RU222474U1 - Измерительно-следящее устройство мобильного ультразвукового дефектоскопа - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к областям рельсовой техники и ультразвукового контроля дефектов. Измерительно-следящее устройство мобильного ультразвукового дефектоскопа содержит основной следящий узел, включающий два параллелограммных маятниковых подвеса (1) поперечного качания со связанными с ними постоянными магнитами (2), два пневмоцилиндра (3) и связанную с ними искательную балку (4), и расположенный на искательной балке (4) основной измерительный узел, включающий ультразвуковые преобразователи. Оно содержит также выполненные идентично основным дополнительные следящий и измерительный узлы. Каждый из следящих узлов содержит выполненную с обеспечением возможности установки на буксы (6) соответствующих колесных пар (7) мобильного ультразвукового дефектоскопа несущую балку (5). Несущие балки (5) основного и дополнительного следящих узлов расположены взаимно параллельно и связаны между собой посредством соединенных с ними шарнирно двух поперечных балок (8). Параллелограммные маятниковые подвесы (1) поперечного качания размещены на поперечных балках (8). Каждый из измерительных узлов выполнен в виде двух измерительных колес (9), заполненных контактирующей с ультразвуковыми преобразователями контактной жидкостью и имеющих гибкий цилиндрический поверхностный элемент, прозрачный для ультразвукового излучения. Каждое из измерительных колес (9) размещено на рычаге (13), один конец которого закреплен на соответствующей искательной балке (4), а другой соединен со штоком пневмоцилиндра (3), закрепленного на этой искательной балке (4). Такое выполнение измерительно-следящего устройства обеспечивает повышение его эксплуатационной эффективности. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к областям рельсовой техники и ультразвукового контроля дефектов в твердых телах и может использоваться в мобильных ультразвуковых дефектоскопах для контроля дефектов в рельсах.

В целях обеспечения безопасности эксплуатации транспортных средств железной дороги и метрополитена рельсы железнодорожного полотна и метрополитена подлежат систематической проверке на наличие внутренних и поверхностных дефектов. В процессе эксплуатации рельсы проверяются на наличие дефектов преимущественно с помощью мобильных средств ультразвуковой дефектоскопии. Основными узлами мобильных ультразвуковых дефектоскопов, определяющих качество контроля дефектов в рельсах, являются следящий и содержащий ультразвуковые преобразователи измерительный узлы, образующие измерительно-следящее (искательное) устройство. Поэтому является актуальным создание измерительно-следящих устройств, обладающих высокой эксплуатационной эффективностью, обеспечивающих высокое качество контроля дефектов в рельсах, в том числе на участках рельсов, прилегающих к стыку, с исключением пропуска дефектов.

Известно, например, измерительно-следящее устройство мобильного ультразвукового 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 измерительный узел в виде блоков ультразвуковых преобразователей, установленных 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 201299 U1, 2020). Конструкция измерительного узла в этом устройстве не позволяет достичь высокого качества контроля дефектов в рельсах, поскольку при движении мобильного дефектоскопа скользящий по рельсу измерительный узел, имея большую площадь контактирования с поверхностью рельса, не обеспечивает контроль значительного участка рельса после прохождения дефектов в виде вертикальных неровностей, особенно ступенек в стыках. При этом, чем выше скорость движения, тем большим оказывается непроверенный участок рельса. Поэтому это устройство недостаточно эффективно в эксплуатации.

Повышение эксплуатационной эффективности измерительно-следящих устройств, в том числе за счет повышения качества контроля дефектов в рельсах, может достигаться при уменьшении площади контактирования измерительного узла с поверхностью рельса и повышении плавности прохождения неровностей в рельсовой нити, в том числе ступенек в стыках.

Известен, например, измерительный узел мобильного ультразвукового дефектоскопа, выполненный в виде двух расположенных последовательно вдоль оси, совпадающей с продольной осью рельса, жестко закрепленных на опорах измерительных колес, при этом в каждом из них размещены ультразвуковые преобразователи, каждое из них заполнено контактной (соединительной) жидкостью и снабжено гибким цилиндрическим, прозрачным для ультразвукового излучения поверхностным элементом, предназначенным для контакта качения вдоль контролируемого рельса (US 4174636 А, 1979). Однако, из-за жесткого закрепления измерительных колес, при прохождении вертикальных неровностей рельсового пути необходимый контакт с контролируемым рельсом может нарушаться, что снижает надежность работы такого измерительного узла.

