УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБОДА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО КОЛЕСА Российский патент 1997 года по МПК G01N3/42 

Настоящее изобретение относится к контролю твердости обода железнодорожного колеса посредством шарика (по Бринеллю) и к контролю остаточных напряжений в ободе с помощью ультразвука.

Известно устройство для контроля технического состояния обода железнодорожного колеса, содержащее шасси с четырехугольной горизонтальной частью и с вертикальной частью, расположенной на горизонтальной части, на которой закреплен опорный рельс, параллельно которому установлены три лонжерона, два из которых предназначены для направления железнодорожного колеса и закреплены на вертикальной части шасси, а третий выполнен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в направлении, перпендикулярном двум первым лонжеронам, средства перемещения и прижатия к железнодорожному колесу третьего лонжерона, направляющие, закрепленные на горизонтальной части шасси и ориентированные в направлении, параллельном опорному рельсу, каретку, установленную с возможностью перемещения по направляющим, средство для ее перемещения, орган абразивной зачистки поверхности железнодорожного колеса, установленный на каретке с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направляющим и связанный со средством для его перемещения, измеритель твердости по Бринеллю, установленный в каретке, установленный на каретке и связанный с узлом приложения к нему заданного усилия.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение является облегчение операции контроля путем использования автоматических средств.

Технический результат достигается тем, что устройство для контроля технического состояния обода железнодорожного колеса, содержащее шасси с четырехугольной горизонтальной частью и с вертикальной частью, расположенной на горизонтальной части, на которой закреплен опорный рельс, параллельно которому установлены три лонжерона, два из которых предназначены для направления железнодорожного колеса и закреплены на вертикальной части шасси, а третий выполнен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в направлении, перпендикулярном двум первым лонжеронам, средства перемещения и прижатия к железнодорожному колесу третьего лонжерона, направляющие, закрепленные на горизонтальной части шасси и ориентированные в направлении, параллельном опорному рельсу, каретку, установленную с возможностью перемещения по направляющим, средство для ее перемещения, орган абразивной зачистки поверхности железнодорожного колеса, установленный на каретке с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направляющим и связанный со средством для его перемещения, измеритель твердости по Бринеллю, установленный в каретке и связанный с узлом приложения к нему заданного усилия, снабжено органом ультразвукового контроля, установленным на каретке с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направляющим, и связанным со средством его перемещения в рабочее положение для контактирования с ободом железнодорожного колеса и в исходное положение, механическим датчиком толщины, установленным на каретке с возможностью перемещения в направлении перпендикулярном направляющим, и связанным со средством его перемещения из положения со стертыми показаниями в положение упора в обод колеса; измеритель твердости по Бринеллю включает в себя головку для измерения твердости, установленную на одном конце скользящего в гильзе стержня, на другом конце которого установлен колпачке, и линейный датчик перемещения головки; узел приложения заданного усилия к измерителю твердости по Бринеллю включает в себя рычаг, шарнирно установленный на шасси, основной домкрат, выполненный винтовым, снабженный двигателем и имеющий опорную часть на колпачке измерителя, противовес, имеющий опорную часть на рычаге, дополнительные домкраты для подъема и освобождения противовеса и неподвижный кронштейн указанных домкратов; орган ультразвукового контроля содержит приемно-передающую головку ультразвуковых частот среза, установленную с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, параллельной оси перемещения органа ультразвукового контроля, элемент приведения приемно-передающей головки во вращательное движение и распределитель текучей среды связи по поверхности обода колеса; средства перемещения каретки, органа абразивной зачистки поверхности железнодорожного колеса, органа ультразвукового контроля и датчика толщины выполнены в виде пневматических цилиндров, устройство включает в себя электропневматические и электрические средства управления, а опорный рельс выполнен с V-образным вырезом на верхней поверхности головки для размещения колеса.

Фигура 1 изображает вид спереди устройства, согласно изобретению, шасси которого дано в разрезе В вертикальной плоскостью.

Фигура 2 вид сверху.

Устройство содержит шасси, 1. Оно состоит из горизонтальной части 2, образованной балками 3, 4, 5 и вертикальной частью, образованной стойками 6, 7, расположенными на одном из концов балок 3 и 5 так, чтобы в виде спереди и в профиль шасси имело форму буквы L.

На стойках 6 и 7 установлены горизонтальные лонжероны 8, 9. На горизонтальной части установлен опорный рельс 10. Рельс 10 снабжен выемкой 10' в форме буквы V, расположенной в его верхней части почти рядом с осью устройства.

На горизонтальной части имеются направляющие 11 и 12, вертикальные фланцы 13, 14, которые перпендикулярны рельсу 10 и на которых закреплены домкраты 15, 16, на штоках которых установлен лонжерон 17 с возможностью перемещения и параллельно рельсу 10 и неподвижным лонжеронам 8, 9. Домкраты обеспечивают возможность перемещения подвижного лонжерона 17 для приближения этого лонжерона к плоскости, определенной неподвижными лонжеронами 8 и 9.

Направляющие 11, 12, закрепленные на горизонтальной части шасси 1 в направлении, параллельном рельсу 10, предназначены для установки подвижной каретки 18, которая приводится в поступательное движение с помощью пневматического цилиндра 19.

На каретке 18 установлены рядом друг с другом последовательно в поперечном направлении:
орган 20 абразивной зачистки поверхности железнодорожного колеса;
измеритель 21 твердости по Бринеллю;
орган 22 ультразвукового контроля остаточных напряжений;
Орган 20 содержит вращающийся шлифовальный круг 23, установленный с возможностью перемещения по каретке 18 перпендикулярно направляющим 11, 12. Круг 23 может перемещаться с помощью пневматического цилиндра 24.

Измеритель 21 твердости по Бринеллю содержит головку 25, осуществляющую измерение твердости вдавливанием шарика, установленную на стержне 26, на конце которого установлен колпачок 27, этот стержень может скользить в гильзе 28.

Кроме того, устройство содержит средство для измерения перемещения головки измерения твердости шариком (не изображено)
Орган 22 ультразвукового контроля установлен с возможностью перемещения перпендикулярно направляющим 11, 12 и может перемещаться с помощью пневматического цилиндра 29. Он содержит приемно-передающую головку 30 ультразвуковых частот среза, которая установлена с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, параллельной оси перемещения органа ультразвукового контроля и приводной домкрат 31 для приведения приемно-передающей головки 30 во вращение.

Устройство для ультразвукового контроля 22 содержит также средство для подачи соединительной жидкости, состоящее из дозирующего насоса 32 и из трубы 33, выходное отверстие которой находится рядом с приемно-передающей головкой.

Механический датчик 34 толщины установлен на кронштейне 35 органа 22 ультразвукового контроля так, что он может перемещаться перпендикулярно направляющим 11,12 с помощью пневматического цилиндра 29.

Узел 36 позволяет прилагать заданное усилие к головке 25 измерению твердости по Бринеллю через стержень 26 и колпачок 27.

Этот узел 26 содержит рычаг 37, шарнирно закрепленный одним из его концов 38 на балке 4 шасси 1. На части рычага, расположенной рядом с концом 38, установлен винтовой домкрат 39, снабженный двигателем 40, головка 41 которого может входить во взаимодействие с колпачком 27, а на его конце 42, который удален от шарнира этот рычаг имеет противовес 43.

На кронштейне 44, опирающимся на пол 46, установлен первый домкрат 45, шток которого соединен с крюком 48, к которому подвешен противовес 43.

На кронштейне 44 установлен второй домкрат 49, который может приводить в движение крюк 50, закрепленный к корпусу домкрата 45, и может прицепляться на оси 51, закрепленной к концу штока домкрата 45.

Узел 36 расположен таким образом, чтобы ось винтового домкрата 39 находилась приблизительно напротив выемки 10' в форме буквы V рельса 10.

Контроль колеса 52 осуществляется следующим образом.

Колесо 52 подводят на рельс 10 и его удерживают в положении, в котором он находится в V-образной выемке 10' с помощью домкратов 15 и 16, прижимая лонжерон 17 к колесу таким образом, чтобы зажать колесо с той и другой стороны лонжеронами 8,9 и 17.

Используя силовой цилиндр 19, подводят шлифовальный круг 23 напротив обода колеса напротив V-образной выемки, затем используя домкрат 24 прижимают шлифовальный круг к ободу и осуществляют в каком-либо месте шлифовку, приводя шлифовальный круг 23 в возвратно-поступательное движение с помощью силового цилиндра 19, затем отводят круг.

Используя силовой цилиндр 19, подводят датчик 34 напротив отшлифованной зоны, затем, используя силовой цилиндр 29, прижимают датчик 34 к ободу колеса, регистрируя положение датчика, что позволяет измерить толщину обода, затем отводят датчик 34.

Используя силовой цилиндр 19, подводят приемно-передающую головку 30 напротив отшлифованной зоны и прижимают головку 30 к ободу колеса 52 с помощью силового цилиндра 29. Используя дозирующий насос 32, подают жидкость связи и осуществляют первое измерение времени распространения ультразвуковых волн в ободе, затем, осуществляют поворот приемно-передающей головки 30 на четверть оборота с помощью домкрата 31 и осуществляют второе измерение времени распространения ультразвуковых волн, затем, используя силовой цилиндр 29 отводят приемно-передающую головку.

Измерение толщины обода и измерение времени распространения ультразвуковых волн в обиде позволяют определить остаточные напряжения.

После окончания измерения остаточных напряжений, подводят с помощью силового цилиндра 19 измеритель 25 твердости по Бринеллю напротив отшлифованной зоны. В этот момент, головка 41 винтового домкрата 39, колпачок 27, стержень 26, головка 25 измерителя твердости по Бринеллю и отшлифованная зона обода располагаются в линию. Используя двигатель 40, прижимают головку 41 винтового домкрата 39 к колпачку 27 таким образом, чтобы головка 25 измерителя твердости по Бринеллю прижалась к ободу колеса с усилием порядка 200 кг. Затем, используя домкрат 49, возвращают назад крюк 50, что способствует освобождению противовеса 49, который, опираясь на рычаг 37, прижимает головку 41 к колпачку 27, в результате, головка 25 измерения твердости по Бринеллю прижимается к ободу колеса с усилием в 3000 кг. Используя датчик перемещения, замеряют перемещение головки 25 измерителя твердости по Бринеллю в осевом направлении из положения, когда она была прижата к ободу с усилием в 200 кг, в положение после прижатия к ободу с усилием в 3000 кг. Это перемещение позволяет рассчитать твердость обода, исходя из измерений вдавливания шарика.

После измерения твердости, противовесом 43 поднимают с помощью домкрата 45, в результате чего происходит зацепление оси 51 на крюке и противовес удерживается в верхнем положении.

Комплекс домкратов и средств для измерения соединен с электропневматическими устройствами управления 55 и с электронными средствами управления 56, которые позволяют осуществить все движения автоматически.

Использование: для контроля технического состояния обода железнодорожного колеса. Сущность изобретения: устройство содержит шасси 1, рельс 10 для опоры колеса 52, закрепленного на горизонтальной части шасси 1, направляющие лонжероны 9, закрепленные на вертикальной части 6, 7 шасси 1 параллельно рельсу 10, направляющие, закрепленные на горизонтальной части шасси 1 параллельно рельсу 10, и каретку 18, установленную с возможностью перемещения по направляющим. На каретке 18 установлены орган абразивной зачистки поверхности колеса и измеритель твердости 21, связанный с узлом приложения к нему заданного усилия, орган ультразвукового контроля 22, включающий в себя приемно-передающую головку ультразвуковых частот среза. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для контроля технического состояния обода железнодорожного колеса, содержащее шасси с четырехугольной горизонтальной частью и с вертикальной частью, расположенной на горизонтальной части, на которой закреплен опорный рельс, параллельно которому установлены три лонжерона, два из которых предназначены для направления железнодорожного колеса и закреплены на вертикальной части шасси, а третий выполнен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в направлении, перпендикулярном двум первым лонжеронам, средства перемещения и прижатия к железнодорожному колесу третьего лонжерона, направляющие, закрепленные на горизонтальной части шасси и ориентированные в направлении, параллельном опорному рельсу, каретку, установленную с возможностью перемещения по направляющим, средство для ее перемещения, орган абразивной зачистки поверхности железнодорожного колеса, установленный на каретке с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направляющим, и связанный со средством для его перемещения, измеритель твердости по Бринеллю, установленный в каретке и связанный с узлом приложения к нему заданного усилия, отличающееся тем, что оно снабжено органом ультразвукового контроля, установленным на каретке с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направляющим, и связанным со средством его перемещения в рабочее положение для контактирования с ободом железнодорожного колеса и в исходное положение, механическим датчиком толщины, установленным на каретке с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направляющим, и связанным со средством его перемещения из положения со стертыми показаниями в положение упора в обод колеса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измеритель твердости по Бринеллю включает в себя головку для измерения твердости, установленную на одном конце скользящего в гильзе стержня, на другом конце которого установлен колпачок, и линейный датчик перемещения головки. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что узел приложения заданного усилия к измерителю твердости по Бринеллю включает в себя рычаг, шарнирно установленный на шасси, основной домкрат, выполненный винтовым, снабженный двигателем и имеющий опорную часть на колпачке измерителя, противовес, имеющий опорную часть на рычаге, дополнительные домкраты для подъема и освобождения противовеса и неподвижный кронштейн указанных домкратов. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что орган ультразвукового контроля содержит приемно-передающую головку ультразвуковых частот среза, установленную с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, параллельной оси перемещения органа ультразвукового контроля, элемент приведения приемно-передающей головки во вращательное движение и распределитель текучей среды связи по поверхности обода колеса. 5. Устройство по любому из пп.1 4, отличающееся тем, что средства перемещения каретки, органа абразивной зачистки поверхности железнодорожного колеса, органа ультразвукового контроля и датчика толщины выполнены в виде пневматических цилиндров. 6. Устройство по любому из пп.1 5, отличающееся тем, что оно включает в себя электропневматические и электрические средства управления. 7. Устройство по любому из пп.1 6, отличающееся тем, что опорный рельс выполнен с V-образным вырезом на верхней поверхности головки для размещения колеса.