DE1812764A1

DE1812764A1 - Vorrichtung zur Werkstoffueberpruefung an Raedern von Eisenbahnfahrzeugen

Info

Publication number: DE1812764A1
Application number: DE19681812764
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Pettinato
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-12-07
Filing date: 1968-12-04
Publication date: 1970-06-18
Also published as: DE1812764C3; AT291632B; DE1812764B2; CH487410A; US3608360A; FR1595947A

Description

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4. Dezember 1968 Giuseppe Pettinato, Florenz/Italien

Vorrichtung zur Werkstoffüberprüfung an Rädern von Eisenbahnfahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Werkstoffüberprüfung, z.B. auf Risse, vorzugsweise mittels Ultraschall, an Rädern von Eisenbahnfahrzeugen oder anderen sich drehenden Prüflingen während des Betriebes.

Die das zu überprüfende Material nicht zerstörende Werkstoffprüfung an Rädern von Eisenbahnfahrzeugen gewinnt mit Rücksicht auf die immer steigenden Fahrgeschwindigkeiten der Eisenbahnzüge und die damit verbundene größere Beanspruchung der Räder immer mehr an Bedeutung. Dabei handelt es sich insbesondere um die Überprüfung auf das Vorhandensein von Rissen »der auch anderen Mängeln, welche insbesondere im Bereich der Radkränse aufzutreten pflegen, die bekanntlich äußerst hohen Beanspruchungen während eines Abbremsens des Zuges unterworfen sind.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Werkstoffüberprüfung mittels Ultraschall erwiesen. Jedoch ist es mit den bekannten Vorrichtungen dieser Art lediglich möglich, solche Räder zu überprüfen, die von den Fahrachsen abgenommen sind, was praktisch darauf hinausläuft, daß die Räder lediglich vor ihrer Montage auf

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die Laufachsen, nicht aber während des Fährbetriebes überprüft werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zu vermitteln, die es gestattet, zwecks Erzielung einer wesentlich gesteigerten Transpcrtsicherheit die Räder von Eisenbahnfahrzeugen o.dgl. in periodischen Abständen schnell und sicher zu überprüfen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe durch die Erfindung ) besteht bei einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art darin, daß erfindungsgemäß ein gegenüber dem Rad stillstehender Träger für ein Abtastgerät unter rollender oder gleitender Berührung auf dem Rad, vorzugsweise auf dem Radkranz, elastisch aufgespannt ist und daß das am Träger angeordnete Abtastorgan mit der zu prüfenden Fläche des Rades oder des anderen Prüflings in Berührung steht*

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Träger für das Abtastgerät in Bezug auf das Rad radial verstellbar an einem stillstehenden Aufspannbügel befestigt, der mittels Rollen an waagerechten und senkrechten Flächen des Rades geführt ist.

™ In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Abtastgerät, vorzugsweise ein Ultraschallgeber, in einer Ringscheibe des Trägers gelagert, die um eine durch den Schallgeber verlaufende Achse einstellbar ist, die senkrecht auf einer senkrechte!Fläche des Rades steht. Hierdurch wird es ermöglicht, auch senkrecht zum Radkranz verlaufende Schaden des Rades aufzuzeigen.

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ÖADOßJGiNAi.

Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung in einer Ausführungsform beispielhaft erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auf einem Rad eines Eisenbahnfahrzeuges montiert ist;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Teildarstellung aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 5 diese Teildarstellung im Schnitt gem. V-V in Fig. 4,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Überprüfung einer besonders gefährdeter Stelle eines Rades mittels einer erfindungsgem'ißen Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in ihrer Gesamtheit mit der Bezugszahl 10 versehen. Ihre wesentlichsten Teile sind ein Aufspannbügel 11 und ein Träger 12 zur Aufnahme eines Abtastgerätes, im Ausführungsbeispiel eines Ultraschallgebers 4-0 (,Fig. 4,^). Die erfindungsgenüße Verrichtung ist unter rollender cde'r gleitender Berührung auf dem Radkranz 13 aufgespannt, so daß sich der Träger 12 an der senkrechten Innenseite 14 des Radkranzes 16 abstützt.