Из известных устройств наиболее близким к предложенному является измерительно-следящее устройство мобильного ультразвукового дефектоскопа, содержащее основной следящий узел, включающий два параллелограммных маятниковых подвеса поперечного качания со связанными с ними постоянными магнитами, два пневмоцилиндра и связанную с ними искательную балку, и расположенный на искательной балке основной измерительный узел, включающий ультразвуковые преобразователи (RU 2635813 С2, 2012). Ультразвуковые преобразователи в измерительном узле этого устройства при эксплуатации устройства в составе мобильного ультразвукового дефектоскопа скользят по поверхности контролируемого рельса. Однако при прохождении вертикальных неровностей, например, ступенек стыков рельсов, не обеспечивается контроль прилегающих к вертикальной неровности участков рельса, в результате чего в рельсах имеются непроверенные участки. Это снижает качество контроля дефектов в рельсах. Размещение маятниковых подвесов продольного качания на подвесной центрирующей балке в этом устройстве не позволяет обеспечить высокую надежность устройства и достичь высокого качества контроля дефектов в рельсах, поскольку в этом устройстве не обеспечивается надежное неизменное положение измерительного узла над продольной осью контролируемого рельса. Кроме того, скольжение ультразвуковых преобразователей по поверхности рельса вызывает их повышенный износ, что сокращает срок их службы при эксплуатации измерительно-следящего устройства и снижает его надежность. Поэтому это измерительно-следящее устройство мобильного ультразвукового дефектоскопа имеет недостаточную эксплуатационную эффективность.

Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в создании измерительно-следящего устройства мобильного ультразвукового дефектоскопа, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, состоит в повышении эксплуатационной эффективности измерительно-следящего устройства мобильного ультразвукового дефектоскопа, в том числе за счет повышения качества контроля дефектов в рельсах.

Это достигается тем, что измерительно-следящее устройство мобильного ультразвукового дефектоскопа, содержащее основной следящий узел, включающий два параллелограммных маятниковых подвеса поперечного качания со связанными с ними постоянными магнитами, два пневмоцилиндра и связанную с ними искательную балку, и расположенный на искательной балке основной измерительный узел, включающий ультразвуковые преобразователи, содержит выполненные идентично основным дополнительные следящий и измерительный узлы, при этом каждый из следящих узлов содержит выполненную с обеспечением возможности установки на буксы соответствующих колесных пар мобильного ультразвукового дефектоскопа несущую балку, несущая балка основного следящего узла и несущая балка дополнительного следящего узла расположены взаимно параллельно и связаны между собой посредством соединенных с ними шарнирно двух поперечных балок, параллелограммные маятниковые подвесы поперечного качания размещены на поперечных балках, каждый из измерительных узлов выполнен в виде двух измерительных колес, заполненных контактирующей с ультразвуковыми преобразователями контактной жидкостью и имеющих гибкий цилиндрический поверхностный элемент, прозрачный для ультразвукового излучения, а каждое из измерительных колес размещено на рычаге, один конец которого закреплен на соответствующей искательной балке, а другой соединен со штоком пневмоцилиндра, закрепленного на этой искательной балке. Шарнирное соединение несущих балок с поперечными балками может быть выполнено посредством параллельных продольной оси несущих балок четырех осей, каждая из которых размещена в закрепленном на резинометаллической втулке, расположенной соответствующей несущей балке кронштейне.

Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков, представленной в формуле полезной модели, каждый признак которой необходим, а вместе они достаточны для решения указанной технической проблемы и для достижения указанного технического результата. Заявленное измерительно-следящее устройство мобильного ультразвукового дефектоскопа представляет собой одно устройство, конструктивные элементы которого, характеризуемые соответствующими существенными признаками, находятся в конструктивном единстве и функционально взаимосвязаны (находятся в конструктивно-функциональном единстве). Их совместное использование привело к созданию нового устройства с указанным техническим результатом. Все конструктивные элементы устройства объединены в единую конструкцию и при его изготовлении соединяются между собой сборочными операциями на предприятии-изготовителе.

На фиг. 1 показан вид снизу на измерительно-следящее устройство, установленное на мобильном ультразвуковом дефектоскопе. Фиг. 2 иллюстрирует выполнение шарнирного соединения несущей и поперечной балок устройства.

Измерительно-следящее устройство мобильного ультразвукового дефектоскопа содержит основной следящий узел и основной измерительный узел и выполненные идентично им дополнительный следящий узел и дополнительный измерительный узел. Основные следящий и измерительный узлы образуют основной искательный узел, а дополнительные следящий и измерительный узлы - дополнительный искательный узел. Каждый из следящих узлов включает два параллелограммных маятниковых подвеса 1 поперечного качания со связанными с ними постоянными магнитами 2, два пневмоцилиндра 3 и связанную с ними искательную балку 4. Каждый из постоянных магнитов 2 может быть выполнен, например, в виде двух магнитов с параллельными продольными магнитными осями и полюсами, обращенными в противоположные стороны. Постоянные магниты 2 могут быть закреплены непосредственно на параллелограммных маятниковых подвесах 1 поперечного качания или на связанных с ними параллелограммных маятниковых подвесах продольного качания (на чертежах не показаны). Каждый из следящих узлов содержит также несущую балку 5, выполненную с обеспечением возможности установки на буксы 6 соответствующих колесных пар 7. Несущие балки 5 основного и дополнительного следящих узлов расположены взаимно параллельно и связаны между собой посредством соединенных с ними шарнирно двух поперечных балок 8. При этом параллелограммные маятниковые подвесы 1 поперечного качания размещены на поперечных балках 8. Шарнирное соединение несущих балок 5 с поперечными балками 8 может быть выполнено, например, посредством четырех осей 9, параллельных продольной оси несущих балок 5. Каждая из четырех осей 9 может быть размещена в резинометаллической втулке (сайлентблоке) 10, расположенной в кронштейне 11, закрепленном на соответствующей несущей балке 5. Каждый из измерительных узлов размещен на соответствующей искательной балке 4 и включает ультразвуковые преобразователи (на чертежах не показаны). Каждый из измерительных узлов выполнен в виде двух измерительных колес 12. Каждое из измерительных колес 12 заполнено контактирующей с ультразвуковыми преобразователями жидкостью, например, этиленгликолем, и имеет гибкий цилиндрический поверхностный элемент (шину), прозрачный для ультразвукового излучения (на чертежах не отражено). В качестве материала этого элемента может использоваться, например, полиуретан Силагерм 6090. Ультразвуковые преобразователи в измерительных колесах 12, например, скомпонованы в блок, установленный на оси вращения измерительного колеса.

Каждое из измерительных колес 12 размещено на рычаге 13, один конец которого закреплен на соответствующей искательной балке 4, а другой соединен со штокам пневмоцилиндра 3, закрепленного на этой искательной балке 4. В качестве пневмоцилиндров 3 могут использоваться, например, пневмоцилиндры типа Camozzi 61M2Y050A0025. Ультразвуковые преобразователи в измерительно-следящем устройстве выполнены с обеспечением возможности подключения к электронному блоку управления и контроля, размещенного в мобильном ультразвуковом дефектоскопе (на чертежах не показано).

Измерительно-следящее устройство устанавливают на буксы 6 колесных пар 7 ходовой (или специализированной дефектоскопной) тележки мобильного ультразвукового дефектоскопа. Искательные узлы измерительно-следящего устройства приводятся в рабочее положение так, что измерительные колеса 12 устанавливаются на поверхность катания головки соответствующего рельса. При перемещении измерительно-следящего устройства в составе мобильного ультразвукового дефектоскопа по рельсовому пути, в электронном блоке управления и контроля вырабатываются импульсные сигналы, подаваемые на ультразвуковые преобразователи. При этом в рельсы излучаются в импульсном режиме прошедшие сквозь гибкий цилиндрический поверхностный элемент измерительных колес 12 лучи ультразвуковых волн. Отраженные от дефектов в рельсах лучи ультразвуковых волн принимаются соответствующими ультразвуковыми преобразователями, электрические сигналы от которых поступают в электронный блок управления и контроля для наблюдения и идентификации обнаруженных дефектов. При этом основные следящий и измерительный узлы, образующие основной искательный узел, обеспечивают контроль дефектов в одной из рельсовых нитей рельсового пути, а дополнительные следящий и измерительный узел, образующие дополнительный искательный узел - в другой рельсовой нити рельсового пути. Одновременный контроль обеих рельсовых нитей с использованием одного измерительно-следящего устройства более эффективен по сравнению с использованием для этого двух отдельных измерительно-следящих устройств. В процессе движения мобильного ультразвукового дефектоскопа измерительно-следящим устройством осуществляется постоянное слежение за поверхностью рельсов и центрирование искательных балок 4 постоянными магнитами 2. Возникающая при перемещении измерительно-следящего устройства возмущающая сила стремится отклонить искательные балки 4 от исходного равновесного положения, а сила результирующего магнитного поля, возникающая между рельсами и постоянными магнитами 2, расположенными над соответствующим рельсом, стремится вернуть искательные балки 4 в исходное равновесное положение. Размещение параллелограммных маятниковых подвесов 1 поперечного качания на поперечных балках 8 с закрепленными на этих подвесах постоянными магнитами 2, т.е. непосредственно над рельсами, обеспечивает высокую надежность такой конструкции и высокую точность положения искательных балок 4 над рельсами. При этом обеспечивается оперативное надежное слежение искательных балок 4 за продольной осью соответствующего рельса при эксплуатации измерительно-искательного устройства в составе мобильного ультразвукового дефектоскопа. Совпадение продольной оси ультразвуковых преобразователей измерительных колес 12 с продольной осью соответствующего рельса при перемещении измерительно-следящего устройства позволяет достичь высокого качества ультразвукового контроля дефектов рельсов. Наличие несущих балок 5 в устройстве обеспечивает удобное и надежное размещение измерительно-следящего устройства для эксплуатации в составе мобильного ультразвукового дефектоскопа. Связь несущих балок 5 основного и дополнительного следящих узлов выполнена посредством поперечных балок 8. Шарнирное соединение несущих балок 5 с поперечными балками 8 дает возможность их поворота вокруг оси шарнира, например, оси 9, при изменении взаимного положения несущих балок 5. При этом наличие резинометаллических втулок 10 обеспечивает ограниченные взаимные перемещения при смещении несущих балок 5 вдоль продольной оси, а также их взаимного разворота. Такое выполнение связи несущих балок 5 основного и дополнительного следящих узлов позволяет эксплуатировать измерительно-следящее устройство для контроля дефектов в рельсах на сложных участках рельсового пути и при высоких скоростях движения без потери качества контроля. Выполнение измерительных узлов в виде измерительных колес 12 обеспечивает малую площадь контакта с поверхностью рельса и плавность прохождения неровностей в рельсовой нити, что способствует повышению качества контроля дефектов в рельсах. Качество контроля повышается также благодаря размещению измерительных колес 12 на рычаге 13, один конец которого закреплен на соответствующей искательной балке 4, а другой соединен со штоком пневмоцилиндра 3, закрепленного на этой искательной балке 4, что обеспечивает постоянное регулируемое усилие прижима измерительных колес 12 к рельсам в процессе движения по рельсам. Усилие прижима измерительных колес 12 к рельсам регулируется величиной давления сжатого воздуха в пневмоцилиндрах 3. Таким образом, измерительно-следящее устройство имеет высокую эксплуатационную эффективность.

Измерительно-следящее устройство реализовано в виде опытного образца (АО «Фирма ТВЕМА), смонтированного на люлечной ходовой тележке модели 68-4065 в составе вагона-дефектоскопа ВД-УМТ-2 и испытано на Московской железной дороге. Результаты испытаний подтвердили высокую эксплуатационную эффективность измерительно-следящего устройства, в том числе не зафиксированы пропуски дефектов в рельсах.

Измерительно-следящее устройство мобильного ультразвукового дефектоскопа, выполненное в соответствии с полезной моделью, обладает эксплуатационной эффективностью более высокой по сравнению с известными аналогичными устройствами. Оно надежно и удобно в эксплуатации. Его эксплуатация в составе мобильного ультразвукового дефектоскопа обеспечивает высокое качество контроля дефектов в рельсах с исключением пропусков дефектов.

Claims (2)

1. Измерительно-следящее устройство мобильного ультразвукового дефектоскопа, содержащее основной следящий узел, включающий два параллелограммных маятниковых подвеса поперечного качания со связанными с ними постоянными магнитами, два пневмоцилиндра и связанную с ними искательную балку, и расположенный на искательной балке основной измерительный узел, включающий ультразвуковые преобразователи, отличающееся тем, что оно содержит выполненные идентично основным дополнительные следящий и измерительный узлы, при этом каждый из следящих узлов содержит выполненную с обеспечением возможности установки на буксы соответствующих колесных пар мобильного ультразвукового дефектоскопа несущую балку, несущая балка основного следящего узла и несущая балка дополнительного следящего узла расположены взаимно параллельно и связаны между собой посредством соединенных с ними шарнирно двух поперечных балок, параллелограммные маятниковые подвесы поперечного качания размещены на поперечных балках, каждый из измерительных узлов выполнен в виде двух измерительных колес, заполненных контактирующей с ультразвуковыми преобразователями контактной жидкостью и имеющих гибкий цилиндрический поверхностный элемент, прозрачный для ультразвукового излучения, а каждое из измерительных колес размещено на рычаге, один конец которого закреплен на соответствующей искательной балке, а другой соединен со штоком пневмоцилиндра, закрепленного на этой искательной балке.

2. Измерительно-следящее устройство по п. 1, отличающееся тем, что шарнирное соединение несущих балок с поперечными балками выполнено посредством параллельных продольной оси несущих балок четырех осей, каждая из которых размещена в резинометаллической втулке, расположенной в закрепленном на соответствующей несущей балке кронштейне.

Images