RU2632369C1

RU2632369C1 - Split solenoid

Info

Publication number: RU2632369C1
Application number: RU2016108484A
Authority: RU
Inventors: Равиль Абдрахманович Ахмеджанов; Владимир Сергеевич Кашка
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Энергосервис" (ООО "Энергосервис")
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2017-10-04

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: split solenoid is made in the form of turns of a broadband busbar, separated by the diameter into a movable and a fixed section. The adjacent ends of the half-turns are articulated hingedly on one side, and separably on the other one. The split solenoid is equipped with a power supply source connected with its output to the fixed section terminals. The split solenoid comprises a control unit with a remote control panel, as well as a shorting pneumatic cylinder hingedly fixed to a bracket. The rod of the shorting pneumatic cylinder is articulated via a lever with the movable section. In the articulation zones, clamping pneumatic cylinders are installed, the bodies of which are mounted on the outside of the fixed section. The rods of the clamping pneumatic cylinders are passed coaxially to said articulations through the half-turn busbars and are locked on the opposite side of the split solenoid with the possibility of elastic pressing of the half-turns to each other. The control unit comprises pneumatic distributors of the shorting and clamping pneumatic cylinders, connected through the air preparation unit to the centralized pneumatic network.

EFFECT: increasing the manufacturability of the control of wheelset axes.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при магнитопорошковом контроле ферромагнитных изделий сложной конфигурации, например, колесных пар (КП) подвижного состава железнодорожного транспорта.The invention relates to non-destructive testing and can be used for magnetic particle inspection of ferromagnetic products of complex configuration, for example, wheelsets (KP) of rolling stock of railway transport.

Одним из элементов КП, подвергаемых магнитопорошковому контролю, является ось. Зоны контроля: шейки и средняя часть. Технологически сложнее проводить контроль средней части оси в сборе с колесной парой, т.к. доступ для намагничивания этой зоны с обеих сторон закрыт напрессованными на ось колесами.One of the elements of KP subjected to magnetic particle inspection is the axis. Control zones: necks and middle part. It is technologically more difficult to control the middle part of the axle assembly with a wheelset, because access to magnetize this zone on both sides is closed by wheels pressed onto the axis.

Известно устройство намагничивания средней части оси в виде разъемного соленоида типа МД-13ПР, широко применяемого в вагонных депо. Он содержит источник питания и подключенную к нему катушку, содержащую три витка из медной широкополосной шины сечением 4×20 мм, разделенных по диаметру на две секции, половинчатые витки которых сочленены с одной стороны шарнирно, а с другой разъемно, по типу «нож-вилка». Соленоид установлен на каретке, в исходном состоянии его секции развернуты. При поступлении колесной пары на рабочую позицию ее ориентируют средней частью над соленоидом с возможностью охвата оси снизу развернутыми секциями. Полувитки секций замыкают, на что требуются определенные усилия, поджимают их друг к другу в зонах сочленения, заворачивая гайки, пропускают по виткам ток и, перемещая соленоид с помощью каретки вдоль оси, формируют продольное магнитное поле в средней части контролируемой оси. Нанося одновременно магнитный индикатор на ее поверхность, производят осмотр полученных индикаций. После выключения тока поджим полувитков устраняют, отворачивая гайки, соленоид размыкают и в таком состоянии отводят в исходное положение. Такая конструкция соленоида позволяет произвести намагничивание средней части оси в уже сформированной колесной паре, что экономически выгодно, т.к. отпадает необходимость в разборке КП.A device for magnetizing the middle part of the axis in the form of a detachable solenoid type MD-13PR, widely used in car depots. It contains a power source and a coil connected to it, containing three turns of a copper broadband bus with a section of 4 × 20 mm, divided by diameter into two sections, half turns of which are articulated on one side and detachable on the other side, like a knife-fork ". The solenoid is mounted on the carriage; in the initial state, its sections are deployed. When the wheelset arrives at the working position, it is oriented with the middle part above the solenoid with the possibility of covering the axis from below with deployed sections. Half-turns of sections close, which requires certain efforts, compress them to each other in the joint zones, tighten the nuts, pass current through the turns and, moving the solenoid with the help of the carriage along the axis, form a longitudinal magnetic field in the middle part of the controlled axis. Putting at the same time a magnetic indicator on its surface, inspect the received indications. After turning off the current, the clamping of the half-turns is eliminated by unscrewing the nuts, the solenoid is opened and in this state they are returned to their original position. This design of the solenoid allows the magnetization of the middle part of the axis in an already formed wheel pair, which is economically advantageous, because there is no need to disassemble the gearbox.

