка типа "А", на которой эхо-сигналы от отражателей в изделии отображаются в координатах; излучаемый преобразователем зондирующий импульс; эхо-сигнал от противоположного торца изделия (донный сигнал); эхо-сигналы от конструктивных элементов (галтельных переходов) изделия; эхо-сигнал от дефекта; соответствующие зондирующему импульсу и эхо-сигналам линии зондирующих импульсов и эхо-сигналов, формируемых в процессе регистрации сигналов по предлагаемому способу; пороговый уровень регистрации эхо-сигналов; траектория кругового сканирования преобразователем по торцевой поверхности изделия; дефектограмма, отображающая временные положения всех эхо-сигналов, принимаемых из контролируемого изделия в процессе кругового сканирования преобразователем по траектории и превышающих заданный порог регистрации; точка К на поверхности торца изделия, соответствующая точке
начала траектории сканирования; разрез А-А сечения изделия, содержащего дефект (см. RU 2149393 C1, G01N 29/04, 1999.05.19).
К недостаткам известного способа ультразвукового контроля цилиндрических изделий следует отнести ограниченность применения для деталей с грубой или окрашенной поверхностью и требует нанесения контактной жидкости (индустриального масла) на поверхность контролируемого изделия.
Технический результат заключается к повышении достоверности измерений и повышении надежности работы системы за счет комплексного решения задачи автоматизированной диагностики колесных пар с использованием ультразвукового контроля, высокоэффективной ЭМА и вихретоковой аппаратуры с применением современных средств вычислительной техники и механических систем, обеспечивающих процесс контроля колесных пар.
Технический результат достигается тем, что в системе диагностики колесной пары на базе полной дефектоскопии с применением бесконтактных методов неразрушающего контроля содержащим стенд, на котором закреплены основания с направляющими, приводы подъема и вращения колесных пар, приводы выталкивания (передачи) колесной пары, модули контроля оси и колеса, представленные в виде многоканального ультразвукового дефектоскопа, содержащим двадцать два дефектоскопа, выходы которых объединены с помощью Ethernet сети, введен многоканальный вихретоковый дефектоскоп, при этом дефектоскоп построен по модульному принципу и состоит и состоит из двадцати четырех вихретоковых преобразователей и идентичных их модулей, при этом модули объединяются с помощью универсальной последовательной шины.
На чертежах представлена блок-схема системы диагностики колесной пары на базе полной дефектоскопии с применением бесконтактных методов неразрушающего контроля.
Система диагностики колесной пары на базе полной дефектоскопии с
применением бесконтактных методов неразрушающего контроля содержит стенд дефектоскопии 2, на котором закреплены основания с направляющими 1, механизмы подъема и вращения колесных пар 3 стенда дефектоскопии 2, механизм выталкивания (передачи) колесной пары 11, модули:
- контроля средней части оси 4,
- контроля оси с торца 5,
- контроля шейки оси 6,
- контроля колеса с наружной поверхности 7,
- контроля колеса с внутренней поверхности 8, представленные в виде многоканальных ультразвуковых и вихретоковых дефектоскопов, содержащим два двадцать два электромагнитных, пьезоэлектрических и двадцать четыре вихретоковых преобразователя соответственно, выходы которых объединены с помощью Ethernet сети и универсальной последовательной шины, пневмооборудование 9, систему подачи контактной жидкости 10.
Система диагностики колесной пары на базе полной дефектоскопии с применением бесконтактных методов неразрушающего контроля работает следующим образом. Стенд дефектоскопии 2, на котором закреплены основания с направляющими 1 перемещает колесную пару на позицию диагностики, механизмы подъема и вращения колесных пар 3 стенда дефектоскопии 2 осуществляют ее подъем на заданную высоту и придают необходимое вращение с заданной частотой, модули контроля оси и колеса 4-8 с помощью подвесок подводят сканеры (ультразвуковые и вихретоковые) к контролируемым участкам в независимости от фактических размеров колесной пары. Многоканальные ультразвуковые дефектоскопы содержащие двадцать два дефектоскопа, используют в своей работе два типа дефектоскопов, первый в свою очередь предназначен для работы с электромагнитоакустическими преобразователями, при этом не требуется использование контактной жидкой смазки, второй - для работы с
пьезоэлектрическими преобразователями для контроля осей колесных пар с торца, при этом для выявления дефектов пьезоэлектрическими преобразователями применяется свойство ультразвуковых колебаний отражаться от неоднородностей металла контролируемого изделия, при подаче на электроды пьезоэлемента импульсов напряжения, он начинает совершать колебания растяжения-сжатия, которые через слой контактной жидкости передаются частицам металла контролируемой детали. Электромагнитоаккустическиие преобразователи, состоящие из постоянного магнита и спиральной катушки (рамки) в зоне рабочей поверхности преобразователя, создающие для выявления дефектов ультразвуковые колебания, происходящие непосредственно в металле контролируемого изделия, где в локальном магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом, возникает импульсное электромагнитное поле, создаваемое катушкой при подаче на нее импульса тока. Изменяя конфигурацию постоянного магнитного поля, перемещая катушку относительно магнита и подавая на катушку токи различной полярности, возбуждают различные типы ультразвуковых волн и меняют их направление. Выходы 24 дефектоскопов объединены с помощью Ethernet сети, передающие результаты на компьютер с выдачей обнаруженных дефектов (при наличии) на экран монитора с возможностью распечатывания на принтере и сохранения результатов в базе данных. Многоканальный вихретоковый дефектоскоп использует в своей работе двадцать четыре вихретоковых преобразователя, при этом для выявления дефектов применяется свойство, основанное на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля (ОК) этим полем. В качестве источника электромагнитного поля чаще всего используется индуктивная катушка (одна или несколько), называемая вихретоковым преобразователем (ВТП). Синусоидальный (или импульсный) ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое
возбуждает вихревые токи в электромагнитном объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них ЭДС или изменяя их полное электрическое сопротивление. Регистрируя напряжение на катушках или их сопротивление, получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно его, при этом дефектоскоп построен по модульному принципу и состоит из идентичных модулей, при этом модули объединяются с помощью универсальной последовательной шины, которая передает результаты на компьютер с выдачей обнаруженных дефектов (при наличии) на экран монитора с возможностью распечатывания на принтере и сохранения результатов в базе данных. По завершении колесная пара выталкивается на поток с помощью механизма выталкивания (передачи) колесной пары 11.