RU48910U1

RU48910U1 - AUTOMATED INSTALLATION FOR INTEGRATED ULTRASONIC NON-DESTRUCTIVE CONTROL OF WHEELS OF CARS

Info

Publication number: RU48910U1
Application number: RU2005117276/22U
Authority: RU
Inventors: В.И. Горделий
Original assignee: Горделий Виталий Иванович
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2005-11-10

Abstract

Полезная модель относится к средствам неразрушающего контроля и может быть использована в контрольно-испытательном оборудовании для диагностики состояния колесных пар железнодорожного состава. Технический результат заключается в обеспечении высокой достоверности контроля колесных пар рельсового транспорта и снижении требований к качеству их очистки от возникших при эксплуатации загрязнений, необходимой при подготовке изделия к контролю. Автоматизированная установка для комплексного ультразвукового неразрушающего контроля колесных пар вагонов содержит устройство подачи колесных пар с механизмом их разворота, устройство очистки зоны контроля, устройство вращения колесных пар, при этом цепи управления устройств соединены с пультом управления, средство диагностики состоит из установленных в каретках для контроля соответствующих областей обода, диска колеса и оси колесных пар электромагнитно-акустических преобразователей, выходы которых через блок усилителей подключены к входу блока предварительной обработки информации, соединенного с вычислительным блоком, входы электромагнитно-акустических преобразователей подключены к соответствующим выходам блока генераторов, соединенного с блоком синхронизации, к которому подключены блок предварительной обработки информации и пульт управления. Для контроля осей колесных пар электромагнитно-акустические преобразователи могут быть использованы в сочетании с феррозондовыми преобразователями или с феррозондовыми и пьезоэлектрическими преобразователями.The utility model relates to non-destructive testing and can be used in test equipment for diagnosing the condition of wheelsets of a train. The technical result consists in ensuring high reliability of the control of wheel sets of rail vehicles and reducing the requirements for the quality of their cleaning from contaminants arising during operation, which is necessary when preparing the product for inspection. An automated installation for complex ultrasonic non-destructive testing of wheel sets of wagons contains a wheel pair feed device with a reversal mechanism, a control zone cleaning device, wheel pair rotation device, while the control circuits of the devices are connected to the control panel, the diagnostic tool consists of the corresponding areas of the rim, wheel disk and the axis of the wheel pairs of electromagnetic acoustic transducers, the outputs of which are connected through an amplifier block are connected to the input of the preliminary information processing unit connected to the computing unit, the inputs of the electromagnetic-acoustic converters are connected to the corresponding outputs of the generator unit connected to the synchronization unit, to which the preliminary information processing unit and the control panel are connected. To control the axles of the wheelsets, electromagnetic-acoustic transducers can be used in combination with flux-gate transducers or with flux-gate and piezoelectric transducers.

Description

Полезная модель относится к средствам неразрушающего контроля и может быть использована в контрольно-испытательном оборудовании для диагностики состояния колесных пар железнодорожного состава.The utility model relates to non-destructive testing and can be used in test equipment for diagnosing the condition of wheelsets of a train.

