RU2741150C2 - Датчик вибрации - Google Patents
Датчик вибрации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2741150C2 RU2741150C2 RU2019111552A RU2019111552A RU2741150C2 RU 2741150 C2 RU2741150 C2 RU 2741150C2 RU 2019111552 A RU2019111552 A RU 2019111552A RU 2019111552 A RU2019111552 A RU 2019111552A RU 2741150 C2 RU2741150 C2 RU 2741150C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pneumatic
- vibration
- sleeve
- vibration sensor
- long
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M17/00—Testing of vehicles
- G01M17/08—Railway vehicles
- G01M17/10—Suspensions, axles or wheels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано при контроле машин и устройств роторного действия, например буксовых узлов, электрических машин, трубопроводов различного назначения. Датчик вибрации на основе виброакустического пьезоэлектрического преобразователя содержит твердосплавную иглу с протектором, демпфер и привод, например пневматический, связанный с последним удлинителем штока. Демпфер оборудован тремя втулками, посаженными одна на другую: первая связывает протектор со второй и выполнена из пластика, например полиамида, вторая металлическая и связана с третьей, выполненной также из пластика. Привод снабжен пневмораспределителем, присоединенным к пневмосети. В результате повышается технологичность в обеспечении акустического контакта с объектом контроля и увеличивается уровень виброизоляции акустического тракта прохождения контролируемых волн вибрации от объекта контроля к вибропреобразователю. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Датчик вибрации относится к железнодорожному транспорту и может быть использован при контроле машин и устройств роторного действия, например, буксовых узлов, электрических машин, трубопроводов различного назначения и др.
В нижеприведенном заявочном материале предпринята попытка рассмотреть суть изобретения на примере виброакустического контроля наиболее уязвимых по дефектообразованию элементов подвижного состава, в частности, комплекта подшипников с лабиринтным кольцом, помещенных в корпус буксового узла. Неисправности буксовых узлов являются одной из главных причин срыва графика движения поездов.
Предлагаемое решение является универсальным, так как может быть применено по своему назначению в различных областях техники, где широко используют роторные машины.
Известно, что дефектообразование, в частности, роликовых подшипников в сборе с буксовым узлом, может быть своевременно выявлено применением вибрационных методов и средств неразрушающего контроля в процессе ремонта или в эксплуатации, см., например, патенты РФ №1716354, №1742732, №1747938, где основной функциональной частью являются вибропреобразователи, для которых необходимый акустический контакт обеспечивают соединением их с объектом шпильками или магнитами.
Контроль буксовых узлов обычно проводят в ремонтных депо в сборе с колесными парами при их принудительном вращении. Но применение в поточном ремонта подвижного состава вибропреобразователей с таким соединением является не технологичным, так как приводит к потерям времени на остановы ремонтного конвейера. При этом источники вибрационных помех, не связанных с объектом контроля, при этом не устраняются.
Определенный прогресс в диагностике технического состояния буксовых узлов достигнут к настоящему времени применением пьезоэлектрических вибропреобразователей, например, типа ДН3-М1 или ВД06А. Отметим, что в паспорте производителя ООО НТФ «МИКРОНИКС» вибропреобразователь типа ВД06А обозначен как датчик вибрации (см. Приложение) В нем контролируемые вибрации преобразуют в электрические колебания непосредственно, и его выходной сигнал пропорционален виброускорению.
В предлагаемом изобретении датчик вибрации типа ВДО6А принят в качестве прототипа предлагаемого изобретения.
Он содержит усилитель, встроенный в корпус, который, кроме того, обеспечивает согласование высокого выходного сопротивления пьезоэлектрического преобразователя (ПЭП) с низким входным сопротивлением соединительного кабеля и потому увеличивает дальность размещения последнего от ПЭП.
