DE1812764C3 - Vorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffüberprüfung an Rädern von Eisenbahnfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zui zerstörungsfreien Werkstoffüberprüfung auf Fehlstel len, z. B. Risse, vorzugsweise mittels Ultraschall, an Ri der'n von Eisenbahnfahrzeugen während des Fahrbe triebs oder anderen sich in Betrieb befindlichen drehen den radförmigen Prüflingen in eingebautem Zusianc mit einem gegenüber dem zu prüfenden Rad stillste henden Träger für ein Abtastgerät Eine derartige Vor richtung ist aus der US-PS 3 148 535 bekannt

Mit Rücksicht auf die immer steigenden Fahrge schwindigkeiten der Eisenbahnzüge werden die Rädei von Eisenbahnfahrzeugen, insbesondere im Bereich der Radkränze, während eines Abbremsen des Zuges äußerst hohen Beanspruchungen unterworfen. Bei der erforderlichen, das zu überprüfende Material nicht zerstörenden Werkstoffprüfung hat sich eine solche Mittels Ultraschall als besonders vorteilhaft erwiesen. Jedoch ist es mit den bekanntaen Vorrichtungen lediglich möglich, solche Räder zu überprüfen, die von den Fahr-

achsen abgenommen sind, was praktisch darauf hinausläuft, daß die Räder lediglich vor ihrer Montage auf die Laufachsen, nicht aber während des Fahrbetriebes überprüft werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art derart zu verbessern, daß die Räder von Eisenbahnfahrzeugen od. dgl. zwecks Erzielung einer wesentlich gesteigerten Transportsicherheit in periodischen Abständen schnell und sicher überprüft werden können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe durch die Erfindung besteht bei einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art darin, daß erfindungsgemäß der Träger für das Abtastgerät in bezug auf das Rad radial verstellbar an einem stillstehenden über die Lauffläche des Rades gestülpten Aufspannbügel befestigt ist, der mittels Rollen an waagerechten und senkrechten Flächen des Rades geführt ist, und daß der Träger für das Abtastgerät weiter unter rollender oder gleitender Berührung auf dem Rad, vorzugsweise auf dem Radkranz, durch in waagerechter und senkrechter Richtung wirkende federnde Vorrichtungen derart elastisch aufgespannt ist, daß das Abtastergan mit der zu prüfenden Fläche des Rades in Berührung steht.
Vorteilhaft ist 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.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Abtastgerät, vorzugsweise ein Ultraschallgeber, in einer Ringscheibe des Trägers gela-

6s gert, die um eine durch den Schallgeber verlaufende Achse einstellbar ist, die senkrecht auf einer senkrechten Fläche des Rades steht. Hierdurch wird es ermöglicht, auch senkrecht zum Radkranz verlaus ide Scha-

den des Rades aufzuzeigen.

Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnung in einer Ausführungsform beispielhaft erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auf einem Rad eines Eisenbahnfahrzeuges montiert ist,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-II in F i g. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Richtung des Pfeiles Hl in Fig. 1,

F i g. 4 eine Teildarsteliung aus F i g. 1 in vergrößertem Maßstab.

F ι g. 5 diese Teildarstellung im Schnitt gemäß V-V in F ig. 4,

F i g. 6 eine perspektivische Darstellung der Oberprüfung einer besonders gefährdeten Stelle eines Rades mittels einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Prüfvorrichtung 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 Uliraschallgebers 40 (F i g. 4, 5). Die Prüfvorrichtung ist unter rollender oder gleitender Berührung auf dem Radkranz 13 aufgespannt, so daß sich der Träger 12 an der senkrechten Innenseile 14 des Radkranzes 13 abstützt.

Der Aufspannbügel 11 besteht aus zwei senkrechten Trägern 15, 16 mit Führungsrollen 23, 25; 24, 26, zwei an diesen anschließenden, waagerechten Trägern 19, 20, die in ein Verbindungsstück 21 auslaufen, welches kurzer als der Abstand der senkrechten Tiäger 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 U 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 34, 33 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 Gleitklötzen 29, 30 in Längsausnehmungen der senkrechten Träger 15, 16 des Aufspannbügels 11 verstellbar geführt und befestigt sind. Die senkrechten Arme 15, 16 des Aufspannbügels U sind mit zusammenhängenden Zugstangen 17, 18 verbunden, wobei der das Ultraschallgerät aufnehmende Träger !2 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 Verbindungsstelle 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 gehalten. Wird der Aufspannbügel Il mit Hilfe einer nicht dargestellten Zugstange am Körper eines rollenden Materials an geordnet und mit diesem in Umdrehung versetzt, so kann das Ultraschallgerät die gesamte Unilauffläche der senkrechten Fläche 14 des Rades und auch der an der Schiene anlaufenden Fläche des Radkranzes, 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,

ίο daß das Ultraschallgerät auf einem Träger 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 F i g. 4 und 5 dargestellt. Danach ist der Träger 12 mit einem oberen Querbalken 33 für drehbar gelagerte, am Rad 13 anliegende Kegelräder 34,35 versehen und mitteis 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 einer senkrechten Fläche 14 des Rades 13 steht. Die Einstellung der Ringscheibe 46 kann kontinuierlich, oder intermittierend in vorgegebenen Abständen erfolgen. Der Ultraschallgeber 40 ist auswechselbar in der Ringscheibe 46 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 52, in welchen das eine Ende eine.r 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 RoIlbahn des Rades 13, aufruht. Wenn der Aufspannbügel 11 am Rad 13 montiert ist, ist es durch den Zeiger 53 möglich, den Träger 12 in radialer Richtung entlang der senkrechten Fläche 14 des Rades 13 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 Be-Schädigungen, d. h. solche, die sich parallel zu den Radkränzen 36 erstrecken, und die sich durch senkrecht ausgestrahlte Ultraschallfrequenzen feststellen lassen, erweist sich die Vorrichtung auch geeignet, quer dazu verlaufende Schäden aufzuzeigen, d. h. solche, die senk-

f>5 recht zu der Fläche 14 des Radkranzes 36 verlaufen, indem die Ultraschallfrequenzen vom Ultraschallgeber 40 un;er aus F i g. 6 ersichtlichen Winkeln ausgestrahlt werden. In F i g. 6 ist die Radauflagerfläche mit 60 be-

zeichnet. Quer verlaufende Fehler, die sich aiii der RoItfläche durch die thermischen Einwirkungen bei Bremsungen in der Form von Rissen bilden, können auf der Radauflagerfläche 60 auch noch bei einer Eindringtiefe bis etwa 20 mm festgestellt werden. Bei entsprechender Einstellung des Ultraschallgebers 40 wird es möglich, das Rollband 60 in einer Art und Weise zu untersuchen. daß die Mangel 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 arbeilet, wenn der Ultraschallgebcr 40 die Schallfrequenzen in einem Winkel von 60° aussendet. und /war mit einem radialen Abstand von etwa 70 mm zur Abrollfläche.

Unter den Vorteilen der Vorrichtung bleibt noch hervorzuheben, daß die Gefahr der negativen Beeinflussung einer nicht automatischen Kopplung bei der Bildung einer Echo-Abreißzone auf dem Oszilloskop vermieden wird, gleichzeitig aber eine objektive Bewertung des Ausmaßes der Schaden möglich ist. Besonders vorteilhaft ist die LJItraschallkopplung mittels der Vorrichtung deshalb, weil sie durch Kontakt zwischer zwei ebenen Flächen, nämlich der Fläche 14 des Rade« (3 und der ebenen Fläche des Uliraschallgebers 40 er folgt. Der Träger 12 kann selbstverständlich auch zui Kontrolle nicht montierter Achsen an einen der be kannten Verankerungsböcke elastisch angeschlosser werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

SIIi %

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoff-Überprüfung auf Fehlstellen, z. B. Risse, vorzugsweise mittels Ultraschall, an Rädern von Eisenbahnfahrzeugen während des Fahrbetriebs oder anderen sich in Betrieb befindlichen drehenden radförmigen Prüflingen in eingebautem Zustand mit einem gegenüber dem zu prüfenden Rad stillstehenden Träger für ein Abtastgerät, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) für das Abtastgerät (40, 53, 54) in bezug auf das Rad (13) radial verstellbar an einem stillstehenden über die Lauffläche des Rades gestülpten Aufspannbügel (11) befestigt ist, der mittels Rollen (23,25; 24,26; 27,28) an waagrechten und senkrechten Flächen des Rades (13) geführt ist, und daß der Träge^ (12) für das Abtastgerät (40, 53, 54) weiter unter rollender oder gleitender Berührung (34, 35) auf dem Rad (13), vorzugsweise auf dem Radkranz (36), durch in waagerechter und senkrechter Richtung wirkende federnde Vorrichtungen (37; 48, 49) derart elastisch aufgespannt ist, daß das Abtastorgan (54) mit der zu prüfenden Fläche des Rades in Berührung steht.

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

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufspannbügel (11) aus zwei senkrechten Trägern (15, 16) mit Führungsrollen (23, 25; 24, 26), zwei an diesen anschließenden, waagerechten Trägern (19, 20), die in ein Verbindungsstück (21) auslaufen, welches kurzer 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 (13) aufgespannt ist.

<·. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) sich radial in entgegengesetzter Richtung erstreckende Haltearme (31, 32) besitzt, die mittels Gleitklötzen (29, 30) in Längsausnehmungen der senkrechten Träger (15, 16) verstellbar geführt und befestigt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der das Abtastgerät (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.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, 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, in 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.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der auswechselbar! Ultraschallgeber (40) mittels an der Ringscheib< (46) befestigter Stellschrauben (50, 51) unter Zwi schenschaltung von Federn (48,49) gehalten ist