Известно устройство для ультразвуковой дефектоскопии колесных пар рельсового транспорта, содержащее неподвижное основание с опорами для испытываемой колесной пары, привод с фрикционным роликом, расположенный с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью колеса испытываемой колесной пары, подъемно-поворотное устройство для подъема и поворота колесной пары, две иммерсионные ванны, размещенные по вертикальному уровню ниже оси вращения испытываемой колесной пары и ее опор, два сканирующих устройства с пьезоэлектрическими преобразователями, дефектоскоп ультразвуковой, многоканальный коммутатор пьезоэлектрических преобразователей, блок регистрации угла поворота колесной пары вокруг ее оси вращения, включающий в себя съемную метку начала угловой координаты, датчик регистрации начала координат и датчик регистрации угла поворота колесной пары, причем выходы блока регистрации угла поворота колесной пары вокруг ее оси вращения и ультразвукового дефектоскопа соединены с входом блока управления, который соединен с многоканальным коммутатором пьезоэлектрических преобразователей и вычислительно-запоминающим устройством (RU 2002123550, G 01 N 29/04, 27.03.04).A device for ultrasonic flaw detection of wheel sets of rail vehicles, comprising a fixed base with supports for the test wheelset, a drive with a friction roller located with the possibility of interaction with the side surface of the wheels of the tested wheelset, a lifting and turning device for lifting and turning the wheelset, two immersion bathtubs placed at a vertical level below the axis of rotation of the test pair of wheels and its supports, two scanning devices with piezoelectric converters by developers, an ultrasonic flaw detector, a multi-channel switch of piezoelectric transducers, a unit for recording the angle of rotation of the wheel pair around its axis of rotation, including a removable mark for the beginning of the angular coordinate, a sensor for registering the origin of coordinates and a sensor for recording the angle of rotation of the wheel pair, the outputs of the unit for recording the angle of rotation of the wheel pair around its axis of rotation and an ultrasonic flaw detector are connected to the input of the control unit, which is connected to a multichannel piezoelectric switch x converters and computing and storage device (RU 2002123550, G 01 N 29/04, 03/27/04).

К недостаткам известного устройство для ультразвуковой дефектоскопии колесных пар рельсового транспорта следует отнести относительную сложность установки, обусловленную наличием двух иммерсионных ванн, недостаточно высокую достоверность ультразвукового неразрушающего контроля из-за использования пьезоэлектрических преобразователей и как следствие недостаточно объективная регистрация результатов контроля.The disadvantages of the known device for ultrasonic flaw detection of wheel pairs of rail vehicles include the relative complexity of the installation due to the presence of two immersion baths, insufficiently high reliability of ultrasonic non-destructive testing due to the use of piezoelectric transducers and, as a consequence, insufficiently objective recording of the inspection results.

В качестве прототипа полезной модели принята установка для ультразвуковой дефектоскопии колесных пар рельсового транспорта содержащая As a prototype of a utility model, an installation for ultrasonic inspection of wheel sets of rail vehicles containing

устройство для подачи колесных пар, узел поворота, на котором установлен блок датчиков, выполненный с использованием пьезоэлектрических преобразователей, выходы которых через блок усилителей подключены к входу блока предварительной обработки информации, соединенного с вычислительным блоком и запоминающим устройством (Стенд для ультразвуковой дефектоскопии колесных пар AURA фирмы Reise & Touristik, Германия, 1999). В известной установке обеспечивается быстрая оценка состояния колесных пар, компьютерная визуализация результатов исследований с возможностью последующей оценки результатов испытаний на базе хранящихся в запоминающем устройстве изображений. Установка проста в обслуживании благодаря ориентированному на пользователя программному обеспечению, в ней предусмотрена возможность проведения работ по оценке состояния стенда с последующим документированием результатов.a device for supplying wheel pairs, a turning unit, on which a sensor block is mounted, made using piezoelectric transducers, the outputs of which are connected through an amplifier block to the input of an information preprocessing unit connected to a computing unit and a storage device (Stand for ultrasonic flaw detection of AURA wheel sets Reise & Touristik, Germany, 1999). In the known installation provides a quick assessment of the condition of the wheelsets, computer visualization of the research results with the possibility of subsequent evaluation of the test results on the basis of the images stored in the storage device. The installation is easy to maintain thanks to user-oriented software, it provides the ability to conduct work to assess the status of the stand with subsequent documentation of the results.

