RU222475U1

RU222475U1 - Device for ultrasonic inspection of rails

Info

Publication number: RU222475U1
Application number: RU2023127206U
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Тарабрин; Евгений Владимирович Юрченко; Ольга Евгеньевна Чистякова; Дмитрий Анатольевич Кононов; Олег Николаевич Кисляковский; Максим Викторович Неведин
Original assignee: Акционерное общество "Фирма ТВЕМА"
Filing date: 2023-10-24
Publication date: 2023-12-27

Abstract

Полезная модель относится к областям рельсовой техники и ультразвукового контроля дефектов. Устройство для ультразвукового контроля рельсов содержит электронный блок (1) управления и регистрации, выполненный с обеспечением возможности возбуждения ультразвуковых колебаний одновременно во всех ультразвуковых преобразователях (8), и колесный узел, выполненный с обеспечением возможности качения по контролируемому рельсу (2) установленных в нем двух основных искательных колес (3) и (4) и дополнительного искательного колеса (9). Каждое из них снабжено эластичной шиной (5) и заполнено контактной жидкостью (6), а на оси вращения установлен размещенный в корпусе блок (7) ультразвуковых преобразователей (8), связанных с электронным блоком (1) управления и регистрации. Блок (7) выполнен с обеспечением возможности излучения ультразвуковыми преобразователями (8) ультразвуковых колебаний в контролируемый рельс (2) в области контактирования соответствующей эластичной шины (5) с его поверхностью катания. Расстояние между основными искательными колесами (3) и (4) выбрано из условия возможности попадания приема ультразвуковых колебаний, излученных одним из ультразвуковых преобразователей (8), находящимся в одном из основных искательных колес (3) или (4), после отражения от необходимого отражателя контролируемого рельса (2) в соответствующий ультразвуковой преобразователь (8), находящийся в другом основном искательном колесе (3) или (4). Дополнительное искательное колесо (9) установлено последовательно с основными искательными колесами (3), (4) и конструктивно идентично им. Расстояние между дополнительным искательным колесом (9) и ближайшим к нему основным искательным колесом (4) равно расстоянию между основными искательными колесами (3), (4). Такое выполнение устройства обеспечивает повышение достоверности ультразвукового контроля рельсов (2), в том числе при сплошном контроле. 2 ил. The utility model relates to the fields of rail technology and ultrasonic defect testing. A device for ultrasonic testing of rails contains an electronic control and recording unit (1), designed to enable the excitation of ultrasonic vibrations simultaneously in all ultrasonic transducers (8), and a wheel unit, designed to allow two wheels installed in it to roll along the controlled rail (2). main search wheels (3) and (4) and an additional search wheel (9). Each of them is equipped with an elastic tire (5) and filled with contact liquid (6), and on the rotation axis there is a block (7) of ultrasonic transducers (8) located in the housing, connected to an electronic control and registration unit (1). The block (7) is made to allow ultrasonic transducers (8) to emit ultrasonic vibrations into the controlled rail (2) in the area of contact of the corresponding elastic tire (5) with its rolling surface. The distance between the main search wheels (3) and (4) is selected from the condition of the possibility of receiving ultrasonic vibrations emitted by one of the ultrasonic transducers (8), located in one of the main search wheels (3) or (4), after reflection from the required reflector controlled rail (2) into the corresponding ultrasonic transducer (8), located in the other main search wheel (3) or (4). The additional search wheel (9) is installed in series with the main search wheels (3), (4) and is structurally identical to them. The distance between the additional search wheel (9) and the main search wheel (4) closest to it is equal to the distance between the main search wheels (3), (4). This design of the device ensures increased reliability of ultrasonic inspection of rails (2), including during continuous inspection. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к областям рельсовой техники и неразрушающего ультразвукового контроля твердых тел и может использоваться при ультразвуковой дефектоскопии рельсов железнодорожных магистралей и метрополитена.The utility model relates to the fields of rail technology and non-destructive ultrasonic testing of solids and can be used for ultrasonic flaw detection of railway and subway rails.

