close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11133

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 11133
(13) C1
(19)
G 01N 29/04
G 01N 29/34
G 01M 17/08
СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ
РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА И УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 20040037
(22) 2004.01.21
(43) 2005.09.30
(71) Заявитель: Дубина Анатолий Владимирович (BY)
(72) Авторы: Дубина Анатолий Владимирович; Дубина Юлия Анатольевна (BY)
(73) Патентообладатель: Дубина Анатолий
Владимирович (BY)
(56) BY a 20000607, 2001.
BY a 20020225, 2003.
RU 2132054 C1, 1999.
RU 2032171 C1, 1995.
SU 1522088 A1, 1989.
US 5864065 A, 1999.
US 5654510 A, 1997.
BY 11133 C1 2008.10.30
(57)
1. Способ ультразвукового контроля колесной пары рельсового транспорта, заключающийся в погружении колесной пары нижней частью колес в иммерсионные ванны и ее
вращении на опорах стенда, передаче упругих волн от пьезоэлектрических преобразователей к контролируемому колесу через иммерсионную среду и прозвучивании заданных областей колеса по траекториям в виде концентрических окружностей, отличающийся тем,
Фиг. 1
BY 11133 C1 2008.10.30
что перед началом контроля измеряют толщину обода контролируемого колеса, с учетом
толщины обода устанавливают в требуемое по высоте исходное положение акустический
блок с пьезоэлектрическими преобразователями, уровень жидкости в иммерсионной ванне
поддерживают не менее чем на толщину обода, затем осуществляют вращение колесной
пары, прозвучивают обод и приободную часть диска колеса и регистрируют сигналы, превышающие пороговое значение, по которым выявляют дефекты.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пьезоэлектрические преобразователи, ориентированные на поверхность катания контролируемого колеса и размещенные на общем
основании, включают сначала по раздельной схеме излучателя и приемника, устанавливают поисковую чувствительность, путем перемещения общего основания в направлении,
параллельном оси вращения колесной пары, выбирают положение с минимальным уровнем помех от конструктивных отражателей в зоне контроля, осуществляют контроль путем вращения колесной пары не менее одного полного оборота, затем переключают на
совмещенный режим приема и излучения каждый из преобразователей поочередно и повторяют контроль каждым преобразователем путем вращения колесной пары не менее одного полного оборота.
3. Устройство для ультразвукового контроля колесной пары рельсового транспорта,
содержащее неподвижное основание с опорами для колесной пары, привод с фрикционным роликом, расположенным с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью
колес, подъемно-транспортный механизм для подъема, транспортировки и установки колесной пары, две иммерсионные ванны, размещенные по вертикальному уровню ниже оси
вращения колесной пары, в которых установлены пьезоэлектрические преобразователи,
отличающееся тем, что пьезоэлектрические преобразователи установлены на расположенных в иммерсионных ваннах акустических блоках с механизмами перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях и ориентированы под углом от 0 до 25
градусов к нормали в точке ввода ультразвука в поверхность контролируемого колеса.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что преобразователи, ориентированные на
поверхность катания колеса, размещены на параллельных осях с возможностью вращения
в общей плоскости.
Изобретение относится к методам и средствам испытаний изделий ультразвуком и
может быть использовано для выявления дефектов колес при ремонте и изготовлении подвижного состава железнодорожного транспорта.
Известен способ ультразвукового контроля ободьев колес рельсового подвижного состава [1], заключающийся в том, что на контролируемую часть боковой поверхности обода наносится контактная жидкость, пьезоэлектрический преобразователь вручную
перемещают по заданной траектории сначала в режиме поисковой чувствительности, отмечают места регистрации сигналов от предполагаемых дефектов, а затем в режиме браковочной чувствительности выявляют недопустимые дефекты. Недостатком способа
является низкая производительность контроля.