Рассматривая данный соленоид как аналог предлагаемого изобретения, заострим внимание на его главном недостатке: все вышеописанные и имеющие место в технологии данного контроля манипуляции выполняются вручную. Следовательно, эффективность ремонтных работ в депо снижена из-за ограниченной производительности контроля и подверженности его влиянию субъективного фактора. Кроме того, оператор, исполняя вышеприведенные ручные опции, вынужден непосредственно находиться в опасной зоне ремонтного конвейера КП, обусловленной движущимися массами окружающего оборудования (колесной парой, кареткой с соленоидом и др.) и наличием токопроводящих цепей высокого напряжения, т.е. выполнение дефектоскопистом необходимых ручных операций «внутри» конвейера автоматически приводит к нарушению требований безопасности его труда. При этом операции замыкания и размыкания соленоида выполняют с естественными временными задержками и приложением вручную силовых моментов на закручивание - откручивание (четыре-пять оборотов) упорных гаек в неудобных для оператора положениях. Значения этих моментов должны быть оптимально связаны с обеспечением в разъемных сочленениях надежного электрического контакта, т.е. контактного давления между взаимодействующими поверхностями всех ножей и вилок, что создает в этих условиях определенные психофизические напряжения в работе оператора. Все эти вышеприведенные факторы снижают технологичность контроля. Кроме того, с течением времени надежность контакта падает за счет истирания взаимодействующих поверхностей и появления зазора, повышается электрическое сопротивление, растет нагрев и эрозия в зонах контакта, и соленоид уже теряет способность обеспечивать требуемое намагничивание и приходит в негодность.Considering this solenoid as an analogue of the present invention, we focus on its main drawback: all the manipulations described above and taking place in the technology of this control are performed manually. Consequently, the effectiveness of repair work in the depot is reduced due to the limited performance of the control and its exposure to the influence of a subjective factor. In addition, the operator, performing the above manual options, is forced to be directly in the danger zone of the KP repair conveyor, due to the moving masses of the surrounding equipment (a pair of wheels, a carriage with a solenoid, etc.) and the presence of high-voltage conductive circuits, i.e. execution by the flaw detector operator of the necessary manual operations “inside” the conveyor automatically leads to a violation of the safety requirements of his work. In this case, the operations of closing and opening the solenoid are performed with natural time delays and manually applying force moments to tighten - loosen (four to five revolutions) of the thrust nuts in positions that are inconvenient for the operator. The values of these moments should be optimally related to ensuring reliable electrical contact in detachable joints, i.e. contact pressure between the interacting surfaces of all knives and forks, which creates certain psychophysical stresses in the operator’s work under these conditions. All of the above factors reduce the manufacturability of control. In addition, over time, the reliability of the contact decreases due to the abrasion of the interacting surfaces and the appearance of a gap, the electrical resistance increases, the heating and erosion in the contact zones increase, and the solenoid already loses its ability to provide the required magnetization and becomes unusable.

Все это свидетельствует, что устройство-аналог не является технологичным в достаточной степени, не отвечает требованиям обеспечения безопасности труда операторов и надежности в работе.All this indicates that the analog device is not technologically advanced enough, does not meet the requirements of ensuring the safety of operators and reliability in operation.