Контроль состояния рельсов имеет большое значение для обеспечения безопасности на железнодорожных магистралях и метрополитене. Определяющим фактором безопасности является отсутствие дефектов в рельсах. Для выявления дефектов в рельсах широко используются устройства для ультразвукового контроля, преимущественно устанавливаемые на мобильных средствах. Такие устройства должны обладать высокой эксплуатационной эффективностью и обеспечивать высокую достоверность (объективность) выявления дефектов любых возможных видов, в том числе при сплошном ультразвуковом контроле рельсов, чтобы своевременно принимать меры к необходимому экстренному ремонту рельсового пути, а также объективно устанавливать и корректировать периодичность его соответствующих проверок. Поэтому создание и совершенствование таких устройств относится к актуальным проблемам.Monitoring the condition of rails is of great importance for ensuring safety on railways and subways. The determining factor for safety is the absence of defects in the rails. To identify defects in rails, ultrasonic testing devices, mainly installed on mobile devices, are widely used. Such devices must have high operational efficiency and ensure high reliability (objectivity) of detecting defects of any possible types, including during continuous ultrasonic inspection of rails, in order to take timely measures for the necessary emergency repairs of the rail track, as well as objectively establish and adjust the frequency of its corresponding inspections . Therefore, the creation and improvement of such devices is an urgent problem.

Функционирование устройств для ультразвукового контроля рельсов основано на возбуждении в ультразвуковых преобразователях ультразвуковых колебаний в виде зондирующих импульсов и регистрации и анализе принимаемых ультразвуковыми преобразователями отраженных от дефектов в рельсах ультразвуковых колебаний (эхо-сигналов), поступающих в реальном времени. Посредством использования ультразвуковых преобразователей с различными углами ввода, углами разворота и направлением излучения, обеспечивается выявление дефектов разных видов. Известны устройства для ультразвукового контроля, обладающие теми или иными достоинствами и недостатками и отличающиеся в том числе конструкцией искательного узла.The operation of devices for ultrasonic inspection of rails is based on the excitation of ultrasonic vibrations in ultrasonic transducers in the form of probing pulses and the registration and analysis of ultrasonic vibrations (echo signals) received by ultrasonic transducers reflected from defects in rails, arriving in real time. By using ultrasonic transducers with different input angles, rotation angles and radiation directions, detection of various types of defects is ensured. There are known devices for ultrasonic testing that have certain advantages and disadvantages and differ, among other things, in the design of the search unit.

Известно, например, устройство для ультразвукового контроля рельсов, содержащее искательный узел, включающий блоки ультразвуковых преобразователей, установленные в выполненное в форме лыжи основание последовательно вдоль продольной осевой линии основания с обеспечением возможности контактирования их рабочей поверхности с поверхностью катания головки рельсов (RU 201299 U1, 2020). В этом устройстве ультразвуковые преобразователи перемещаются вдоль продольной оси рельса посредством скольжения акустических блоков по поверхности катания головки рельса. Основной проблемой при использовании такого устройств является сложность обеспечения необходимого качества акустического контакта искательного узла с поверхностью катания рельсов, особенно в зоне болтовых стыков, из-за наличия различного рода повреждений поверхности катания, ступенек в болтовых стыках, износа концов рельсов, смятия головки рельсов в области сварного стыка. Это приводит к пропуску дефектов и снижает достоверность ультразвукового контроля.It is known, for example, a device for ultrasonic inspection of rails, containing a search unit, including blocks of ultrasonic transducers installed in a ski-shaped base sequentially along the longitudinal center line of the base, ensuring the possibility of contact of their working surface with the rolling surface of the rail head (RU 201299 U1, 2020 ). In this device, ultrasonic transducers move along the longitudinal axis of the rail by sliding acoustic blocks along the rolling surface of the rail head. The main problem when using such devices is the difficulty of ensuring the required quality of acoustic contact of the search unit with the rolling surface of the rails, especially in the area of bolted joints, due to the presence of various types of damage to the rolling surface, steps in bolted joints, wear of the ends of the rails, and crushing of the rail head in the area welded joint. This leads to missed defects and reduces the reliability of ultrasonic testing.