Известен способ, описанный в технологическом процессе ультразвуковой дефектоскопии вагонных колес [2], заключающийся в том, что пьезоэлектрические преобразователи направляют на контактных поверхностях испытываемого колеса по концентрическим
окружностям с помощью сканирующего устройства УСК-4, которое устанавливают на
обод испытываемого колеса, на контролируемый сектор колеса кистью наносят контактную жидкость, затем осуществляют поисковый контроль путем ручного перемещения
сканирующего устройства в режиме поисковой чувствительности и отмечают зоны появления сигналов в пределах контролируемого сектора. Затем проворачивают колесную пару механизмом вращения и таким же образом выполняют поисковый контроль
2
BY 11133 C1 2008.10.30
следующих секторов, а после этого отмеченные зоны контролируют повторно в режиме
браковочной чувствительности для выявления недопустимых дефектов.
Недостатком указанного способа является низкая производительность и достоверность ультразвукового контроля.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ работы
стенда, описанный в заявке на изобретение "Стенд для ультразвуковых испытаний колесных пар рельсового подвижного состава" [3].
В указанном способе колесную пару подают по технологической рельсовой колее
стенда до остановки над осью подъемно-поворотного устройства. Посредством подъемноповоротного устройства колесную пару поворачивают на 90° по отношению к рельсовой
колее и устанавливают на опоры стенда таким образом, что колеса опускаются нижней
частью в иммерсионные ванны и получают возможность свободного вращения и необходимой ориентации для проведения ультразвуковых испытаний обода и диска. В качестве
жидкой среды в иммерсионной ванне используется техническая вода. Для реализации
ультразвуковых испытаний использовано специальное и типовое оборудование, позволяющее осуществлять ультразвуковой контроль импульсными методами эхо- и теневым
методами в диапазоне частот от 1,0 до 5,0 МГц. При этом передача упругих волн от пьезоэлектрических преобразователей к контролируемому колесу осуществляется через иммерсионную среду. Заданные области колес прозвучиваются по траекториям в виде
концентрических окружностей.
Недостатком указанного способа является низкая эффективность выявления дефектов,
а также сложность настройки и обслуживания.
Известно устройство для ультразвукового контроля цилиндрических изделий [4], содержащее основание, акустический блок, включающий ультразвуковые пьезопреобразователи и локальную иммерсионную ванну с уплотнителем, связанную с основанием,
механизмы ориентации и фиксации акустического блока, причем акустический блок посредством рычажно-пружинной системы со следящими роликами прижат к объекту контроля.
Недостатком указанного устройства является конструктивная ограниченность для реализации ультразвукового контроля тел вращения со сложными криволинейными поверхностями, какими являются колесные пары рельсового подвижного состава.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по назначению, способу работы и конструктивным признакам является стенд для ультразвуковых испытаний колесных пар
рельсового подвижного состава /3/, содержащий неподвижное основание с опорами для
букс испытываемой колесной пары, привод с фрикционным роликом, расположенный с
возможностью взаимодействия с боковой поверхностью колеса испытываемой колесной
пары, две иммерсионные ванны, подъемно-поворотное устройство для подъема и поворота колесной пары, причем иммерсионные ванны размещены по вертикальному уровню
ниже оси вращения испытываемой колесной пары и ниже опор для букс.
Недостатком указанного устройства является низкая эффективность выявления дефектов, а также сложность настройки и обслуживания.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности выявления дефектов и эксплуатационной надежности устройства.
Технический результат достигается способом, заключающимся в погружении колесной пары нижней частью колес в иммерсионные ванны и ее вращении на опорах стенда,
передаче упругих волн от пьезоэлектрических преобразователей к контролируемому колесу через иммерсионную среду и прозвучивании заданных областей колес по траекториям в виде концентрических окружностей, отличающийся тем, что перед началом контроля
измеряют толщину обода контролируемого колеса, с учетом толщины обода устанавливают в требуемое по высоте исходное положение акустический блок с пьезоэлектрическими преобразователями, уровень жидкости в иммерсионной ванне поддерживают не
3
BY 11133 C1 2008.10.30
менее чем на толщину обода, затем осуществляют вращение колесной пары, прозвучивают обод и приободную часть диска колеса и регистрируют сигналы, превышающие пороговое значение, по которым выявляют дефекты.
