RU201299U1

RU201299U1 - FINDING DEVICE OF A SPEED MOBILE FLAW DETECTOR

Info

Publication number: RU201299U1
Application number: RU2020127752U
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Тарабрин; Евгений Владимирович Юрченко; Павел Валентинович Скворченков; Дмитрий Анатольевич Кононов; Евгений Михайлович Сергеев
Original assignee: Акционерное общество "Фирма ТВЕМА"
Priority date: 2020-08-20
Filing date: 2020-08-20
Publication date: 2020-12-08

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники. Искательное устройство содержит несущий узел и размещенный в его нижней части искательный узел. Несущий узел выполнен в виде жестко соединенных посредством кронштейнов (1) верхней балки (2) и основания (3), в котором выполнены прорези. Искательный узел включает набор блоков (4) ультразвуковых преобразователей (УЗП), установленных посредством разъемных элементов крепления последовательно вдоль продольной осевой линии основания (3) в его прорезях с обеспечением возможности контактирования их рабочей поверхности с поверхностью катания головки рельса. Искательный узел включает пружины (7) сжатия, установленные между каждым из блоков (4) УЗП и верхней балкой (2) посредством закрепленных на нем фиксирующих элементов. Количество пружин (7) сжатия равно количеству блоков (4) УЗП, а закрепление фиксирующих элементов на блоках (4) УЗП выполнено в их центре так, что каждая из пружин (7) сжатия расположена вдоль поперечной центральной оси соответствующего блока (4) УЗП. Относительная длина каждого из блоков (4) УЗП равна величине от 0,030 до 0,032 длины основания (3). Каждый из разъемных элементов крепления блоков (4) УЗП выполнен в виде пары направляющих осей (5), которыми снабжены блоки (4) УЗП на своих торцах, и установленной на основании (3) у каждого из их торцов направляющей пластины (6) с двумя пазами под направляющие оси (5). Искательный узел включает также два размещенных на основании (3) магнитных узла контроля, один из которых расположен у одного из его концов, а другой - у его другого конца с обеспечением возможности намагничивания рельса. Такая конструкция искательного устройства обеспечивает повышение его эксплуатационной эффективности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model belongs to the field of measuring technology. The searching device contains a carrier assembly and a searching assembly located in its lower part. The bearing unit is made in the form of the upper beam (2) and the base (3) rigidly connected by means of brackets (1), in which the slots are made. The search unit includes a set of blocks (4) of ultrasonic transducers (UST) installed by means of detachable fastening elements in series along the longitudinal axial line of the base (3) in its slots with the possibility of contacting their working surface with the rolling surface of the rail head. The search unit includes compression springs (7) installed between each of the SPD blocks (4) and the upper beam (2) by means of fixing elements fixed to it. The number of compression springs (7) is equal to the number of SPD blocks (4), and fixing of the fixing elements on SPD blocks (4) is made in their center so that each of the compression springs (7) is located along the transverse central axis of the corresponding SPD block (4). The relative length of each of the blocks (4) of the SPD is equal to the value from 0.030 to 0.032 of the length of the base (3). Each of the detachable elements for securing the SPD blocks (4) is made in the form of a pair of guide axes (5), which the SPD units (4) are equipped with at their ends, and a guide plate (6) installed on the base (3) at each of their ends with two grooves for the axle guides (5). The search unit also includes two magnetic control units located on the base (3), one of which is located at one of its ends, and the other at its other end, providing the possibility of rail magnetization. This design of the search device provides an increase in its operational efficiency. 3 C.p. f-ly, 1 dwg

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники и может использоваться в скоростных мобильных дефектоскопах для совмещенного ультразвукового и магнитного контроля рельсов.The utility model relates to the field of measuring technology and can be used in high-speed mobile flaw detectors for combined ultrasonic and magnetic testing of rails.

Для поддержания рельсового пути в рабочем состоянии необходим сплошной контроль рельсов. Наиболее эффективно эта задача решается посредством мобильных дефектоскопов, содержащих искательные устройства с блоками ультразвуковых преобразователей и/или магнитными узлами контроля, размещенными на несущем основании искательных устройств. Искательные устройства включают также средства для удержания блоков ультразвуковых преобразователей в заданном положении на поверхности катания головки рельсов. Эксплуатационная эффективность искательных устройств, определяемая в том числе достоверностью (объективностью) и качеством (точностью) контроля при выявлении дефектов рельсов различных типов вне зависимости от состояния рельсового пути, во многом зависит от конструктивных особенностей как самих элементов ультразвукового и магнитного контроля, так и элементов их установки.To maintain the track in working order, continuous monitoring of the rails is required. This problem is most effectively solved by means of mobile flaw detectors containing searching devices with ultrasonic transducer units and / or magnetic control units located on the supporting base of the searching devices. The search devices also include means for holding the ultrasonic transducer units in position on the rolling surface of the rail head. The operational efficiency of searching devices, determined, among other things, by the reliability (objectivity) and quality (accuracy) of control when detecting defects of rails of various types, regardless of the state of the rail track, largely depends on the design features of both the ultrasonic and magnetic control elements themselves and their elements installation.