Известно также устройство для ультразвукового контроля рельсов, содержащее искательный (колесный) узел, выполненный в виде двух расположенных последовательно вдоль оси, совпадающей с продольной осью рельса, искательных колес, при этом в каждом из них размещены ультразвуковые преобразователи, каждое из них заполнено контактной (соединительной) жидкостью и снабжено цилиндрическим, прозрачным для ультразвуковых колебаний поверхностным элементом (эластичной шиной), предназначенным для контакта качения искательных колес с контролируемым рельсом, при этом перемещение ультразвуковых преобразователей вдоль продольной оси рельса происходит посредством качения искательных колес (US 4174636 А, 1979). Основной проблемой использования этого устройства является ограниченное количество ультразвуковых преобразователей, которые могут быть размещены в искательных колесах. Поэтому в этом устройстве ограничены возможности различных схем ультразвукового прозвучивания и, как следствие, возможности выявления разноориентированных дефектов по всему сечению рельсов. Поэтому такое устройство не позволяет получить необходимую достоверную информацию о состоянии контролируемых рельсов.A device for ultrasonic inspection of rails is also known, containing a search (wheel) unit, made in the form of two search wheels located sequentially along an axis coinciding with the longitudinal axis of the rail, with ultrasonic transducers placed in each of them, each of them filled with a contact (connecting) ) liquid and is equipped with a cylindrical surface element (elastic tire) transparent to ultrasonic vibrations, designed for rolling contact of the search wheels with a controlled rail, while the movement of ultrasonic transducers along the longitudinal axis of the rail occurs through the rolling of the search wheels (US 4174636 A, 1979). The main problem with using this device is the limited number of ultrasonic transducers that can be placed in the search wheels. Therefore, this device limits the capabilities of various ultrasonic sounding schemes and, as a consequence, the ability to detect differently oriented defects throughout the entire cross section of the rails. Therefore, such a device does not allow obtaining the necessary reliable information about the state of the controlled rails.

Из известных устройств наиболее близким к предложенному является устройство для ультразвукового контроля рельсов, содержащее электронный блок управления и регистрации и колесный узел, выполненный с обеспечением возможности качения по контролируемому рельсу установленных в нем двух основных искательных колес, каждое из которых снабжено эластичной шиной и заполнено контактной жидкостью и в каждом из которых на оси его вращения установлен размещенный в корпусе блок связанных с электронным блоком управления и регистрации ультразвуковых преобразователей, выполненный с обеспечением возможности излучения ультразвуковыми преобразователями ультразвуковых колебаний в контролируемый рельс в области контактирования соответствующей эластичной шины с его поверхностью катания, а расстояние между основными искательными колесами выбрано из условия возможности попадания приема ультразвуковых колебаний, излученных одним из ультразвуковых преобразователей, находящимся в одном из основных искательных колес, после отражения от необходимого отражателя контролируемого рельса (конструктивного элемента рельса или дефекта) в соответствующий ультразвуковой преобразователь, находящийся в другом основном искательном колесе (RU 89235 U1, 2009).Of the known devices, the closest to the proposed one is a device for ultrasonic inspection of rails, containing an electronic control and registration unit and a wheel assembly, designed to allow two main search wheels installed in it to roll along the controlled rail, each of which is equipped with an elastic tire and filled with coupling fluid and in each of which, on the axis of its rotation, there is installed a block of ultrasonic transducers located in the housing, connected to an electronic control and registration unit, made to allow the ultrasonic transducers to emit ultrasonic vibrations into the controlled rail in the area of contact of the corresponding elastic tire with its rolling surface, and the distance between the main search wheels is selected from the condition of the possibility of receiving ultrasonic vibrations emitted by one of the ultrasonic transducers located in one of the main search wheels, after reflection from the required reflector of the controlled rail (a structural element of the rail or a defect) into the corresponding ultrasonic transducer located in the other main search wheel wheel (RU 89235 U1, 2009).

В этом устройстве количество ультразвуковых преобразователей, которые могут быть размещены в искательных колесах, ограничено. Значительно ограничивает возможности построения необходимых схем ультразвукового прозвучивания также наличие только двух искательных колес. Поэтому достоверное выявление многих видов дефектов, например, разноориентированных дефектов, этим устройством затруднено. Особенно проблематичным является выявление поперечных дефектов в головке рельса, когда в схеме ультразвукового прозвучивания должно быть задействовано несколько ультразвуковых преобразователей. В устройстве не предусмотрено одновременное возбуждение ультразвуковых колебаний во всех ультразвуковых преобразователях вне зависимости от их выполнения и от схемы ультразвукового прозвучивания. Последовательное же возбуждение ультразвуковых преобразователей накладывает ограничения на скорость проведения ультразвукового контроля, при повышении скорости контроля значительно снижается его достоверность. Это устройство практически неприменимо на мобильных средствах сплошного ультразвукового контроля рельсов.In this device, the number of ultrasonic transducers that can be placed in the search wheels is limited. The possibility of constructing the necessary ultrasonic sounding circuits is also significantly limited by the presence of only two search wheels. Therefore, reliable detection of many types of defects, for example, multi-oriented defects, is difficult with this device. Particularly problematic is the identification of transverse defects in the rail head, when several ultrasonic transducers must be involved in the ultrasonic sounding circuit. The device does not provide for simultaneous excitation of ultrasonic vibrations in all ultrasonic transducers, regardless of their implementation and the ultrasonic sound circuit. The sequential excitation of ultrasonic transducers imposes restrictions on the speed of ultrasonic testing; as the testing speed increases, its reliability significantly decreases. This device is practically inapplicable to mobile means of continuous ultrasonic inspection of rails.

Техническая проблема, решаемая полезной моделью, состоит в создании устройства для ультразвукового контроля рельсов, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в повышении достоверности ультразвукового контроля рельсов, в том числе при сплошном ультразвуковом контроле.The technical problem solved by the utility model is to create a device for ultrasonic inspection of rails that is free from the disadvantages of the prototype. The technical result provided by the utility model is to increase the reliability of ultrasonic testing of rails, including continuous ultrasonic testing.

Это достигается тем, что в устройстве для ультразвукового контроля рельсов, содержащим электронный блок управления и регистрации и колесный узел, выполненный с обеспечением возможности качения по контролируемому рельсу установленных в нем двух основных искательных колес, каждое из которых снабжено эластичной шиной и заполнено контактной жидкостью и в каждом из которых на оси его вращения установлен размещенный в корпусе блок связанных с электронным блоком управления и регистрации ультразвуковых преобразователей, выполненный с обеспечением возможности излучения ультразвуковыми преобразователями ультразвуковых колебаний в контролируемый рельс в области контактирования соответствующей эластичной шины с его поверхностью катания, а расстояние между основными искательными колесами выбрано из условия возможности попадания приема ультразвуковых колебаний, излученных одним из ультразвуковых преобразователей, находящимся в одном из основных искательных колес, после отражения от необходимого отражателя контролируемого рельса в соответствующий ультразвуковой преобразователь, находящийся в другом основном искательном колесе, в колесный узел введено дополнительное искательное колесо, установленное последовательно с основными искательными колесами и конструктивно идентичное им, при этом расстояние между дополнительным искательным колесом и ближайшим к нему основным искательным колесом выбрано равным расстоянию между основными искательными колесами, а электронный блок управления и регистрации выполнен с обеспечением возможности возбуждения ультразвуковых колебаний во всех ультразвуковых преобразователях одновременно.This is achieved by the fact that in a device for ultrasonic inspection of rails, containing an electronic control and recording unit and a wheel assembly, designed to allow rolling on the controlled rail of two main search wheels installed in it, each of which is equipped with an elastic tire and filled with coupling fluid and in each of which, on its axis of rotation, a block of ultrasonic transducers connected to an electronic control and registration unit is installed in the housing, made to allow the ultrasonic transducers to emit ultrasonic vibrations into the controlled rail in the area of contact of the corresponding elastic tire with its rolling surface, and the distance between the main search wheels is selected from the condition of the possibility of receiving ultrasonic vibrations emitted by one of the ultrasonic transducers located in one of the main search wheels, after reflection from the required reflector of the controlled rail into the corresponding ultrasonic transducer located in the other main search wheel, an additional search wheel is introduced into the wheel assembly , installed in series with the main search wheels and structurally identical to them, while the distance between the additional search wheel and the main search wheel closest to it is chosen equal to the distance between the main search wheels, and the electronic control and recording unit is designed to enable the excitation of ultrasonic vibrations in all ultrasonic converters simultaneously.