Однако закрепление датчика вибрации - прототипа, например, на корпусе буксового узла в условиях поточного ремонта колесных пар, остается такой же нетехнологичной операцией, как и в устройствах - аналогах. При этом элементы конструкции датчика вибрации так или иначе остаются механически связанными с узлами пространственной рамы, где колесная пара фиксируется, и случайные, не связанные с объектом контроля вибрации от элементов рамы будут беспрепятственно проходить к датчику вибрации и возбуждать его вибропреобразователь. Устранения их мешающего влияния можно достичь постановкой протектора (болванки) между объектом контроля и вибропреобразователем с трансформацией свободной поверхности протектора в «игольчатую конфигурацию» и исключения любого контакта типа «металл - металл» на пути передачи (акустического тракта) упомянутых вибраций к вибропреобразователю. Это позволит уйти от завертывания шпилек непосредственно в объект контроля и оснастить датчик вибрации узлом демпфирования случайных помех от внешних источников вибраций.
Таким образом, целью изобретения является повышение технологичности и помехоустойчивости датчика вибрации.
Цель достигается тем, что датчик вибрации, содержащий вибропреобразователь, присоединенный к протектору, дополнен приводом, например, пневматическим, и демпфером, содержащим короткую, например, полиамидную, длинную металлическую и полиуретановую втулки, имеющие бурты, и твердосплавной иглой, выполненной в рабочей части конусообразной с углом в вершине примерно 90 градусов и запрессованной своей хвостовой цилиндрической частью осесимметрично в протектор, который, охваченный буртом в средней части, оперт через бурт короткой втулки на бурт длинной, причем зазоры между цилиндрическими смежными поверхностями протектора и короткой втулки, а также длинной и короткой втулками уплотнены первым и вторым резиновыми кольцами соответственно, при этом длинная втулка посажена в полиуретановую втулку с опорой нижним торцом последней на внешний бурт удлинителя штока, цилиндрическая оконечность которого, введенная во внутреннюю полость полиуретановой втулки, охватывает оконечность длинной втулки, и зазор между смежными поверхностями последней и оконечности удлинителя штока уплотнен третьим резиновым кольцом, при этом данный удлинитель на свободном конце жестко соединен со штоком пневмоцилиндра упомянутого привода и с платформой соосно, на последней диаметрально смонтированы две направляющие, помещенные в сверления, выполненные в корпусе пневмоцилиндра, который смонтирован торцом на основании, прикрепленном с помощью стоек к плите пространственной рамы.
Также
- рабочая часть твердосплавной иглы выполнена конусообразной с углом в вершине примерно 90 градусов;
- привод датчика вибрации снабжен пневмораспределителем, выполненным четырехканальным двухпозиционным с управлением от кнопки «Выкл» - «Вкл», при этом в первом ее положении штоковая полость пневмораспределителя и штоковая полость пневмоцилиндра сообщены с пневмосетью, а поршневая полость пневмоцилиндра с атмосферой, во втором положении - наоборот.
На фигуре показан чертеж датчика вибрации.
Датчик вибрации содержит вибропреобразователь 1, имеющий шпилечное соединение с протектором 2, твердосплавную иглу 3, выполненную в рабочей части конусообразной с углом в вершине примерно 90 градусов и запрессованную своей цилиндрической частью в охваченный буртом протектор 2, демпфер, состоящий из короткой полиамидной втулки 4, длинной металлической втулки 5 и полиуретановой втулки 6, а также уплотнительных первого 7 и второго 8 резиновых колец, размещенных в зазорах между сопряженными поверхностью хвостовой части протектора 2 и внутренней поверхностью короткой втулки 4, ее внешней поверхностью и поверхностью длинной втулки 5, а также состоящей из удлинителя штока 9, имеющего наружный бурт 10 на его цилиндрической