Недостатком установки для ультразвуковой дефектоскопии колесных пар рельсового транспорта является необходимость тщательной подготовки контролируемых колесных пар (очистка от краски, грязи и т.д.) для правильной работы установки, что обуславливает значительные трудозатраты, а после завершения операции контроля, необходима отмывка колес от масла, используемого в качестве контактной жидкости при контроле. Это в свою очередь накладывает дополнительные трудности в технологическом процессе контроля колесных пар. Используемая в установке схема прозвучивания и применение пьезоэлектрических преобразователей, для работы которых необходима контактная жидкость, не позволяют достичь высокой достоверности контроля при малых временных затратах на подготовку контролируемого изделия и сам процесс контроля.The disadvantage of the installation for ultrasonic flaw detection of wheel pairs of rail vehicles is the need for thorough preparation of controlled wheel pairs (cleaning from paint, dirt, etc.) for the correct operation of the installation, which leads to significant labor costs, and after the completion of the control operation, it is necessary to wash the wheels from oil, used as contact fluid in the control. This, in turn, imposes additional difficulties in the technological process of monitoring wheelsets. The sounding scheme used in the installation and the use of piezoelectric transducers, for which contact fluid is required, do not allow to achieve high reliability of control at low time costs for the preparation of the controlled product and the control process itself.

Технический результат заключается в обеспечении высокой достоверности контроля колесных пар рельсового транспорта и снижении требований к качеству их очистки от возникших при эксплуатации загрязнений, необходимой при подготовке изделия к контролю.The technical result consists in ensuring high reliability of the control of wheel sets of rail vehicles and reducing the requirements for the quality of their cleaning from contaminants arising during operation, which is necessary when preparing the product for inspection.

Технический результат достигается тем, что в автоматизированной установке для комплексного ультразвукового неразрушающего контроля колесных пар вагонов содержащей устройство подачи колесных пар с механизмом их The technical result is achieved by the fact that in an automated installation for complex ultrasonic non-destructive testing of wheel pairs of cars containing a device for supplying wheel pairs with their mechanism

разворота, устройство очистки зоны контроля, устройство вращения колесных пар, средство диагностики, состоящее из вычислительного блока, блока предварительной обработки информации и блока усилителей, пульт управления и каретки для размещения ультразвуковых преобразователей, средство диагностики снабжено блоком генераторов и электромагнитно-акустическими преобразователями, при этом электромагнитно-акустические преобразователи установлены в каретках для контроля соответствующих областей обода, диска колеса и оси колесных пар, а их выходы через блок усилителей подключены к входу блока предварительной обработки информации, который соединен с вычислительным блоком, входы электромагнитно-акустических преобразователей подключены к соответствующим выходам блока генераторов, соединенного с блоком синхронизации, к которому подключены блок предварительной обработки информации и пульт управления, соединенный с цепями управления устройства подачи колесных пар с механизмом их разворота, устройства очистки зоны контроля, устройства вращения колесных пар и кареткок.a reversal, a control zone cleaning device, a wheel pair rotation device, a diagnostic tool consisting of a computing unit, an information preprocessing unit and an amplifier unit, a control panel and a carriage for placing ultrasonic transducers, the diagnostic tool is equipped with a generator unit and electromagnetic-acoustic converters, electromagnetic-acoustic transducers are installed in the carriages to control the corresponding areas of the rim, wheel disc and the axis of the wheelset, and their the outputs through the amplifier unit are connected to the input of the information processing unit, which is connected to the computing unit, the inputs of the electromagnetic-acoustic converters are connected to the corresponding outputs of the generator unit connected to the synchronization unit, to which the information processing unit and the control panel connected to the control circuits are connected wheel pairs feeding devices with a mechanism for their turning, devices for cleaning the control zone, devices for rotating wheel pairs and carriages.

На чертеже (рис.1) представлена структурная схема автоматизированной установки для комплексного ультразвукового неразрушающего контроля колесных пар вагонов.The drawing (Fig. 1) shows a block diagram of an automated installation for integrated ultrasonic non-destructive testing of wagon wheelsets.