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 устройство для ультразвукового контроля рельсов 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.The specified technical result is provided 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 and to achieve the specified technical result. The claimed device for ultrasonic inspection of rails is one device, the structural elements of which, characterized by corresponding essential features, are in structural unity and are functionally interconnected (are in structural and functional unity). Their joint use led to the creation of a new device with the specified technical result. All structural elements of the device are combined into a single structure and, during its manufacture, are interconnected by assembly operations at the manufacturer.

На Фиг. 1 показана структурная схема устройства для ультразвукового контроля рельсов с примером выявления дефектов. Фиг. 2 поясняет другой пример выявления дефектов.In FIG. Figure 1 shows a block diagram of a device for ultrasonic inspection of rails with an example of defect detection. Fig. 2 explains another example of defect detection.

Устройство для ультразвукового контроля рельсов содержит электронный блок 1 управления и регистрации и колесный (искательный) узел. Колесный узел выполнен с обеспечением возможности качения по контролируемому рельсу 2 установленных в нем двух основных искательных колес 3 и 4. Каждое из них снабжено эластичной шиной 5 и заполнено контактной жидкостью 6. В качестве материала эластичной шины 6 может служить полимер, например, Силагерм 6090. В качестве контактной жидкости 6 может служить, например, пропиленгликоль. В каждом из искательных колес 3, 4 на оси его вращения установлен размещенный в корпусе блок 7 ультразвуковых преобразователей 8, связанных с электронным блоком 1 управления и регистрации. Ультразвуковые преобразователи 8 выполнены преимущественно пьезоэлектрическими. Каждый блок 7 ультразвуковых преобразователей 8 выполнен с обеспечением возможности излучения ультразвуковыми преобразователями 8 ультразвуковых колебаний в контролируемый рельс 2 в области контактирования соответствующей эластичной шины 5 с поверхностью катания рельса 2. Ультразвуковые преобразователи 8 в каждом из блоков 7 размещены вдоль линии, параллельной оси вращения соответствующего основного искательного колеса 3, 4 в пределах ширины эластичной шины 5. В каждом из блоков 7 размещены преимущественно пять ультразвуковых преобразователей 8. Расстояние между основными искательными колесами 3 и 4 выбрано из условия возможности попадания приема ультразвуковых колебаний, излученных одним из ультразвуковых преобразователей 8, находящимся в одном из основных искательных колес 3 или 4, после отражения от необходимого отражателя, т.е. от соответствующего конструктивного элемента рельса 2 или от дефекта контролируемого рельса 2 в соответствующий ультразвуковой преобразователь 8, находящийся в другом основном искательном колесе 3 или 4. Устройство содержит дополнительное искательное колесо 9, установленное последовательно с основными искательными колесами 3, 4 и конструктивно идентичное им. Расстояние между дополнительным искательным колесом 9 и ближайшим к нему основным искательным колесом 4 выбрано равным расстоянию между основными искательными колесами 3 и 4. Электронный блок 1 управления и регистрации выполнен с обеспечением возможности возбуждения ультразвуковых колебаний во всех ультразвуковых преобразователях 8 одновременно. В состав блоков 7 ультразвуковых преобразователей 8 входят преимущественно ультразвуковые преобразователи 8 с углом ввода от 0 до 5 градусов, излучающие ультразвуковые колебания перпендикулярно поверхности ввода; с углами ввода в диапазоне от 35 до 45 градусов без разворота в направлении движения устройства для ультразвукового контроля и против него; с углами ввода от 54 до 62 градусов с разворотом в сторону рабочей и нерабочей грани рельса 2 как в направлении движения устройства для ультразвукового контроля, так и против него; с углами ввода от 65 до 72 градусов с различными углами разворота в сторону рабочей и нерабочей грани рельса 2 и без разворота как в направлении движения устройства для ультразвукового контроля, так и против его, а также со смещением относительно продольной оси рельса 2 как в сторону рабочей, так и нерабочей грани.The device for ultrasonic inspection of rails contains an electronic control and registration unit 1 and a wheel (search) unit. The wheel assembly is designed to allow rolling on a controlled rail 2 of two main search wheels 3 and 4 installed in it. Each of them is equipped with an elastic tire 5 and filled with contact fluid 6. The material of the elastic tire 6 can be a polymer, for example, Silagerm 6090. The contact liquid 6 can be, for example, propylene glycol. In each of the search wheels 3, 4, on the axis of its rotation, a block 7 of ultrasonic transducers 8 is installed in the housing, connected to the electronic control and recording unit 1. Ultrasonic transducers 8 are made predominantly piezoelectric. Each block 7 of ultrasonic transducers 8 is made to allow the ultrasonic transducers 8 to emit ultrasonic vibrations into the controlled rail 2 in the area of contact of the corresponding elastic tire 5 with the rolling surface of the rail 2. The ultrasonic transducers 8 in each of the blocks 7 are placed along a line parallel to the axis of rotation of the corresponding main search wheels 3, 4 within the width of the elastic tire 5. In each of the blocks 7 there are predominantly five ultrasonic transducers 8. The distance between the main search wheels 3 and 4 is selected from the condition of the possibility of receiving ultrasonic vibrations emitted by one of the ultrasonic transducers 8 located in one of the main search wheels 3 or 4, after reflection from the required reflector, i.e. from the corresponding structural element of rail 2 or from a defect in the controlled rail 2 to the corresponding ultrasonic transducer 8, located in another main search wheel 3 or 4. The device contains an additional search wheel 9, installed in series with the main search wheels 3, 4 and structurally identical to them. The distance between the additional search wheel 9 and the main search wheel 4 closest to it is chosen equal to the distance between the main search wheels 3 and 4. The electronic control and recording unit 1 is designed to enable the excitation of ultrasonic vibrations in all ultrasonic transducers 8 simultaneously. The blocks 7 of ultrasonic transducers 8 mainly include ultrasonic transducers 8 with an input angle of 0 to 5 degrees, emitting ultrasonic vibrations perpendicular to the input surface; with insertion angles in the range from 35 to 45 degrees without turning in the direction of movement of the device for ultrasonic testing and against it; with input angles from 54 to 62 degrees with a turn towards the working and non-working edges of rail 2 both in the direction of movement of the ultrasonic testing device and against it; with input angles from 65 to 72 degrees with different rotation angles towards the working and non-working edges of rail 2 and without rotation both in the direction of movement of the device for ultrasonic testing and against it, as well as with an offset relative to the longitudinal axis of rail 2 both towards the working side , and the non-working edge.