Известно намагничивающее переносное устройство МАГНИТЕК Д16 (Руководство по эксплуатации 4276-004-50917525-2005 РЭ, производитель ЗАО «Виматек»), принятое за прототип. Оно содержит блок питания и разъемный соленоид. Последний состоит, так же как и аналог, из трехвитковой катушки с разъемным и шарнирным соединениями, но, в отличие от последнего, снабжен эксцентриковыми быстроразъемными зажимами и фиксатором удержания катушки в раскрытом виде. Устройство-прототип является также более совершенным по энерготехническим параметрам, имеет электронную защиту от перегрева и узлы блокировки при предельных значениях тока и контроль наличия нагрузки в замкнутом состоянии соленоида. Оно является к тому же более универсальным, т.к. допускает любую его установку относительно контролируемой оси: нижнюю, верхнюю и др.Known magnetizing portable device MAGNITEK D16 (Operating Instructions 4276-004-50917525-2005 RE, manufacturer CJSC "Vimatek"), adopted as a prototype. It contains a power supply and a detachable solenoid. The latter consists, like the analogue, of a three-turn coil with detachable and swivel joints, but, unlike the latter, is equipped with eccentric quick-release clamps and a retainer for holding the coil in the open form. The prototype device is also more advanced in terms of energy and technical parameters, it has electronic protection against overheating and blocking nodes at current limits and control the presence of a load in the closed state of the solenoid. It is also more universal, because allows any installation relative to the controlled axis: lower, upper, etc.

Однако недостатки, выявленные в устройстве-аналоге, имеют место и в устройстве-прототипе, так как их конструктивные компоновки практически одинаковы: катушки по количеству, конфигурации и сечению витков совпадают, количество секций такое же, соединения витков в секциях выполнены по одной и той же схеме «нож - вилка», но главный недостаток - ручной характер всех операций - остается. Существенным отличием является то, что поджим витков в сочленениях для создания контактного давления осуществлен с помощью эксцентриковых зажимов.However, the disadvantages identified in the analog device also occur in the prototype device, since their structural layouts are almost the same: the coils are the same in number, configuration, and cross-section, the number of sections is the same, the connections of the turns in the sections are made on the same the knife-fork scheme, but the main drawback - the manual nature of all operations - remains. A significant difference is that the compression of the turns in the joints to create contact pressure is carried out using eccentric clamps.

Но такое дополнение не решает исчерпывающим образом задачу обеспечения надежного электрического контакта витков секций в сочленениях, т.к. в эксплуатации рабочие поверхности эксцентриков подвержены более интенсивному трению, нежели в устройстве - аналоге, и, следовательно, износу, снижая ресурс их работы и в целом всего соленоида. При этом, замыкание - размыкание полувитков соленоида все - таки остается ручной операцией с упомянутыми выше последствиями. Таким образом, выполнение всех операций в прототипе остается ручным, технологичность устройства-прототипа, также как и устройства-аналога, является недостаточной, имеют место ограниченный ресурс его работы, низкий уровень безопасности труда оператора.But such an addition does not completely solve the problem of ensuring reliable electrical contact of the turns of sections in the joints, because in operation, the working surfaces of eccentrics are subject to more intense friction than in an analog device, and therefore to wear, reducing the life of their work and, in general, of the entire solenoid. At the same time, closing - opening half-turns of the solenoid still remains a manual operation with the consequences mentioned above. Thus, the execution of all operations in the prototype remains manual, the manufacturability of the prototype device, as well as the analog device, is insufficient, there is a limited resource of its work, a low level of operator safety.

Целью изобретения является повышение технологичности контроля, надежности и уровня безопасности труда.The aim of the invention is to improve the manufacturability of control, reliability and safety.

Поставленная цель достигается тем, что разъемный соленоид, выполненный в виде витков из широкополосной шины, разделенных по диаметру на подвижную и неподвижную секции, смежные концы полувитков которых сочленены с одной стороны шарнирно, а с другой разъемно, и смонтированный своей неподвижной секцией через кронштейн к устройству сканирования, дополнен, согласно изобретению, шарнирно закрепленным к упомянутому кронштейну приводом замыкания, например, в виде пневмоцилиндра замыкания, шток которого так же шарнирно связан через рычаг с подвижной секцией, при этом в зонах сочленения установлены приводы прижима, например, в виде пневмоцилиндров прижима, корпусы которых смонтированы на наружной поверхности крайнего полувитка неподвижной секции через изолирующие прокладки, а штоки, заключенные в изолирующие трубки, пропущены коаксиально упомянутым сочленениям сквозь шины витков и законтрены на противоположной внешней стороне разъемного соленоида с возможностью упругого поджатия полувитков друг к другу в зонах их сочленения через изолирующие шайбы.This goal is achieved by the fact that a detachable solenoid made in the form of turns from a broadband bus, divided by diameter into a movable and fixed section, the adjacent ends of the half-turns of which are articulated on one side and detachable on the other side, and mounted with its fixed section through the bracket to the device scan, supplemented, according to the invention, pivotally connected to the bracket mentioned by the closure drive, for example, in the form of a pneumatic closure cylinder, the rod of which is also pivotally connected through a lever with in the articulation section, in this case, clamping drives are installed, for example, in the form of clamping pneumatic cylinders, the housings of which are mounted on the outer surface of the extreme half-turn of the fixed section through insulating gaskets, and the rods enclosed in insulating tubes are passed coaxially to the mentioned joints through the turn coils and on the opposite external side of the detachable solenoid with the possibility of elastic preloading of half-turns to each other in the areas of their articulation through insulating washers.

На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого разъемного соленоида в двух проекциях; на фиг. 2 - конструкция пневмоцилиндра прижима в разрезе; на фиг. 3 - схема блока управления, на фиг. 4 - разъемный соленоид (без пневмоцилиндра замыкания и кронштейна) в изометрии.In FIG. 1 shows the design of the proposed detachable solenoid in two projections; in FIG. 2 - sectional view of the clamp pneumatic cylinder; in FIG. 3 is a diagram of a control unit, in FIG. 4 - detachable solenoid (without circuit pneumatic cylinder and bracket) in isometry.

Разъемный соленоид 1 содержит подвижную 2 и неподвижную 3 полувитковые секции, последняя жестко присоединена к кронштейну 4, где на его выступе шарнирно смонтирован пневмоцилиндр замыкания 5, шток 6 которого так же шарнирно соединен с концом рычага 7, жестко связанного с подвижной секцией 2. При этом в зонах сочленения 8 и 9 на наружной поверхности крайней шины 10 неподвижной секции 3 установлены через изолирующие прокладки 11 корпусы пневмоцилиндров прижима 12, а их штоки 13, заключенные в изолирующие трубки 14, пропущены коаксиально сочленениям 8 и 9 сквозь шины полувитков обеих секций и законтрены гайками 15 на противоположной стороне соленоида 1, тем самым обеспечивая закрепление на нем пневмоцилиндров прижима 12 в зонах сочленения 8, 9 и возможность упругого поджатия полувитков друг к другу в этих зонах через изолирующие шайбы 16.The detachable solenoid 1 contains a movable 2 and fixed 3 half-turn sections, the latter is rigidly attached to the bracket 4, where on its protrusion the pneumatic cylinder 5 is closed, the rod 6 of which is also pivotally connected to the end of the lever 7, rigidly connected with the movable section 2. At the same time in the zones of the joint 8 and 9 on the outer surface of the extreme tire 10 of the fixed section 3 are installed through the insulating gaskets 11 bodies of the pneumatic cylinders 12, and their rods 13, enclosed in insulating tubes 14, are passed coaxially to the joints 8 and 9 through the half-turn tires of both sections and locked by nuts 15 on the opposite side of the solenoid 1, thereby securing the clamp 12 pneumatic cylinders on it in the joint zones 8, 9 and the possibility of elastic half-winding pressing against each other in these zones through insulating washers 16.

Блок управления 17 содержит пневмораспределители 18, 19, обеспечивающие подачу сжатого воздуха в пневмоцилиндры замыкания 5 и прижима 12 соответственно от централизованной пневмосети 20 через блок подготовки воздуха 21. Пневмораспределители 18 и 19 выполнены четырехканальными двухпозиционными с управлением от выносного пульта 22, снабженного для каждого фиксатором положений «ВЫКЛ» и «ВКЛ», причем в первом положении штоковые пневмополости 23 и 24 данных пневмоцилиндров сообщены с централизованной пневмосетью 20, и поршневые 25, 26 - с атмосферой, а во втором положении - наоборот.The control unit 17 contains pneumatic distributors 18, 19, which supply compressed air to the pneumatic cylinders of closure 5 and clamp 12, respectively, from the centralized pneumatic network 20 through the air preparation unit 21. The pneumatic distributors 18 and 19 are made of four-channel two-position control from the remote control 22, each equipped with a position lock “OFF” and “ON”, and in the first position, the rod pneumatic cavities 23 and 24 of these pneumatic cylinders are connected to the centralized pneumatic network 20, and the piston 25, 26 to the atmosphere, and in second position - on the contrary.

Исходное положение разъемного соленоида 1 - верхнее, например, над средней частью оси 27 контролируемой КП с возможностью охвата ее сверху развернутыми секциями. Электрически он разомкнут, фиксаторы в выносном пульте 22 пневмораспределителей 18, 19 установлены в положениях «ВЫКЛ», поршневые полости 25 и 26 пневмоцилиндров 5 и 12 соответственно объединены с атмосферой. При этом поршень пневмоцилиндра замыкания 5 занимает верхнее положение (фиг. 2), полувитки подвижной секции 3 отведены вниз и вправо (фиг. 1 и 2), штоки 13 сдвинуты в крайние (фиг. 2) положения, при которых поджим полувитков ослаблен в обеих зонах их сочленений.The initial position of the detachable solenoid 1 is upper, for example, above the middle part of the axis 27 of the controlled gearbox with the possibility of covering it from above with deployed sections. It is electrically open, the latches in the remote control 22 of the pneumatic valves 18, 19 are set to the “OFF” position, the piston cavities 25 and 26 of the pneumatic cylinders 5 and 12 are respectively combined with the atmosphere. In this case, the piston of the closing pneumatic cylinder 5 occupies the upper position (Fig. 2), the half-turns of the movable section 3 are taken down and to the right (Figs. 1 and 2), the rods 13 are shifted to the extreme (Fig. 2) positions, in which the half-turns are weakened in both areas of their joints.

Устанавливают фиксатор пневмораспределителя 18 в положение «ВКЛ», при котором сжатый воздух из сети 20, поступая в поршневую полость 25 пневмоцилиндра 5 и развивая усилие на его поршне, выталкивает через шток 6 рычаг 7, с помощью которого полувитки подвижной секции 2, поворачиваясь, занимают верхнее крайнее левое (условно по фиг. 1) положение и, входя в контакт с полувитками неподвижной секции 3, замыкают соленоид 1 вокруг оси 27 КП. Поскольку сочленения 8, 9 полувитков ослаблены, то в их зонах трение и износ становятся практически незначимыми, но возникшие межвитковые воздушные зазоры значительно увеличивают в этих зонах электрические сопротивления. Последние в предложенном изобретении устраняют с помощью упомянутых пневмоцилиндров прижима 12, управляемых через штуцеры 28 пневмораспределителем 19. Для этого устанавливают его фиксатор в пульте 22 в положение «ВКЛ», при котором сжатый воздух из сети 20, поступая в поршневые полости 26 пневмоцилиндров поджима 12 и развивая усилия на поршнях 29, сдвигают штоки 13 вправо (условно по фиг. 3), нагружая ими поверхности полувитков подвижной секции 2 и создавая тем самым их упругую деформацию. В результате данные полувитки прижимаются к полувиткам неподвижной секции 3, обеспечивая необходимое контактное давление и, следовательно, минимальные значения межвитковых электрических сопротивлений в зонах сочленений обеих секций. Пропуская ток по виткам таким образом сформированного соленоида 1, создают продольное намагничивающее поле в оси 27. После выключения тока намагничивания разъемный соленоид 1 приводят в исходное состояние, устанавливая в выносном пульте 22 фиксаторы в первую очередь пневмораспределителя 19 и затем пневмораспределителя 18 в положения «ВЫКЛ». При этом сжатый воздух поступает вначале в штоковые полости 24, создавая усилия на ослабление прижима полувитков секций 2 и 3 в зонах сочленения 8 и 9, а затем в штоковую полость 23 для размыкания и отвода подвижной секции 2 в исходное положение.The valve of the air distributor 18 is set to the “ON” position, in which the compressed air from the network 20 enters the piston cavity 25 of the air cylinder 5 and develops a force on its piston, pushes lever 7 through the rod 6, with which the half-turns of the movable section 2, turning, take the upper leftmost (conditionally in Fig. 1) position and, coming into contact with the half-turns of the stationary section 3, close the solenoid 1 around the axis 27 of the gearbox. Since the joints of 8, 9 half-turns are weakened, friction and wear become practically insignificant in their zones, but the resulting inter-turn air gaps significantly increase the electrical resistance in these zones. The latter in the proposed invention is eliminated using the aforementioned pressure cylinders 12, controlled through fittings 28 by the air distributor 19. To do this, set its latch in the remote control 22 to the “ON” position, in which the compressed air from the network 20 enters the piston cavities 26 of the pressure pneumatic cylinders 12 and developing efforts on the pistons 29, shift the rods 13 to the right (conditionally in Fig. 3), loading them with the surface of the half-turns of the movable section 2 and thereby creating their elastic deformation. As a result, these half-turns are pressed against the half-turns of the fixed section 3, providing the necessary contact pressure and, therefore, the minimum values of the inter-turn electrical resistances in the joint zones of both sections. By passing current through the turns of the so-formed solenoid 1, a longitudinal magnetizing field is created in axis 27. After the magnetization current is turned off, the detachable solenoid 1 is initialized by installing latches in the remote control panel 22, first of all, the valve 19 and then the valve 18 to the “OFF” position . In this case, the compressed air first enters the rod cavities 24, creating efforts to weaken the clamp of the half-turns of sections 2 and 3 in the joint zones 8 and 9, and then into the rod cavity 23 to open and divert the movable section 2 to its original position.

Предлагаемый соленоид выгодно отличается от устройств аналога и прототипа, так какThe proposed solenoid compares favorably with analog and prototype devices, since

- отпадает необходимость в ручном замыкании соленоида и в ручных манипуляциях по обеспечению необходимого межвиткового контактного давления. Эти операции выполняются дистанционно с помощью пульта управления, т.е. труд оператора становится безопасным, в значительной степени автоматизированным и более производительным;- there is no need for manual closure of the solenoid and for manual manipulations to ensure the necessary inter-turn contact pressure. These operations are performed remotely using the remote control, i.e. operator labor becomes safe, largely automated and more productive;

- износ полувитков в зонах сочленений устранен в максимальной степени, что предопределяет повышенную надежность разъемного соленоида в работе.- the wear of half-turns in the joint zones is eliminated to the maximum extent, which determines the increased reliability of the detachable solenoid in operation.

Claims

1. A detachable solenoid made in the form of turns from a broadband bus, divided by diameter into a movable and fixed section, the adjacent ends of the half-turns of which are articulated on one side and detachable on the other side, and mounted with its fixed section through the bracket to the scanner, and equipped with a source power supply, an output connected to the terminals of the fixed section, characterized in that it is supplemented by a control unit with a remote control, as well as a short-circuit drive pivotally attached to the bracket, for example, in e the closing pneumatic cylinder, the rod of which is also pivotally connected via a lever with an insulating plate with a movable section, while pressure actuators are installed in the articulation zones, for example, in the form of pressure pneumatic cylinders, whose housings are mounted on the outside of the stationary section using insulating spacers, and the rods enclosed in insulating tubes are passed coaxially to the joints through half-turn busbars and locked on the opposite side of the detachable solenoid with the possibility of elastic preloading of half-turns for a friend to each other in the zones of their articulation through insulating washers, while the control unit contains pneumatic distributors of the pneumatic cylinders of closure and pressure connected through the unit for preparing air to a centralized pneumatic network.

2. A detachable solenoid according to claim 1, characterized in that the pneumatic valves are made of four-channel on-off valves controlled by an external remote control (22) equipped for each with position locks “OFF” and “ON”, moreover, in the first position the rod pneumatic cavities of the closing and pressing pneumatic cylinders communicated with the pneumatic network, and piston pneumatic cavities - with the atmosphere, and in the second position - vice versa.