Пьезоэлектрические преобразователи, ориентированные на поверхность катания контролируемого колеса и размещенные на общем основании симметрично по отношению к
вертикали, проведенной через ось вращения контролируемого колеса, включают сначала
по раздельной схеме излучателя и приемника, устанавливают поисковую чувствительность, путем перемещения общего основания в направлении, параллельном оси вращения
колесной пары, выбирают положение с минимальным уровнем помех от конструктивных
отражателей в зоне контроля, осуществляют контроль путем вращения колесной пары не
менее одного полного оборота, затем переключают на совмещенный режим приема и излучения каждый из преобразователей поочередно и повторяют контроль каждым преобразователем путем вращения колесной пары не менее одного полного оборота.
Для осуществления заявляемого способа предлагается устройство для ультразвукового контроля колесной пары рельсового подвижного состава, содержащее неподвижное основание с опорами для испытываемой колесной пары, привод с фрикционным роликом,
расположенным с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью колеса испытываемой колесной пары, подъемно-транспортный механизм для подъема, транспортировки и установки колесной пары, две иммерсионные ванны, размещенные по
вертикальному уровню ниже оси вращения испытываемой колесной пары, в которых установлены пьезоэлектрические преобразователи, отличающееся тем, что пьезоэлектрические преобразователи установлены на расположенных в иммерсионных ваннах
акустических блоках с механизмами перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях и ориентированы под углом от 0 до 25 градусов к нормали в точке ввода ультразвука в поверхность контролируемого колеса.
Указанная последовательность и особенности выполнения операций вместе с конструктивными параметрами устройства позволяют наиболее полно выявить дефекты типа
нарушения сплошности по всему сечению обода.
Кроме того, преобразователи, направленные на поверхность катания колеса, размещены
на попарно параллельных осях с возможностью вращения в общей для обоих преобразователей плоскости. Указанное расположение преобразователей позволяет, в частном случае
контроля приободной зоны диска колеса через поверхность катания колеса, улучшить их
первоначальную настройку и достоверность контроля приободной зоны диска колеса.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства, на фиг. 2 - схема ориентации преобразователей, направленных на поверхность катания колеса.
Устройство содержит неподвижное основание 1 с опорами 2 для испытываемой колесной пары 3, две иммерсионные ванны 4, размещенные по вертикальному уровню ниже
оси вращения испытываемой колесной пары, акустические блоки 5, оснащенные каждый
механизмом перемещения в вертикальном направлении 6 и механизмом перемещения в
горизонтальном направлении 7, пьезоэлектрические преобразователи 8.
Акустические оси пьезоэлектрических преобразователей 8 ориентированы под углом α
к нормали в точке ввода ультразвука в поверхность, который может принимать значения
от 0 до 25 градусов. Преобразователи, направленные на поверхность катания колеса, размещены на попарно параллельных осях 9 с возможностью вращения в общей для обоих
преобразователей плоскости.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Первоначально замеряется
толщина ободьев испытываемых колес колесной пары 3, с учетом измеренных толщин
акустические блоки 5 посредством механизмов вертикального перемещения 6 устанавливаются в каждой ванне в требуемое положение по высоте.
Испытываемую колесную пару 3 размещают на опорах 2 таким образом, чтобы колеса
погрузились в жидкую среду иммерсионной ванны 4 не менее чем на толщину обода, за4
BY 11133 C1 2008.10.30
тем осуществляют вращение колесной пары, путем поочередного переключения преобразователей прозвучивают обод и приободную часть диска колеса во всех опасных сечениях, при этом регистрируют превышение сигналов в зонах контроля выше порогового
значения, недопустимого для дефекта.