Устройство для ультразвукового контроля рельсов может использоваться как самостоятельно, так и преимущественно в составе мобильного средства, например, вагона-дефектоскопа, которое может содержать два таких устройства, для каждой из рельсовых нитей. Ультразвуковые преобразователи 8 в установленных на рельс 2 искательных колесах 3, 4, 9 под воздействием электронного блока 1 управления и регистрации возбуждают ультразвуковые колебания, которые проходят слой контактной жидкости 6, слой эластичной шины 5 и вводятся в рельс 2. При этом все ультразвуковые преобразователи 8 трех искательных колес 3, 4, 9 возбуждаются одновременно. Далее ультразвуковые колебания отражаются от границ раздела сред с разным акустическим сопротивлением (от дефектов 10 рельса 2 и различных конструктивных отражателей) и, проходя через объект контроля, вводятся в колесный узел, где принимаются соответствующими ультразвуковыми преобразователями 8. Результаты ультразвукового контроля формирует и отображает электронной блок 1 управления и регистрации. Выбор взаимного размещения искательных колес 3, 4, 9 обусловлен созданием оптимальных условий для возможности эффективного использования различных схем ультразвукового прозвучивания. Один из вариантов ультразвукового прозвучивания реализует, например, излучение ультразвуковых преобразователей 8 от разных искательных колес, например, 3 и 4 (фиг. 1) или 3 и 9 или 4 и 9, навстречу друг другу с формированием донного (сквозного) сигнала, частичное или полное отсутствие которого на дефектограмме электронного блока 1 управления и регистрации будет свидетельствовать о наличии развитого поперечного дефекта 10 (фиг. 2). Использование искательных колес 3, 4, 9 с эластичной шиной 5 за счет их плотного прилегания к поверхности катания рельса существенно снижает влияние на результаты ультразвукового контроля таких негативных факторов как ступеньки в зоне болтовых стыков, выкрашивания на концах рельсов 2, значительный износ головки рельса 2 и др. Возбуждение электронным блоком 1 управления и регистрации ультразвуковых колебаний во всех ультразвуковых преобразователях 8 в трех искательных колесах 3, 4, 9 одновременно (так, что все ультразвуковые преобразователи 8 вне зависимости от их типа работают в одном цикле излучения-приема) обеспечивает в том числе возможность приема ультразвуковых колебаний, отраженных от дефекта 10, возбужденных одним ультразвуковым преобразователем 8, другими ультразвуковыми преобразователями 8 (фиг. 2). Это позволяет, например, реализовать эхо-импульсную схему ультразвукового прозвучивания с раздельным режимом работы ультразвуковых преобразователей 8, что способствует повышению достоверности ультразвукового контроля рельсов, в частности, выявления дефектов 10, находящихся в головке рельса 2, особенно в случае их неблагоприятной ориентации, в том числе при сплошном контроле. Наличие дополнительного искательного колеса 9 в сочетании с основными искательными колесами 3, 4 значительно расширяет возможности ультразвукового контроля, позволяя использовать различные схемы ультразвукового прозвучивания с различными типами ультразвуковых преобразователей 8 и эффективно выявлять разноориентированные дефекты 10, что позволяет существенно повысить достоверность ультразвукового контроля рельсов. Кроме того, поскольку конструкция устройства для ультразвукового контроля рельсов позволяет увеличить количество используемых ультразвуковых преобразователей 8, в разных искательных колесах 3, 4, 9 могут быть размещены дублирующие ультразвуковые преобразователи 8, что повышает надежность работы устройства. Это также способствует повышению достоверности ультразвукового контроля рельсов.A device for ultrasonic inspection of rails can be used both independently and mainly as part of a mobile device, for example, a flaw detector car, which may contain two such devices for each of the rail threads. Ultrasonic transducers 8 in search wheels 3, 4, 9 mounted on rail 2, under the influence of an electronic control and recording unit 1, excite ultrasonic vibrations that pass through a layer of contact liquid 6, a layer of elastic tire 5 and are introduced into rail 2. In this case, all ultrasonic transducers 8 three search wheels 3, 4, 9 are excited simultaneously. Next, ultrasonic vibrations are reflected from the interfaces of media with different acoustic resistance (from defects 10 of rail 2 and various structural reflectors) and, passing through the test object, are introduced into the wheel assembly, where they are received by the corresponding ultrasonic transducers 8. The results of ultrasonic testing are generated and displayed by the electronic unit 1 management and registration. The choice of mutual placement of search wheels 3, 4, 9 is due to the creation of optimal conditions for the possibility of effective use of various ultrasonic sounding schemes. One of the options for ultrasonic sounding implements, for example, the radiation of ultrasonic transducers 8 from different search wheels, for example, 3 and 4 (Fig. 1) or 3 and 9 or 4 and 9, towards each other with the formation of a bottom (end-to-end) signal, partial or the complete absence of which on the defectogram of the electronic control and recording unit 1 will indicate the presence of a developed transverse defect 10 (Fig. 2). The use of search wheels 3, 4, 9 with an elastic tire 5, due to their tight fit to the rolling surface of the rail, significantly reduces the influence on the results of ultrasonic testing of such negative factors as steps in the area of bolt joints, spalling at the ends of rails 2, significant wear of the rail head 2 and etc. Excitation by the electronic unit 1 of control and recording of ultrasonic vibrations in all ultrasonic transducers 8 in three search wheels 3, 4, 9 simultaneously (so that all ultrasonic transducers 8, regardless of their type, operate in the same emission-reception cycle) ensures that including the possibility of receiving ultrasonic vibrations reflected from the defect 10, excited by one ultrasonic transducer 8, and other ultrasonic transducers 8 (Fig. 2). This makes it possible, for example, to implement an echo-pulse ultrasonic sounding circuit with a separate operating mode of ultrasonic transducers 8, which helps to increase the reliability of ultrasonic inspection of rails, in particular, the detection of defects 10 located in the head of rail 2, especially in the case of their unfavorable orientation, including number under continuous control. The presence of an additional search wheel 9 in combination with the main search wheels 3, 4 significantly expands the capabilities of ultrasonic testing, allowing the use of various ultrasonic sounding schemes with different types of ultrasonic transducers 8 and effectively identifying differently oriented defects 10, which can significantly increase the reliability of ultrasonic testing of rails. In addition, since the design of the device for ultrasonic inspection of rails makes it possible to increase the number of ultrasonic transducers 8 used, duplicate ultrasonic transducers 8 can be placed in different search wheels 3, 4, 9, which increases the reliability of the device. This also helps to increase the reliability of ultrasonic rail inspection.

Устройство для ультразвукового контроля рельсов осуществлено в виде опытных образцов, изготовленных в соответствии с описанием полезной модели и установленных на мобильную дефектоскопную лабораторию ЛДМ-1 с комбинированным ходом на базе автомобиля УАЗ «Патриот» для ультразвукового контроля каждой из рельсовых нитей железнодорожного пути. По результатам проездов по действующим железнодорожным путям и специализированному участку пути №37 ст. Перово Московской железной дороги устройство для ультразвукового контроля рельсов показало его высокую эксплуатационную эффективность и высокую достоверность результатов ультразвукового контроля. В том числе это подтверждено при регистрации дефектограмм болтовых стыков с поверхностными повреждениями рельсов 2, включая регистрацию сигналов от первых болтовых отверстий в них, а также дефектов, развивающихся от этих отверстий.The device for ultrasonic testing of rails is made in the form of prototypes, manufactured in accordance with the description of the utility model and installed on a mobile flaw detection laboratory LDM-1 with a combined stroke based on the UAZ "Patriot" vehicle for ultrasonic testing of each of the rail threads of the railway track. Based on the results of travel along existing railway tracks and a specialized section of track No. 37 st. Perovo of the Moscow Railway, a device for ultrasonic testing of rails showed its high operational efficiency and high reliability of ultrasonic testing results. This was also confirmed by recording defectograms of bolted joints with surface damage to rails 2, including recording signals from the first bolt holes in them, as well as defects developing from these holes.

Устройство для ультразвукового контроля рельсов, выполненное в соответствии с полезной моделью, обеспечивает более высокую достоверность ультразвукового контроля рельсов, в том числе при сплошном ультразвуковом контроле, по сравнению с известными аналогичными. Оно эффективно и надежно в эксплуатации и может использоваться в составе скоростных мобильных средств диагностики рельсового пути.A device for ultrasonic testing of rails, made in accordance with the utility model, provides higher reliability of ultrasonic testing of rails, including continuous ultrasonic testing, compared to known similar ones. It is efficient and reliable in operation and can be used as part of high-speed mobile rail track diagnostics.

Claims

A device for ultrasonic inspection of rails, containing an electronic control and registration unit and a wheel assembly, made to allow two main search wheels installed in it to roll along the controlled rail, each of which is equipped with an elastic tire and filled with coupling fluid and in each of which on its axis rotation, a block of ultrasonic transducers connected to an electronic control and recording unit is installed in the housing, made to allow the ultrasonic transducers to emit ultrasonic vibrations into the controlled rail in the area of contact of the corresponding elastic tire with its rolling surface, and the distance between the main search wheels is selected from the condition of the possibility of hitting receiving ultrasonic vibrations emitted by one of the ultrasonic transducers located in one of the main search wheels, after reflection from the required reflector of the controlled rail into the corresponding ultrasonic transducer located in the other main search wheel, characterized in that an additional search wheel is installed in the wheel assembly in series with the main search wheels and structurally identical to them, while the distance between the additional search wheel and the main search wheel closest to it is chosen equal to the distance between the main search wheels, and the electronic control and registration unit is designed to allow excitation of ultrasonic vibrations in all ultrasonic transducers simultaneously .