поверхности, служащей опорой полиуретановой втулке 5. Протектор 2 и втулки 4, 5 и 6 снабжены буртами, которые создают опоры для сопряжений: протектора 2 с короткой втулкой 4, короткой втулки 4 с длинной втулкой 5 и последней с полиуретановой втулкой 6. Удлинитель штока 9 имеет внутреннюю полость, в которой размещена оконечность длинной втулки 5, при этом данный удлинитель 9 своей цилиндрической оконечностью посажен в полость полиуретановой втулки 6 (приблизительно на одну треть ее длины) между внутренней ее стенкой и наружной стенкой длинной втулки 5 с возможностью уплотнения зазора между их смежными поверхностями третьим резиновым кольцом 11. Охват концевой части длинной втулки 5 внутренней цилиндрической частью удлинителя штока 9 выполнен на длину, достаточную для размещения уплотняющего резинового кольца 11 и с возможностью углового поворота (смещения) в этом сечении оси удлинителя штока 9 относительно оси вибропреобразователя 1. Это позволяет устранить возможное защемление его корпуса внутренней стенкой длинной втулки 5 при поперечных деформациях датчика вибрации,
Упомянутый удлинитель 9 на другом конце жестко соединен со штоком 12 пневмоцилиндра 13 и соосно с платформой 14, на которой диаметрально, с возможностью устранения проворота последнего, закреплены две направляющие 15, помещенные в сверлениях 16, выполненные в корпусе пневмоцилиндра 13, закрепленного торцом на основании 17. Полость пневмоцилиндра 13 со стороны штока и поршня сообщена пневмоканалами 18 через фитинги 19 с пневморукавами 20, присоединенными к четырехканальному двухпозиционному пневмораспределителю 21, имеющему кнопку 22 с положениями «Выкл» и «Вкл». Последняя объединена с пневмосетью 23 через с регулятор давления 24 и клапан 25. Датчик вибрации своим основанием 17 с помощью стоек 26 смонтирован на плите 27 рамы с обеспечением достаточного зазора между твердосплавной иглой 3 и поверхностью объекта контроля 28. Работа датчика вибрации состоит в следующем.
Исходное состояние: колесная пара с буксовыми узлами, предварительно подкатанная по рельсовой колее, закреплена на контрольной позиции, оборудованной рамной конструкцией, датчик вибрации ориентирован вертикально с возможностью движения твердосплавной иглы 3 снизу - вверх, клапан 25 подачи сжатого воздуха закрыт, кнопка 22 установлена в положении «Выкл», шток 12 с поршнем занимает в полости пневмоцилиндра 13 нижнюю позицию с возможностью установления технологически необходимого зазора между твердосплавной иглой 3 и поверхностью корпуса буксового узла контроля 28.
Включают привод (на фигуре не показан) вращения колесной пары с буксовыми узлами 28, и включением клапана 25 подают сжатый воздух в пневмоцилиндр 13. Переводят кнопку 22 в положение «Вкл», поршневая полость последнего заполняется воздухом, и шток 12 поршня вместе с удлинителем штока 9 перемещается вверх (условно по фигуре). Протектор 2 с твердосплавной иглой 3 и вибропреобразователем 1 приближают к поверхности контролируемого буксового узла 28, заставляя данную иглу 3 войти с ним в механический контакт и «прошивая» возможный слой грязи, краски и других покрытий. Предварительно регулятором 24 подбирают значение давления (в пределах 2…3 Бар) в пневморукавах 20 с возможностью создания достаточной силы давления твердосплавной иглы 3 на металл корпуса буксового узла 28 с тем, чтобы, «сминая» микронеровности от шероховатости в «точке» их взаимодействия, образовать «гладкую площадку» для акустического контакта и, следовательно, акустический тракт прохождения волн вибрации, возникающих при вращении колесной пары от элементов подшипников буксового узла 28 к вибропреобразователю 1. Последний, возбуждаясь, формирует на своем выходе электрический сигнал, поступающий через кабель 29 в измерительный блок (на фигуре не показан), в котором производят спектральный анализ результата контроля.