Автоматизированная установка для комплексного ультразвукового неразрушающего контроля колесных пар. вагонов содержит устройство 1 подачи колесных пар с механизмом их разворота, устройство 2 очистки зоны контроля, устройство 3 вращения колесных пар, при этом цепи управления устройств 1, 2 и 3 и кареток 6 соединены с пультом 4 управления, средство 5 диагностики состоит из установленных в каретках 6 электромагнитно-акустических преобразователей 7, выходы которых через блок 8 усилителей подключены к входам блока 9 предварительной обработки информации, соединенного с вычислительным блоком 10, входы электромагнитно-акустических преобразователей 7 подключены к соответствующим выходам блока 11 генераторов, соединенного с блоком 12 синхронизации, к которому подключены блок 9 предварительной обработки информации и пульт 4 управления.Automated installation for integrated ultrasonic non-destructive testing of wheelsets. the wagon contains a wheel pair supply device 1 with a turning mechanism, a control zone cleaning device 2, a wheel pair rotation device 3, while the control circuits of devices 1, 2 and 3 and carriages 6 are connected to the control panel 4, the diagnostic tool 5 consists of carriages 6 of electromagnetic-acoustic transducers 7, the outputs of which through block 8 of amplifiers are connected to the inputs of block 9 of preliminary information processing connected to computing unit 10, inputs of electromagnetic-acoustic transducers 7 By connecting the corresponding outputs of the generators 11 unit connected to the synchronization block 12, connected to which unit 9 for preliminary data processing and control panel 4.

Автоматизированная установка для комплексного ультразвукового неразрушающего контроля колесных пар вагонов работает следующим образом.Automated installation for integrated ultrasonic non-destructive testing of wheel sets of cars works as follows.

Подача колесных пар на контроль может осуществляться в двух режимах - ручном и автоматическом. В автоматическом режиме управление осуществляется системой автоматики, а в ручном - оператором с пульта 4 управления. Перед осуществлением контроля устройство 2 очистки зоны контроля обеспечивает предварительную подготовку изделия к контролю. После чего каретки 6 перемещаются и электромагнитно-акустические преобразователи 7 устанавливаются в рабочее положение, при котором обеспечивается контроль соответствующих областей обода, диска колеса и оси колесных пар. Количество электромагнитно-акустических преобразователей 7 и их расположение в каретках 6 определяется выбранной схемой прозвучивания. В частности, для контроля осей могут быть использованы по два электромагнитно-акустических преобразователя, обеспечивающих прозвучивание соответственно средней части, подступичной части и шейки оси. Для контроля осей колесных пар электромагнитно-акустические преобразователи могут быть использованы в сочетании с феррозондовыми преобразователями или с феррозондовыми и пьезоэлектрическими преобразователями. Для контроля поверхности катания, основного сечения обода и ступицы колеса могут быть использованы также по два электромагнитно-акустических преобразователя. Для контроля диска колеса (включая приободную зону) целесообразно использовать четыре электромагнитно-акустических преобразователя. Электрические сигналы, вырабатываемые блоком 11 генераторов подаются на электромагнитно-акустические преобразователи 7, каждый из которых возбуждает в заданной зоне контролируемого изделия ультразвуковые колебания. Отраженные ультразвуковые сигналы принимаются приемными электромагнитно-акустическими преобразователями 7, где преобразовываются в электрический сигнал. Преобразованный сигнал после усиления в блоке 8 усилителей поступает в блок 9 предварительной обработки информации, где он обрабатывается и преобразуется к виду, удобному для дальнейшей обработке в вычислительном блоке 10. Блок 12 синхронизации синхронизирует работу генераторов в блоке 11, блока 9 предварительной обработки информации, с выхода которого предварительно обработанная информация и синхроимпульсы передаются в вычислительный блок 10. Кроме The supply of wheelsets for control can be carried out in two modes - manual and automatic. In automatic mode, control is carried out by the automation system, and in manual mode, by the operator from the control panel 4. Before monitoring, the device 2 for cleaning the control zone provides preliminary preparation of the product for control. After that, the carriages 6 are moved and the electromagnetic-acoustic transducers 7 are installed in the working position, in which control of the corresponding areas of the rim, wheel disc and axle of the wheelset is ensured. The number of electromagnetic-acoustic transducers 7 and their location in the carriages 6 is determined by the selected sounding scheme. In particular, to control the axes, two electromagnetic-acoustic transducers can be used, providing sounding, respectively, of the middle part, the approach part and the neck of the axis. To control the axles of the wheelsets, electromagnetic-acoustic transducers can be used in combination with flux-gate transducers or with flux-gate and piezoelectric transducers. Two electromagnetic-acoustic transducers can also be used to control the skating surface, the main section of the rim and the wheel hub. It is advisable to use four electromagnetic-acoustic transducers to control the wheel disk (including the adjacent zone). Electrical signals generated by the block 11 of the generators are fed to the electromagnetic-acoustic transducers 7, each of which excites ultrasonic vibrations in a given area of the controlled product. The reflected ultrasonic signals are received by the receiving electromagnetic-acoustic transducers 7, where they are converted into an electrical signal. The converted signal after amplification in block 8 of amplifiers enters block 9 of preliminary information processing, where it is processed and converted to a form convenient for further processing in computing block 10. Block 12 synchronizes the operation of generators in block 11, block 9 of preliminary information processing, the output of which pre-processed information and clock pulses are transmitted to the computing unit 10. In addition

того, импульс синхронизации поступает в пульт 4 управления. Обработанная в вычислительном блоке 10 информация записывается в память этого блока.Moreover, the synchronization pulse enters the remote control 4. The information processed in the computing unit 10 is recorded in the memory of this unit.

Предлагаемая автоматизированная установка в процессе контроля осей позволяет выявить следующие дефекты: поперечные трещины на цилиндрических поверхностях шеек, поперечные поверхностные трещины в галтелях шеек, поперечные поверхностные трещины в средней части, внутренние дефекты металлургического происхождения. В процессе контроля цельнокатаных колес подлежат выявлению следующие дефекты: поверхностные поперечные и продольные трещины, расслоения, поверхностный откол у наружной грани обода, откол кругового наплыва, поверхностные поперечные трещины, а также внутренние трещины, нарушения сплошности и неметаллические включения в наплавленном слое гребня, усталостные поверхностные трещины в зоне галтельного перехода диска в обод, неметаллические включения и внутренние сплошности металла в ободе колеса.The proposed automated installation in the process of checking the axes allows to identify the following defects: transverse cracks on the cylindrical surfaces of the necks, transverse surface cracks in the fillets of the necks, transverse surface cracks in the middle part, internal defects of metallurgical origin. The following defects should be identified during inspection of seamless-rolled wheels: surface transverse and longitudinal cracks, delaminations, surface spallation at the outer rim face, spallation of circular influx, surface transverse cracks, as well as internal cracks, discontinuities and non-metallic inclusions in the deposited ridge layer, surface fatigue cracks in the area of the fillet transition of the disk into the rim, non-metallic inclusions and internal continuity of the metal in the wheel rim.

Claims

An automated installation for complex ultrasonic non-destructive testing of wheel sets of wagons, comprising a wheel pair feed device with a reversal mechanism, a control zone cleaning device, wheel pair rotation device, a diagnostic tool consisting of a computing unit, an information preprocessing unit and an amplifier unit, a control panel and carriages for placing ultrasonic transducers, characterized in that the diagnostic tool is equipped with a block of generators and electromagnetic transducers, while the electromagnetic-acoustic converters are installed in the carriages to control the corresponding areas of the rim, wheel disk and the wheelset axis, and their outputs through the amplifier block are connected to the input of the preliminary information processing unit, which is connected to the computing unit, the inputs of the electromagnetic-acoustic converters connected to the respective outputs of the generator unit connected to the synchronization unit, to which the information processing unit is connected, and a control panel connected to the control circuits of the wheelset feeder with a mechanism for turning them, a control zone cleaning device, wheelset and carriage rotation devices.