Известно, например, искательное устройство вагона-дефектоскопа индукционного типа, содержащее катушку, реагирующую на изменение продольной составляющей магнитного поля над рельсом, при этом искательное устройство выполнено в виде индукторной тележки, размещенной под вагоном-дефектоскопом (Гурвич А.К. и др. Неразрушающий контроль рельсов при их эксплуатации и ремонте. М., «Транспорт», 1983, с. 164-166). Это устройство обеспечивает магнитодинамический контроль дефектов рельсов поверхностного и приповерхностного типа в виде продольных и поперечных трещин в головке рельса, в том числе при высоких скоростях вагона-дефектоскопа. Однако дефекты, удаленные от поверхности головки рельса, этим устройством не выявляются.It is known, for example, a search device of an induction-type flaw detector car, containing a coil that responds to a change in the longitudinal component of the magnetic field above the rail, while the search device is made in the form of an inductor trolley placed under the flaw detector car (Gurvich A.K. et al. Nondestructive control of rails during their operation and repair. M., "Transport", 1983, pp. 164-166). This device provides magnetodynamic control of surface and near-surface rail defects in the form of longitudinal and transverse cracks in the rail head, including at high speeds of the flaw detector car. However, defects located far from the rail head surface are not detected by this device.

Широкий набор типов выявляемых дефектов в рельсе обеспечивают искательные устройства ультразвукового контроля.Ultrasonic search devices provide a wide range of types of detected rail defects.

Известно, например, искательное устройство, входящее в состав мобильного дефектоскопа для ультразвукового контроля рельсов, содержащее жестко соединенные штангу и основание, в прорезях которого размещены последовательно три акустических блока с ультразвуковыми преобразователями, и пружинный механизм их прижатия к поверхности катания головки рельса, при этом два акустических блока содержат по два ультразвуковых преобразователя и расположены вдоль продольной осевой линии основания, а третий акустический блок содержит один ультразвуковой преобразователь и расположен со смещением относительно продольной осевой линии основания, устройство содержит также систему подачи на рельс контактирующей жидкости (RU 105248 U1, 2011). Это устройство позволяет эффективно выявлять дефекты в различных областях подошвы рельса при падении на дефекты ультразвуковых волн в плоскости, параллельной или близкой к параллельности продольной плоскости симметрии рельса и перпендикулярной плоскости развития дефекта. При этом выявление дефектов в других областях рельса недостаточно надежно. Конструкция искательного устройства не позволяет достичь высокой степени его центрирования на рельсе, что не позволяет обеспечить достаточную достоверность и качество дефектоскопии.It is known, for example, a search device, which is part of a mobile flaw detector for ultrasonic testing of rails, containing a rigidly connected rod and a base, in the slots of which three acoustic units with ultrasonic transducers are placed in series, and a spring mechanism for pressing them to the rolling surface of the rail head, with two acoustic units contain two ultrasonic transducers and are located along the longitudinal centerline of the base, and the third acoustic unit contains one ultrasonic transducer and is displaced relative to the longitudinal centerline of the base, the device also contains a system for feeding the contacting liquid to the rail (RU 105248 U1, 2011). This device makes it possible to effectively detect defects in various areas of the rail foot when ultrasonic waves fall on the defects in a plane parallel or close to parallelism of the longitudinal plane of rail symmetry and perpendicular to the plane of defect development. At the same time, the detection of defects in other areas of the rail is not reliable enough. The design of the search device does not allow achieving a high degree of its centering on the rail, which does not provide sufficient reliability and quality of flaw detection.

Повысить количество типов выявляемых дефектов в рельсе позволяют устройства совмещенного магнитного и ультразвукового контроля.Devices of combined magnetic and ultrasonic testing allow to increase the number of types of detected defects in the rail.

Известно, например, искательное устройство дефектоскопа совмещенного бесконтактного магнитного и ультразвукового контроля рельсов, содержащее искательную балку с закрепленными на ней тремя рамками ультразвуковых искателей, каждая из которых содержит основание, закрепленное на искательной балке посредством шарнирных рычагов, и связанный с ним механизм подпружинивания, выполненный с использованием пружин растяжения, при этом на концах крайних рамок ультразвуковых искателей закреплены магнитные искатели, устройство содержит также механизм фиксации искательной системы, включающий два пневмоцилиндра, связанных с искательной балкой (RU 2225308 С2, 2004). Это устройство сложно по конструкции и недостаточно надежно в эксплуатации. Его конструкция не обеспечивает высокой прочности подвески ультразвуковых искателей. Использование пружин растяжения не обеспечивает высокую надежность работы механизмов подпружинивания при прохождении дефектоскопом с таким искательным устройством значительных неровностей рельсового пути, например, стрелочных переводов.It is known, for example, a search device for a flaw detector combined non-contact magnetic and ultrasonic control of rails, containing a search beam with three frames of ultrasonic seekers fixed on it, each of which contains a base fixed to the search beam by means of hinged levers, and an associated spring-loaded mechanism made with using tension springs, while magnetic finders are fixed at the ends of the extreme frames of ultrasonic finders, the device also contains a mechanism for fixing the search system, including two pneumatic cylinders connected to the search bar (RU 2225308 C2, 2004). This device is complex in design and not sufficiently reliable in operation. Its design does not provide a high-strength suspension for ultrasonic finders. The use of tension springs does not ensure high reliability of the operation of the spring-loading mechanisms when a flaw detector with such a search device passes significant irregularities of the rail track, for example, turnouts.

Из известных устройств наиболее близким к предложенному является искательное устройство скоростного мобильного дефектоскопа, содержащее несущий узел, выполненный в виде жестко соединенных посредством кронштейнов верхней балки и снабженного прорезями основания, и размещенный в нижней части несущего узла искательный узел, включающий блоки ультразвуковых преобразователей, установленные посредством разъемных элементов крепления последовательно вдоль продольной осевой линии основания в его прорезях с обеспечением возможности контактирования их рабочей поверхности с поверхностью катания головки рельса, и пружины сжатия, установленные между каждым из блоков ультразвуковых преобразователей и верхней балкой посредством закрепленных на них фиксирующих элементов (RU 189379 U9, 2019). Устройство может включать до пяти блоков ультразвуковых преобразователей. Количество используемых в механизмах подпружинивания пружин сжатия в этом устройстве в два раза превышает количество блоков ультразвуковых преобразователей, поскольку для подпружинивания одного блока ультразвуковых преобразователей используется две пружины сжатия. При этом закрепление фиксирующих элементов на поверхности блоков ультразвуковых преобразователей выполнено вблизи их торцов. Каждый из разъемных элементов крепления блоков ультразвуковых преобразователей выполнен в виде одного штырька на соответствующем торце блока ультразвуковых преобразователей и установленного на основании уголка с пазом под этот штырек.Of the known devices, the closest to the proposed one is a search device for a high-speed mobile flaw detector, containing a carrier unit made in the form of an upper beam rigidly connected by means of brackets and a base provided with slots, and a search unit located in the lower part of the carrier unit, including blocks of ultrasonic transducers installed by means of detachable fastening elements sequentially along the longitudinal center line of the base in its slots with the possibility of contacting their working surface with the rolling surface of the rail head, and compression springs installed between each of the ultrasonic transducer blocks and the upper beam by means of fixing elements fixed to them (RU 189379 U9, 2019 ). The device can include up to five ultrasonic transducer blocks. The number of compression springs used in spring loading mechanisms in this device is twice the number of ultrasonic transducer blocks, because two compression springs are used to spring one ultrasonic transducer block. In this case, the fixing of the fixing elements on the surface of the ultrasonic transducer blocks is made near their ends. Each of the detachable fastening elements of the ultrasonic transducers units is made in the form of one pin on the corresponding end of the ultrasonic transducers unit and installed on the base of the corner with a groove for this pin.

Это устройство достаточно надежно. Однако оно имеет недостаточно высокую эксплуатационную эффективность. Выявление ряда дефектов, например, поверхностного типа, этим устройством затруднено вследствие особенностей ультразвуковой дефектоскопии. Отсутствие ограничений в размерах блоков ультразвуковых преобразователей не позволяет увеличить их количество более пяти, что в свою очередь не позволяет реализовать более насыщенную схему прозвучивания рельса и следовательно повысить достоверность контроля. Значительная площадь контакта блоков ультразвуковых преобразователей с рельсом также снижает достоверность ультразвукового контроля из-за влияния состояния рельсового пути (ступеньки в стыках, просадки, смятие торцов рельсов) на работу ультразвуковых преобразователей. Разъемные элементы крепления в этом устройстве не позволяют обеспечить высокую стабильность положения блоков ультразвуковых преобразователей, что снижает качество ультразвукового контроля из-за наличия не проконтролированных участков, возникающих вследствие неблагоприятного воздействия элементов рельсового пути (стрелочные переводы, крестовины и др.). Воздействие пружин сжатия на блоки ультразвуковых преобразователей по их краям не позволяет достичь высокого качества ультразвукового контроля из-за возможной неравномерности нагрузки на ультразвуковые преобразователи при эксплуатации устройства. Наличие значительного количества пружин затрудняет замену блоков ультразвуковых преобразователей.This device is quite reliable. However, it has insufficiently high operational efficiency. Detection of a number of defects, for example, of a surface type, is difficult with this device due to the peculiarities of ultrasonic flaw detection. The absence of restrictions in the sizes of ultrasonic transducers blocks does not allow increasing their number to more than five, which, in turn, does not allow implementing a more saturated rail sounding scheme and, consequently, increasing the control reliability. A significant contact area of the ultrasonic transducer blocks with the rail also reduces the reliability of ultrasonic testing due to the influence of the state of the rail track (steps in the joints, subsidence, crushing of the rail ends) on the operation of the ultrasonic transducers. The detachable fastening elements in this device do not allow for high stability of the position of the ultrasonic transducers, which reduces the quality of ultrasonic testing due to the presence of uncontrolled sections arising from the unfavorable effect of the elements of the railroad track (turnouts, crosses, etc.). The impact of compression springs on the ultrasonic transducer blocks along their edges does not allow achieving high quality ultrasonic testing due to the possible uneven load on the ultrasonic transducers during device operation. The presence of a significant number of springs makes it difficult to replace the ultrasonic transducer blocks.

Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является создание искательного устройства мобильного ультразвукового дефектоскопа, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в повышении эксплуатационной эффективности искательного устройства скоростного мобильного дефектоскопа, в том числе за счет расширения типов выявляемых дефектов и повышения достоверности и качества контроля.The technical problem solved by the utility model is the creation of a search device for a mobile ultrasonic flaw detector, devoid of the shortcomings of the prototype. The technical result provided by the utility model consists in increasing the operational efficiency of the search device of a high-speed mobile flaw detector, including by expanding the types of detected defects and increasing the reliability and quality of control.

Это достигается тем, что в искательном устройстве скоростного мобильного дефектоскопа, содержащем несущий узел, выполненный в виде жестко соединенных посредством кронштейнов верхней балки и снабженного прорезями основания, и размещенный в нижней части несущего узла искательный узел, включающий блоки ультразвуковых преобразователей, установленные посредством разъемных элементов крепления последовательно вдоль продольной осевой линии основания в его прорезях с обеспечением возможности контактирования их рабочей поверхности с поверхностью катания головки рельса, и пружины сжатия, установленные между каждым из блоков ультразвуковых преобразователей и верхней балкой посредством закрепленных на них фиксирующих элементов, количество пружин сжатия выбрано равным количеству блоков ультразвуковых преобразователей, закрепление фиксирующих элементов на блоках ультразвуковых преобразователей выполнено в их центре так, что каждая из пружин сжатия расположена вдоль поперечной центральной оси соответствующего блока ультразвуковых преобразователей, относительная длина каждого из блоков ультразвуковых преобразователей выбрана равной величине от 0,030 до 0,032 длины основания, каждый из разъемных элементов крепления блоков ультразвуковых преобразователей выполнен в виде пары направляющих осей, которыми снабжены блоки ультразвуковых преобразователей на своих торцах, и установленной на основании у каждого из торцов блоков ультразвуковых преобразователей направляющей пластины с двумя пазами под направляющие оси, а искательный узел включает два размещенных на основании магнитных узла контроля, один из которых расположен у одного из его концов, а другой - у его другого конца с обеспечением возможности намагничивания рельса. Каждый из блоков ультразвуковых преобразователей может содержать один пьезоэлектрический преобразователь. Каждый из фиксирующих элементов, закрепленных на верхней балке, может быть выполнен в виде снабженной верхним улавливающим конусом направляющей, а каждый из фиксирующих элементов, закрепленных на соответствующем блоке ультразвуковых преобразователей - в виде нижнего улавливающего конуса. Каждый из магнитных узлов контроля может быть выполнен в виде магнитоиндукционной катушки.This is achieved by the fact that in the search device of a high-speed mobile flaw detector containing a carrier unit made in the form of an upper beam rigidly connected by means of brackets and a base provided with slots, and a search unit located in the lower part of the carrier unit, including blocks of ultrasonic transducers installed by means of detachable fastening elements sequentially along the longitudinal centerline of the base in its slots with the possibility of contacting their working surface with the rolling surface of the rail head, and compression springs installed between each of the ultrasonic transducer blocks and the upper beam by means of fixing elements fixed to them, the number of compression springs is chosen equal to the number of blocks ultrasonic transducers, fixing the fixing elements on the ultrasonic transducer blocks is made in their center so that each of the compression springs is located along the transverse central axis of the corresponding the unit of ultrasonic transducers, the relative length of each of the units of ultrasonic transducers is chosen equal to a value from 0.030 to 0.032 of the base length, each of the detachable fastening elements of the ultrasonic transducers is made in the form of a pair of guide axes with which the units of ultrasonic transducers are equipped at their ends, and installed on the base at each of the ends of the ultrasonic transducer blocks there is a guide plate with two grooves for the guide axes, and the search unit includes two magnetic control units located on the base, one of which is located at one of its ends, and the other at its other end, with the possibility of rail magnetization ... Each of the ultrasonic transducer blocks can contain one piezoelectric transducer. Each of the fixing elements fixed on the upper beam can be made in the form of a guide provided with an upper catching cone, and each of the fixing elements fixed on the corresponding unit of ultrasonic transducers - in the form of a lower catching cone. Each of the magnetic control units can be made in the form of a magnetic induction coil.

Указанный технический результат обеспечивается в рамках реализации назначения всей совокупностью существенных признаков, представленной в формуле полезной модели, каждый признак которой необходим, а вместе они достаточны для решения указанной технической проблемы. Составные части (конструктивные элементы) искательного устройства скоростного мобильного дефектоскопа соединяются посредством сборочных операций с образованием единой конструкции на предприятии-изготовителе, что обеспечивает конструктивное единство и реализацию устройством его функционального назначения. Поэтому заявленное устройство представляет собой одно устройство, составные части которого, характеризуемые соответствующими существенными признаками, находятся в функционально-конструктивном единстве.The specified technical result is provided within the framework of the implementation of the appointment by the entire set of essential features presented in the formula of the utility model, each feature of which is necessary, and together they are sufficient to solve the specified technical problem. The constituent parts (structural elements) of the search device of the high-speed mobile flaw detector are connected by means of assembly operations with the formation of a single structure at the manufacturer, which ensures the structural unity and implementation of the device's functional purpose. Therefore, the claimed device is a single device, the components of which, characterized by the corresponding essential features, are in functional and structural unity.

На чертеже показан общий вид части искательного устройства скоростного мобильного дефектоскопа.The drawing shows a general view of a part of the search device of a high-speed mobile flaw detector.

Искательное устройство скоростного мобильного дефектоскопа содержит несущий узел и размещенный в его нижней части искательный узел. Несущий узел выполнен в виде жестко соединенных посредством кронштейнов 1 верхней балки 2 и основания 3, выполненного преимущественно в форме лыжи. Искательный узел включает установленные в выполненных в основании 3 прорезях (на чертеже не показаны) блоки 4 ультразвуковых преобразователей в количестве преимущественно семи. Ультразвуковые преобразователи выполнены преимущественно пьезоэлектрическими. Каждый блок 4 ультразвуковых преобразователей содержит, например, один пьезоэлектрический преобразователь. Блоки 4 ультразвуковых преобразователей установлены последовательно вдоль продольной осевой линии основания 3 с обеспечением возможности контактирования их рабочей поверхности с поверхностью катания головки рельса. Относительная длина каждого из блоков 4 ультразвуковых преобразователей выбрана равной величине от 0,030 до 0,032 длины основания 3. При длине основания (длине лыжи) равном 960 мм, длина каждого из блоков 4 ультразвуковых преобразователей (длина контактной площадки) может составлять 30 мм. Установка блоков 4 ультразвуковых преобразователей выполнена посредством разъемных элементов. Каждый из них выполнен в виде пары направляющих осей 5, которыми снабжены блоки 4 ультразвуковых преобразователей на своих торцах, и установленной на основании 3 у каждого из торцов блоков 4 ультразвуковых преобразователей направляющей пластины 6 с двумя пазами под направляющие оси. Искательный узел содержит пружины 7 сжатия, установленные между каждым из блоков 4 ультразвуковых преобразователей и верхней балкой 2 посредством закрепленных на них фиксирующих элементов. Количество пружин 7 сжатия выбрано равным количеству блоков 4 ультразвуковых преобразователей, а закрепление фиксирующих элементов на блоках 4 ультразвуковых преобразователей выполнено в их центре так, что каждая из пружин 7 сжатия расположена вдоль поперечной центральной оси соответствующего блока 4 ультразвуковых преобразователей. Каждый из фиксирующих элементов, закрепленных на верхней балке, выполнен, например, в виде снабженной верхним улавливающим конусом направляющей, а каждый из фиксирующих элементов, закрепленных на соответствующем блоке 4 ультразвуковых преобразователей, выполнен в виде нижнего улавливающего конуса (на чертеже не показаны). Искательный узел преимущественно снабжен узлом подачи на поверхность катания головки рельса контактирующей жидкости, при этом у каждого из торцов блоков 4 ультразвуковых преобразователей размещен элемент 8 подачи контактирующей жидкости. Искательный узел включает также два размещенных на основании 3 магнитных узлах контроля, один из которых расположен у одного из концов основания 3, а другой - у его другого конца с обеспечением возможности намагничивания рельса. Каждый из магнитных узлов контроля выполнен, например, в виде магнитоиндукционной катушки 9, которая преимущественно представляет собой диэлектрическую подложку с намотанными на нее витками проволоки, размещенную в герметичном корпусе. Магнитоиндукционные катушки 9 подключены к источнику постоянного тока (на чертеже не показан). Блоки 4 ультразвуковых преобразователей и магнитные узлы контроля выполнены с обеспечением возможности их подключения к электронному модулю дефектоскопа (на чертеже не показан).The search device of a high-speed mobile flaw detector contains a carrier unit and a search unit located in its lower part. The carrier unit is made in the form of rigidly connected by means of brackets 1 of the upper beam 2 and the base 3, made mainly in the form of a ski. The search unit includes units 4 of ultrasonic transducers installed in the slots (not shown in the drawing) in the base 3, in the amount of mainly seven. Ultrasonic transducers are mainly piezoelectric. Each ultrasonic transducer unit 4 contains, for example, one piezoelectric transducer. Blocks 4 of ultrasonic transducers are installed in series along the longitudinal axial line of the base 3 with the possibility of contacting their working surface with the rolling surface of the rail head. The relative length of each of the ultrasonic transducer blocks 4 is selected to be from 0.030 to 0.032 of the base length 3. With the base length (ski length) equal to 960 mm, the length of each of the ultrasonic transducer blocks 4 (contact pad length) can be 30 mm. Installation of blocks 4 of ultrasonic transducers is made by means of detachable elements. Each of them is made in the form of a pair of guide axes 5, which are equipped with blocks 4 of ultrasonic transducers at their ends, and a guide plate 6 installed on the base 3 at each of the ends of blocks 4 of ultrasonic transducers with two grooves for the guide axes. The search unit contains compression springs 7 installed between each of the ultrasonic transducer units 4 and the upper beam 2 by means of fixing elements attached to them. The number of compression springs 7 is selected equal to the number of ultrasonic transducer blocks 4, and fixing of the fixing elements on the ultrasonic transducer blocks 4 is made in their center so that each of the compression springs 7 is located along the transverse central axis of the corresponding ultrasonic transducer block 4. Each of the fixing elements fixed on the upper beam is made, for example, in the form of a guide provided with an upper catching cone, and each of the fixing elements fixed on the corresponding unit 4 of ultrasonic transducers is made in the form of a lower catching cone (not shown in the drawing). The search unit is preferably equipped with a unit for supplying the contacting liquid to the rolling surface of the rail head, and at each of the ends of the ultrasonic transducer units 4 there is an element 8 for supplying the contacting liquid. The search unit also includes two magnetic control units located on the base 3, one of which is located at one of the ends of the base 3, and the other at its other end, providing the possibility of rail magnetization. Each of the magnetic control units is made, for example, in the form of a magnetic induction coil 9, which is preferably a dielectric substrate with coils of wire wound on it, placed in a sealed housing. Magnetic induction coils 9 are connected to a direct current source (not shown in the drawing). Blocks 4 ultrasonic transducers and magnetic control units are made with the possibility of connecting them to the electronic module of the flaw detector (not shown in the drawing).

Искательное устройство скоростного мобильного дефектоскопа используется преимущественно в составе скоростного вагона-дефектоскопа. Перед началом работы устанавливают необходимый зазор между основанием 3 искательного устройства и головкой рельса. Блоки 4 ультразвуковых преобразователей в рабочем состоянии располагаются на поверхности катания головки рельса, прижимаются к ней с помощью пружин 7 сжатия и передвигаются вдоль рельса при движении вагона. При этом на поверхность катания головки рельса может подаваться контактирующая жидкость. На ультразвуковые преобразователи искательного устройства подается импульсное напряжение, вырабатываемое соответствующими блоками электронного модуля дефектоскопа, в результате чего в рельс излучаются в импульсном режиме лучи ультразвуковых волн, а переотраженные от дефектов рельса лучи ультразвуковых волн принимаются ультразвуковыми преобразователями, которые вырабатывают электрические сигналы, передающиеся в соответствующие блоки электронного модуля дефектоскопа для обработки и визуализации. Одновременно с работой блоков 4 ультразвуковых преобразователей работают магнитные узлы контроля, магнитное поле которых при передвижении устройства вызывает намагничивание рельса. При намагничивании рельса в нем возникают вихревые токи, позволяющие выявить поверхностные и приповерхностные дефекты рельса за счет возникновения местного изменения магнитного поля. Электрические сигналы, вызываемые магнитодинамическим полем дефектов, также передаются в соответствующие блоки электронного модуля дефектоскопа для обработки и визуализации. Выполнение несущего узла в виде жестко соединенных верхней балки 2 и основания 3 обеспечивает высокую точность центрирования искательного устройства на рельсе. Это также обеспечивает высокую прочность искательного устройства. Использование пружин сжатия 7 обеспечивает надежное и с постоянным усилием прижатие блоков 4 ультразвуковых преобразователей к рельсу. Закрепление фиксирующих элементов с пружинами 7 сжатия по центру блоков 4 ультразвуковых преобразователей повышает качество контроля, поскольку усилие от пружин 7 сжатия приложено непосредственно по центру блоков 4 ультразвуковых преобразователей, что снижает влияние на работу ультразвуковых преобразователей изменений нагрузки при различных условиях эксплуатации. При этом использование одной пружины 7 сжатия для подпружинивания каждого из блоков 4 ультразвуковых преобразователей упрощает конструкцию устройства и упрощает его обслуживание при эксплуатации, облегчая и ускоряя замену блоков 4 ультразвуковых преобразователей. Выбор длины каждого из блоков 4 ультразвуковых преобразователей в зависимости от длины основания 3 так, что эти величины находятся в соотношении от 0,030 до 0,032, позволяет увеличить количество размещаемых на основании 3 блоков 4 ультразвуковых преобразователей, что обеспечивает более насыщенную схему прозвучивания рельса и поэтому позволяет увеличить количество типов выявляемых дефектов рельсов и повысить достоверность ультразвукового контроля. Оптимальные значения указанного соотношения определены эмпирически. При значении менее 0,030 становится затруднительным конструктивно обеспечить выполнение ультразвуковых преобразователей с минимальной длиной. Выбор значения выше 0,032 привел бы к снижению достигаемого эффекта. Кроме того, фактическое уменьшение длины блоков 4 ультразвуковых преобразователей при выполнении указанного условия обеспечивает меньшую площадь контакта рабочей поверхности ультразвуковых преобразователей с рельсом, что повышает качество ультразвукового контроля вследствие снижения влияния на процесс контроля состояния рельсового пути. Выполнение разъемных элементов крепления блоков 4 ультразвуковых преобразователей с использованием пар направляющих осей 6 и соответствующих им направляющих пластин 7 с пазами повышает устойчивость блоков 4 ультразвуковых преобразователей к неблагоприятным воздействиям элементов рельсового пути, что уменьшает количество непроконтролированных участков рельсов. Такая конструкция разъемных элементов крепления также повышает качество ультразвукового контроля. Наличие магнитных узлов контроля позволяет эффективно выявлять поверхностные и приповерхностные дефекты рельсов, контроль которых ультразвуковым методом может быть затруднен, что повышает количество типов выявляемых дефектов. При этом обеспечивается высокая степень качества и достоверности контроля, поскольку на работу магнитных узлов контроля не оказывает влияния состояние окружающей среды и рельсового пути. Хотя для реализации магнитного контроля может быть достаточно одного магнитного узла контроля, использование двух таких узлов, размещенных указанным выше образом, позволяет повысить надежность контроля и обеспечивает унификацию искательного устройства с точки зрения удобства его использования на обеих сторонах мобильного дефектоскопа. Таким образом, искательное устройство скоростного мобильного дефектоскопа обладает высокой эксплуатационной эффективностью, оно позволяет обнаруживать с использованием ультразвукового и магнитного контроля все основные типы поверхностных и скрытых дефектов в рельсах с обеспечением высокой достоверности и высокого качества контроля.The search device of a high-speed mobile flaw detector is used mainly as part of a high-speed flaw detector car. Before starting work, set the required gap between the base 3 of the search device and the rail head. Blocks 4 of ultrasonic transducers in working condition are located on the rolling surface of the rail head, pressed against it by means of compression springs 7 and move along the rail when the car is moving. In this case, the contacting liquid can be supplied to the rolling surface of the rail head. A pulse voltage is applied to the ultrasonic transducers of the search device, generated by the corresponding units of the electronic module of the flaw detector, as a result of which ultrasonic waves are emitted into the rail in a pulsed mode, and the ultrasonic waves reflected from the rail defects are received by ultrasonic transducers that generate electrical signals that are transmitted to the corresponding units flaw detector electronic module for processing and visualization. Simultaneously with the operation of blocks 4 of ultrasonic transducers, magnetic control units operate, the magnetic field of which, when the device moves, causes the rail to magnetize. When the rail is magnetized, eddy currents arise in it, which make it possible to identify surface and near-surface rail defects due to the occurrence of a local change in the magnetic field. Electrical signals caused by the magnetodynamic field of defects are also transmitted to the corresponding blocks of the electronic module of the flaw detector for processing and visualization. The implementation of the bearing assembly in the form of rigidly connected upper beam 2 and base 3 ensures high accuracy of centering of the search device on the rail. This also provides the finder with high strength. The use of compression springs 7 ensures reliable and constant force pressing of the ultrasonic transducer units 4 to the rail. Fixing the fixing elements with compression springs 7 in the center of the ultrasonic transducer blocks 4 improves the quality of control, since the force from the compression springs 7 is applied directly to the center of the ultrasonic transducer blocks 4, which reduces the effect of load changes on the operation of the ultrasonic transducers under various operating conditions. At the same time, the use of one compression spring 7 for springing each of the ultrasonic transducer units 4 simplifies the design of the device and simplifies its maintenance during operation, facilitating and accelerating the replacement of the ultrasonic transducer units 4. The choice of the length of each of the blocks 4 of ultrasonic transducers, depending on the length of the base 3 so that these values are in the ratio from 0.030 to 0.032, makes it possible to increase the number of ultrasonic transducers placed on the base 3 of the blocks 4, which provides a more saturated sounding scheme of the rail and therefore allows to increase the number of types of detected rail defects and increase the reliability of ultrasonic testing. The optimal values of this ratio are determined empirically. When the value is less than 0.030, it becomes difficult to constructively ensure the implementation of ultrasonic transducers with a minimum length. Choosing a value higher than 0.032 would lead to a decrease in the achieved effect. In addition, the actual reduction in the length of the blocks 4 of ultrasonic transducers when this condition is met provides a smaller contact area of the working surface of the ultrasonic transducers with the rail, which improves the quality of ultrasonic testing due to a decrease in the effect on the process of monitoring the state of the rail track. The implementation of detachable elements of fastening blocks 4 of ultrasonic transducers using pairs of guide axes 6 and the corresponding guide plates 7 with grooves increases the resistance of blocks 4 of ultrasonic transducers to the adverse effects of elements of the rail track, which reduces the number of uncontrolled sections of the rails. This design of the split fasteners also improves the quality of ultrasonic testing. The presence of magnetic control units makes it possible to effectively detect surface and near-surface defects of rails, the control of which can be difficult by the ultrasonic method, which increases the number of types of detected defects. At the same time, a high degree of quality and reliability of control is ensured, since the operation of magnetic control units is not influenced by the state of the environment and the track. Although one magnetic control unit may be sufficient to implement magnetic testing, the use of two such units, located in the above manner, improves the reliability of testing and ensures the unification of the searching device in terms of ease of use on both sides of the mobile flaw detector. Thus, the search device of a high-speed mobile flaw detector has high operational efficiency, it allows detecting, using ultrasonic and magnetic testing, all the main types of surface and hidden defects in rails, ensuring high reliability and high quality of testing.

Опытный образец искательного устройства реализован и испытан в составе скоростного вагона-дефектоскопа «СПРИНТЕР» (АО «Фирма ТВЕМА», г. Москва) на скоростях до 120 км/час. При этом результаты испытаний подтверждают указанный технический результат. Подтверждено, что это искательное устройство обеспечивает выявление всех основных типов дефектов рельсов, предусмотренных нормативными документами, принятыми в Российской Федерации (Инструкция «Дефекты рельсов. Классификация, каталог и параметры дефектных и остродефектных рельсов», утвержденная распоряжением ОАО «РЖД» 23 октября 2014 г., № 2499р).The prototype of the searching device was implemented and tested as part of the SPRINTER high-speed flaw detector car (JSC TVEMA, Moscow) at speeds up to 120 km / h. Moreover, the test results confirm the specified technical result. It was confirmed that this search device ensures the detection of all the main types of rail defects provided for by the regulatory documents adopted in the Russian Federation (Instruction "Rail defects. Classification, catalog and parameters of defective and acutely defective rails", approved by the order of Russian Railways on October 23, 2014 No. , No. 2499r).

Искательное устройство скоростного мобильного дефектоскопа, выполненное в соответствии с полезной моделью, обладает более высокой эксплуатационной эффективностью по сравнению с аналогичными известными. Оно надежно и просто в эксплуатации, обеспечивает контроль дефектов различной природы в рельсах при передвижении мобильного дефектоскопа на высоких скоростях и при различных условиях эксплуатации с достижением высоких достоверности и качества контроля.The search device of a high-speed mobile flaw detector, made in accordance with the utility model, has a higher operational efficiency in comparison with similar known ones. It is reliable and easy to operate, provides control of defects of various nature in the rails when moving a mobile flaw detector at high speeds and under various operating conditions with the achievement of high reliability and quality of control.

Claims

1. A search device of a high-speed mobile flaw detector, containing a carrier unit made in the form of a base rigidly connected by means of brackets and provided with slots, and a search unit located in the lower part of the carrier unit, including blocks of ultrasonic transducers installed by means of detachable fasteners in series along the longitudinal axial base lines in its slots with the possibility of contacting their working surface with the rolling surface of the rail head, and compression springs installed between each of the ultrasonic transducer blocks and the upper beam by means of fixing elements fixed to them, characterized in that the number of compression springs is chosen equal to the number of blocks ultrasonic transducers, fixing the fixing elements on the ultrasonic transducer blocks is made in their center so that each of the compression springs is located along the transverse central axis of the corresponding the unit of ultrasonic transducers, the relative length of each of the units of ultrasonic transducers is selected equal to a value from 0.030 to 0.032 of the base length, each of the detachable fastening elements of the units of ultrasonic transducers is made in the form of a pair of guide axes with which the units of ultrasonic transducers are equipped at their ends and installed on the base at each of the ends of the ultrasonic transducer blocks there is a guide plate with two grooves for the guide axes, and the search unit includes two magnetic control units located on the base, one of which is located at one of its ends, and the other at its other end, with the possibility of rail magnetization ...

2. The searching device according to claim. 1, characterized in that each of the ultrasonic transducer units contains one piezoelectric transducer.

3. The searching device according to claim 1, characterized in that each of the fixing elements fixed on the upper beam is made in the form of a guide provided with an upper catching cone, and each of the fixing elements fixed on the corresponding block of ultrasonic transducers is made in the form of a lower catching cone.

4. The searching device according to claim 1, characterized in that each of the magnetic control units is made in the form of a magnetic induction coil.