Виброизоляция датчика вибрации обеспечена узлом демпфирования: более 99% энергии поступивших в протектор 2 волн вибрации идет на возбуждение вибропреобразователя 1. Расчеты показывают, что коэффициент проникновения волн вибрации через граничный слой от протектора 2 к втулке 4 составляет менее 1% за счет резкого падения акустических сопротивления второго относительно первого. Проникновение в упомянутый акустический тракт вибрационных помех со стороны металлической длинной втулки 5 и полиуретановой втулки 6 от вибраций пространственной рамы, окружающего воздуха и других факторов так же исчезающе мало по тем же причинам. В итоге работу датчика вибрации можно охарактеризовать следующим образом: твердосплавная игла 3, играя роль чувствительного элемента, в полном «объеме» воспринимает волны вибрации, чему наилучшим образом способствует прямой угол при ее вершине; протектор 2, являясь основным звеном помехозащищенного акустического тракта, обеспечивает без потерь прохождение волн к корпусу вибропреобразователя 1, который, возбуждаясь, формирует электрический сигнал для обработки в измерительном блоке.
Работу датчика вибрации завершают в обратной последовательности: переводят кнопку 22 в положение «Выкл», в результате пневмораспределитель 21 соединяет поршневую полость пневмоцилиндра 13 с атмосферой, а штоковую - с пневмосетью, протектор 2 с твердосплавной иглой 3 и удлинителем штока 9 вместе с поршнем занимают исходное положение, клапан 25 отключают.
Технический эффект проявляется
1) в повышении технологичности обеспечения акустического контакта датчика вибрации с объектом контроля, в результате отпадает необходимость шпилечного соединения вибропреобразователя непосредственно с «телом» объекта контроля; соединение согласно настоящему изобретению реализовано «внутри» датчика вибрации;
2) в повышении уровня виброизоляции акустического тракта прохождения контролируемых волн вибрации от объекта контроля к вибропреобразователю.
Claims (2)
1. Датчик вибрации, содержащий вибропреобразователь, присоединенный к протектору, дополнен приводом, например пневматическим, и демпфером, содержащим короткую, например полиамидную, длинную металлическую и полиуретановую втулки, имеющие бурты, и твердосплавной иглой, выполненной в рабочей части конусообразной с углом в вершине примерно 90 градусов и запрессованной своей хвостовой цилиндрической частью осесимметрично в протектор, который, охваченный буртом в средней части, оперт через бурт короткой втулки на бурт длинной втулки, причем зазоры между цилиндрическими смежными поверхностями протектора и короткой втулки, а также длинной и короткой втулками уплотнены первым и вторым резиновыми кольцами соответственно, при этом длинная втулка посажена в полиуретановую втулку с опорой нижним торцом последней на внешний бурт удлинителя штока, цилиндрическая оконечность которого, введенная во внутреннюю полость полиуретановой втулки, охватывает оконечность длинной втулки, и зазор между смежными поверхностями последней и оконечности удлинителя штока уплотнен третьим резиновым кольцом, при этом данный удлинитель на свободном конце жестко соединен со штоком пневмоцилиндра упомянутого привода и с платформой соосно, на последней диаметрально смонтированы две направляющие, помещенные в сверления, выполненные в корпусе пневмоцилиндра, который смонтирован на основании, прикрепленном с помощью стоек к плите пространственной рамы.
2. Датчик вибрации по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен пневмораспределителем четырехканальным двухпозиционным с управлением от кнопки «Выкл» и «Вкл», причем в первом ее положении штоковая полость пневмораспределителя и штоковая полость пневмоцилиндра сообщены с пневмосетью, а поршневая полость пневмоцилиндра - с атмосферой, во втором положении - наоборот.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019111552A RU2741150C2 (ru) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | Датчик вибрации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019111552A RU2741150C2 (ru) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | Датчик вибрации |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019111552A RU2019111552A (ru) | 2020-10-16 |
RU2019111552A3 RU2019111552A3 (ru) | 2020-12-14 |
RU2741150C2 true RU2741150C2 (ru) | 2021-01-22 |
Family
ID=72954683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019111552A RU2741150C2 (ru) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | Датчик вибрации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2741150C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1995949A (zh) * | 2006-12-31 | 2007-07-11 | 西南交通大学 | 铁路机车车辆运行仿真试验台 |
RU89053U1 (ru) * | 2009-07-10 | 2009-11-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Система ранней диагностики подшипников буксовых узлов колесных пар движущегося поезда "акустическая система пак" |
RU2395421C2 (ru) * | 2008-09-08 | 2010-07-27 | Открытое Акционерное Общество "Государственный Ракетный Центр Имени Академика В.П. Макеева" | Акустический детектор дефектов подшипников |
RU2646207C1 (ru) * | 2016-11-23 | 2018-03-01 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика" - Научно-производственный центр "Диагностика", надежность машин и комплексная автоматизация" | Способ диагностического мониторинга роторных механизмов |
-
2019
- 2019-04-16 RU RU2019111552A patent/RU2741150C2/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1995949A (zh) * | 2006-12-31 | 2007-07-11 | 西南交通大学 | 铁路机车车辆运行仿真试验台 |
RU2395421C2 (ru) * | 2008-09-08 | 2010-07-27 | Открытое Акционерное Общество "Государственный Ракетный Центр Имени Академика В.П. Макеева" | Акустический детектор дефектов подшипников |
RU89053U1 (ru) * | 2009-07-10 | 2009-11-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Система ранней диагностики подшипников буксовых узлов колесных пар движущегося поезда "акустическая система пак" |
RU2646207C1 (ru) * | 2016-11-23 | 2018-03-01 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика" - Научно-производственный центр "Диагностика", надежность машин и комплексная автоматизация" | Способ диагностического мониторинга роторных механизмов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2019111552A (ru) | 2020-10-16 |
RU2019111552A3 (ru) | 2020-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7874254B2 (en) | Device for the secondary suspension of a car body in a rail vehicle | |
JP2007271447A (ja) | 鉄道車両ブレーキ性能試験機、及び鉄道車両ブレーキ性能試験方法 | |
RU2741150C2 (ru) | Датчик вибрации | |
EP1260470A3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur aktiven Schwingungsdämpfung bei Wickelmaschinen | |
BR112022008055A2 (pt) | Unidade de busca rolante e método para inspeção ultrassônica de trilhos ferroviários | |
US10543857B2 (en) | Rail vehicle provided with a leveling and associated running method | |
CO2022005293A2 (es) | Un conjunto de sensores, sistema y método para equipos de procesamiento de minerales | |
NZ771863A (en) | Method for wear detection, and conveying system with wear detection | |
Antipin et al. | Influence of locomotive traction drive design on main forms of self-oscillations during spinning | |
Shekhar et al. | Automatic detection of squats in railway track | |
US20240109565A1 (en) | Axle-mounted sensor cuff assembly and wheel-mounted sensor ring apparatus for determining anomalies associated with a railcar wheelset, or a railcar bogie assembly that the railcar wheelset is part of, or a track | |
ATE387589T1 (de) | Linearbewegungsführung | |
CN210023104U (zh) | 一种用于轮对激光清洗安装六轴机器人的龙门架平台结构 | |
Bosso et al. | Design of a test rig for railway Axle-boxes | |
ATE514003T1 (de) | Wälzlager mit unterschiedlicher steifigkeit in den von der verformung beeinflussten zonen | |
RU176873U1 (ru) | Узел подвешивания тягового электродвигателя | |
AU2003216862A1 (en) | Method for onboard diagnosis of wheelset guiding elements | |
KR101930733B1 (ko) | 고속철도차량의 안티롤바 장치용 탄성너클 및 그 제조방법 | |
RU2612227C2 (ru) | Виброзащитное устройство для подвижного состава железных дорог | |
US11656156B1 (en) | Axle-mounted sensor cuff apparatus for determining anomalies associated with a railcar wheelset, or a railcar bogie assembly that the railcar wheelset is part of, or a track | |
FI85248B (fi) | Styranordning foer primaerupphaengning av boggier i jaernvaegsvagnar. | |
Antipin et al. | Analysis of the underframe of the TEM23 diesel locomotive and suggestions for shortcomings elimination | |
Isacchi et al. | Hydraulic interconnected suspension for rail vehicles: a preliminary analysis | |
CN208729766U (zh) | 一种矿用机械设备的检修装置 | |
RU2597428C1 (ru) | Способ вторичного подрессоривания тележки вагона высокоскоростного рельсового транспорта |