Der Aufspannbügel 14 besteht aus zwei senkrechten Trägern 1j,ic mit FührungsrcIlen 23,25; 24,26, zwei an diesen anschließenden, waagerechten Trägern 19,20, die in ein Ver-

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bindungsstück 21 auslaufen, welches kürzer als der Abstand der senkrechten Träger 15,16 ist und an welchem ein senkrechter, mit Führungsrollen 27,28 versehener Träger 22 befestigt ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Aufspannbügels 11 ist der Träger 12 für den Ultraschallgeber 40, welcher an dem Aufspannbügel 11 angeordnet ist, an drei Stellen des Rades 13 aufgespannt.

Der Träger 12 für das Ultraschallgerät 40 ist mit einem oberen Querträger 33 zur Aufnahme von zwei drehbar gelagerten, am Rad 13 anliegenden Kegelrollen 34*35 versehen, wobei die Kegelrollen 3^·,35 am Radkranz 36 anliegen. Der Träger 12 für das Ultraschallgerät 40 ist mittels des Querträgers 33 in Bezug auf das Rad 13 radial verstellbar an dem stillstehenden Aufspannbügel 11 befestigt. Zu diesem Zweck ist der Träger 12 für das Ultraschallgerät 40 mit waagerechten Haltearmen 31»32 versehen, die mittels Gleitklctzen 29,30 in Längsausnehmungen der senkrechten Träger 15,16 des Aufspannbügels 11 verstellbar geführt und befestigt sind. Die senkrechten Arme 15,16 des Aufspannbügels 11 sind mit zusammenhängenden Zugstangen 17,18 verbunden, wobei der das Ultraschallgerät aufnehmende Träger 12 einen den Zugstangen 17,18 zugekehrten Haken 52 besitzt, in. welchen das eine Ende einer Feder 37 eingehängt ist, deren Federkraft mittels einer an der Yerbindungssteile der Zugstangen 17,18 gelagerten Stellschraube 38 einstellbar ist.

Durch diese Ausgestaltung läßt sich das Ultraschallgerät 40 bequem am Radkranz 36 verankern und ebenso leicht wieder abnehmen. Es bleibt während der Abrollbewegungen der Räder betriebswirksam und ist insbesondere in seiner Arbeitsweise sicher zwecks Ultraschallabtastung des Radkranzes gegenüber der senkrechten Fläche 14 des Rades 13

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gehalten. Wird der Aufspannbügel 11 mit Hilfe einer nicht dargestellten Zugstange am Körper eines rollenden Materials angeordnet und mit diesem in Umdrehung versetzt, so kann das Ultraschallgerät die gesamte Umlau&fläche der senkrechten Fläche 14 des Bades und auch der an der Schiene anlaufenden Fläche des Eadkranzes, die für eine Abtastung am besten geeignet ist, bequem überprüfen.

Eine andere, zeichnerisch nicht dargestellte Ausführungsform, das Ultraschallgerät 40 gegenüber den rotierenden Rädern stillstehend anzuordnen, sieht vor, daß das Ultraschallgerät auf einem kleinen Wagen starr befestigt ist, der über Rollen in Berührung mit dem zu überprüfenden Rad und mit dem Ultraschallgerät steht, so daß auch bei Fortbewegung des Eisenbahnfahrzeuges die erforderliche Verbindung zwischen dem Ultraschallgerät und dem Radkranz beibehalten werden kann.

Die Ausgestaltung des Trägers 12 zur Aufnahme des Ultraschallgerätes 40 im einzelnen ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Danach ist der Träger 12 mit einem oberen Querbalken 33 für drehbar gelagerte, am Had I3 anliegende Kegelräder 34,35 versehen und mittels Führungsbohrungen 41,42 sowie Führungsstangen 43,44 in Bezug auf das Rad 13 radial verstellbar und mittels einer Stellschraube 45 einstellbar. Dadurch kann der Ultraschallgeber 40 entlang der senkrechten Fläche 14 des Radkranzes 13 radial verschoben werden.

Der den Ultraschallgeber 40 aufnehmende Träger 12 weist in seinem Inneren eine Ringscheibe 46 auf, die um eine durch den Schallgeber 40 verlaufende Achse 47 einstellbar ist, die senkrecht auf einet· senkrechte!Fläche 14 des Rades I3 steht.

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Die Einstellung der Ringscheibe 46 kann kontinuierlich₍oder intermittierend in vorgegebenen Abständen erfolgen. Der Ultraechallgeber 40 ist auswechselbar in der Ringscheibe gelagert, indem er mittels an der Ringscheibe 46 befestigter Stellschrauben 50,51 unter Zwischenschaltung von Federn 48, 49 gehalten ist. Durch die Federn 48,49 wird der Ultraschallgeber 40 unter schwachem Andruck in Berührung mit der senkrechten Fläche 14 des Radkranzes 36 gehalten.

Der Träger 12 besitzt einen den Zugstangen 17,18 des Aufspannbügels 11 zugekehrten Haken 53, in welchen das eine

w Ende einer Feder 37 eingehängt ist, deren Federkraft mittels einer an der Verbindungsstelle der Zugstangen 17,18 gelagerten Stellschraube 38 einstellbar ist. Schließlich ist der Träger 12 mit einem ortsfesten Zeigerarm 53 versehen, der über den Radkranz 36 des Rades 13 hinwegreicht und mit seinem Taster 54 auf der Radauflagerfläche, vorzugsweise auf der Rollbahn des Rades I3» aufruht. Herrn der Aufspannbügel 11 am Rad I3 montiert ist, ist es durch den Zeiger möglich, den Träger 12 in radialer Richtung entlang der senkrechten Fläche 14 des Rades I3 zu verschieben, um den Ultraschallgeber 40 unter den besten Bedingungen für die Abtastung der am meisten gefährdeten Stellen des Rades 13 insbesondere des Radkranzes 36, einzustellen,nachdem die günstigste Winkelstellung durch Einstellung der Ringscheibe 46 gewählt worden ist.

Außer den vorwiegend längsseitig auftretenden Beschädigungen, d.h. solche, die sich parallel zu den Radkränzen 36 erstrecken, und die sich durch senkrecht ausgestrahlte Ultraschallfrequenzen feststellen lassen, erweist sich die erfindungsgemäße Torrichtung auch geeignet, quer dazu verlaufende Schäden aufzuzeigen, d.h. solche, die

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senkrecht zu der Fläche 14 des Badkranzes 36 verlaufen, indem die Ultraschallfrequenzen vom Ultraschallgeber 40 unter aus Fig. 6 ersichtlichen Winkeln ausgestrahlt werden. In Fig. 6 ist die Radauflagerfläche mit 60 bezeichnet. Quer verlaufende Fehler, die sich auf der Rollfläche durch die thermischen Einwirkungen bei Bremsungen in der Form von Rissen bilden, können auf der Radauflagerfläche 60 auch noch bei einer Eindringtiefe bis ca. 20 mm festgestellt werden. Bei entsprechender Einstellung des Ultraschallgebers 40 wird es möglich, das Rollband 60 in einer Art und Veise zu untersuchen, daß die Mängel sozusagen als Schadenmuster festgehalten werden, ganz gleich, an welcher Stelle sie auftreten. Die Aufzeichnung erfolgt mit Hilfe eines Oszilloskops. Dadurch ergibt sich für die quer verlaufenden Schäden die Möglichkeit einer Vergleichsbewertung. Praktische Versuche des Anmelders haben ergeben, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung am vorteilhaftesten arbeitet, wenn der Ultraschallgeber 40 die Schallfrequenzen in einem Winkel von 60° aussendet, und zwar mit einem radialen Abstand von c*a. 70 mm zur Abrollfläche.

Unter den Vorteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bleibt noch hervorzuheben, daß die Gefahr der negativen Beeinflussung einer nicht automatischen Kopplung bei der Bildung einer Echo-Abreißζone auf dem Oszilloskop vermieden wird, gleichzeitig aber eine objektive Bewertung des Ausmaßes der Schäden möglich ist. Besonders vorteilhaft ist die Ultraschallkopplung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung deshalb, weil sie durch Kontakt zwischen zwei ebenen Flächen, nämlich der Fläche 14 des Rades 13 und der ebenen Fläche des Ultraschallgebers 40 erfolgt. Der Träger kann selbstverständlich auch zur Kontrolle nicht montierter Achsen an einen der bekannten Yerankerungsböcke elastisch angeschlossen werden.

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Vorteilhaft ist selbstverständlich auch die Möglichkeit der automatischen Verbindung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in jeder Lage des Radkranzes und die besondere Schnelligkeit und Leichtigkeit der Montage, so daß sich die für die Überprüfung erforderliche Zeit erheblich herabsetzen läßt,, während im Stand der Technik gerade für die Montage der Abtastgeräte ein erheblicher Zeitaufwand erforderlich war.

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Claims

— 9 — Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Verkstoffüberprüfung, z.B. auf Eisse, vorzugsweise mittels Ultraschall, an Bädern von Eisenbahnfahrzeugen oder anderen sich drehenden Prüflingen während des Betriebes, dadurch gekennzeichnet , daß ein gegenüber einem Rad (13) stillstehender Träger (12) für ein Abtastgerät (40, 53>54) unter rollender oder gleitender Berührung (34·»35) auf dem Had (13)» vorzugsweise auf dem Radkranz (36), elastisch (37;48,49) aufgespannt ist und daß das am Träger (12) angeordnete Abtastorgan (^4) mit der zu prüfenden Fläche des Rades (13) oder des anderen Prüflings in Berührung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (13) für das Abtastgerät (40,53,54) in Bezug auf das Rad (13) radial verstellbar an einem stillstehenden Aufspannbügel (11) befestigt ist, der mittels Rollen (23,25; 24,26; 27,28) an waagerechten und senkrechten Flächen des Rades (13) geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastgerät, -orzugsweise ein Ultraschallgeber (40), in einer Ringscheibe (46) des Trägers (12) gelagert ist, die um eine durch den Schallgeber (40) verlaufende Ache (47) einstellbar ist, die senkrecht auf einer senkrechten Fläche (14) des Rades (13) steht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß der Aufspannbügel (11) aus zwei senkrechten Trägern (15,16) mit Führungsrollen (23»25, 24,26) , zwei an diesen anschließenden, waagerechten

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Trägern (19,20) , die in ein Verbindungsstück (21) , auslaufen, welches kürzer als der Abstand der senkrechten Träger (15,16) ist und an welchem ein senkrechter, mit Führungsrollen (27,28) versehener Träger (22) befestigt ist, besteht, so daß der Bügel (11) an drei Stellen des Rades (15) aufgespannt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) sich radial in entgegengesetzter Richtung erstreckende Haltearme (31,32) besitzt, die mittels Gleitklötzen (29,30) in Lengsausnehmungen der senkrechten Träger (15»16) verstellbar geführt und befestigt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß der das Ultraschallgerät (40) aufnehmende Träger (12) mit einem oberen Querträger (33) für drehbar gelagerte, am Rad (13) anliegende Kegelrollen (34,35) versehen ist und mittels Führungsbohrungen (41,42) sowie Führungsstangen (43,44) in Bezug auf das Rad (13) radial verstellbar und mittels einer Stellschraube (45) einstellbar ist.

7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten Arme (15,16) des Aufspannbügels (11) mit zusammenhängenden Zugstangen (17,18) verbunden sind, der das Ultraschallgerät (40) aufnehmende Träger (12) einen der Zugstangen (17,18) zugekehrten Haken (52) besitzt,, welchen das eine Ende einer Feder (37) eingehängt ist, deren Federkraft mittels einer an der Verbindungsstelle der Zugstangen (17,18) gelagerten Stellschraube (38) einstellbar ist.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 » dadurch gekennzeichnet, daß der auswechselbare Ultraschallgeber (40) mittels an der Eingscheibe (46) befestigter Stellschrauben (50,51) unter Zwischenschaltung von Federn (48,49) gehalten ist.

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