При вводе ультразвука через поверхность катания колеса (фиг. 2) пьезоэлектрические
преобразователи 8 размещают на общем основании 10 симметрично по отношению к вертикали, проведенной через ось вращения контролируемого колеса, включают их по раздельной схеме, устанавливают поисковую чувствительность, затем путем перемещения
акустического блока 5 в горизонтальном направлении выбирают положение с минимальным уровнем помех от конструктивных отражателей в зоне контроля, осуществляют контроль путем вращения колесной пары не менее одного полного оборота, затем
переключают на совмещенный режим приема и излучения каждый из преобразователей
поочередно и повторяют контроль каждым преобразователем путем вращения колесной
пары не менее одного полного оборота.
Способ реализован на макетном образце устройства для ультразвукового контроля вагонных колесных пар колеи 1520 мм. В качестве дефектоскопа использовался электронный блок УД2-12, пьезопреобразователи изготовлены на основе пьезоэлементов с
резонансной частотой 2,5 МГц, диаметром 12 мм. Переключение пьезопреобразователей
осуществлялось специальным коммутатором каналов. В качестве иммерсионной среды
применялась техническая вода.
На технологической рельсовой колее замерялась толщина ободьев испытываемой колесной пары, которая составила 34 мм для правого и 33 мм для левого колеса. С учетом
измеренных толщин акустические блоки посредством механизмов вертикального перемещения устанавливались в каждой ванне в требуемое положение по высоте.
Испытываемая колесная пара размещалась на опорах таким образом, что колеса погружались в иммерсионную ванну на толщину обода. Включался электронный блок ультразвукового дефектоскопа УД2-12, подключались пьезопреобразователи, направленные на
поверхность катания правого колеса, в раздельном режиме работы излучателя и приемника.
Затем механизмами горизонтального перемещения акустические блоки устанавливались на расстояние, определяемое положением колес на оси и положением оси колесной
пары на роликовых опорах. При вводе ультразвука через поверхность катания колеса
(фиг. 2) пьезоэлектрические преобразователи 8 размещались на общем основании 9 симметрично по отношению к вертикали, проведенной через ось вращения контролируемого
колеса, включались по раздельной схеме, устанавливалась поисковая чувствительность,
затем путем перемещения акустического блока в горизонтальном направлении выбиралось положение с минимальным уровнем помех в зоне контроля таким образом, чтобы на
дефектоскопе в зоне строба автоматической сигнализации о дефектах, соответствующей
глубине контроля в стали колеса от 10 до 120 мм, не было сигналов от конструктивных
отражателей. Путем вращения колесной пары прозвучивался обод и приободная часть
диска колеса, регистрируя превышение сигналов в зонах контроля выше порогового значения, недопустимого для дефекта. Таким образом, наиболее эффективно выявились дефекты, отражающая поверхность которых параллельна поверхности катания колеса.
Контроль осуществлялся путем поворота колесной пары на два полных оборота.
Затем переключались на совмещенный режим приема и излучения каждый из преобразователей поочередно. Таким образом, наиболее эффективно выявлялись объемные дефекты и дефекты, отражающая поверхность которых ориентирована под углом 40°…50° к
поверхности катания. Контроль повторялся каждым преобразователем путем вращения
колесной пары на два полных оборота.
Продолжительность контроля одной колесной пары описанными способом и устройством составила 12 минут, что в 3…4 раза меньше времени, затрачиваемого при контроле
способом-прототипом.
5
BY 11133 C1 2008.10.30
Источники информации:
1. Ильин В.А. и др. Дефектоскопия деталей подвижного состава железных дорог и
метрополитенов. - М.: Транспорт, 1983. - С. 292-295.
2. Руководство по комплексному ультразвуковому контролю колесных пар вагонов.
РД 07.09-97, с. 153, 154. Утверждено Советом по железнодорожному транспорту государств участников содружества 08.05.1998.
3. Дубина А.В., Бычек И.С., Комаровский И.С. Заявка РБ № а 20000607 на изобретение "Стенд для ультразвуковых испытаний колесных пар рельсового подвижного состава", МПК G 01M 17/08; G 01N 29/04 // Официальный бюллетень. - № 4. - 2001.
4. А.с. СССР 1083106A, МПК G 01N 29/04 // Бюллетень изобретений СССР. - № 12. 30.03.1984.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
199 Кб
Теги
by11133, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа