СТЕНД МАГНИТОПОРОШКОВОГО КОНТРОЛЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС Российский патент 2016 года по МПК G01M17/08 G01N27/84 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано при контроле венцов зубчатых шестерен и больших зубчатых колес, например, локомотивов в условиях деповского ремонта.

В процессе эксплуатации подвижного состава в зубчатых передачах возникают дефекты нарушенной сплошности вследствие частого боксования колесных пар, износа в зубьях, нарушениях зацепления, загрязнения и недостатка смазки в тяговом редукторе. К ним относятся изломы и отколы зубьев, трещины на переходных поверхностях и во впадинах зубчатых колес (венцах), развивающиеся с обеих сторон зуба и т.д. Выявление таких дефектов в условиях деповского ремонта является обязательным с помощью штатных технологий и средств неразрушающего контроля. Здесь эффективен магнитопорошковый метод контроля (МПК). Среди других он обеспечивает наивысшую чувствительность и наглядность.

Известен стенд для МПК изделий, например, венцов зубчатых шестерен колесных пар [1, патент на полезную модель RU 80569 U1]. Он представляет раму с винтом, нижний конец которого опирается на подшипник в основании рамы, а верхний конец смонтирован в плите на верхней ее части. С винтом взаимодействует гайка, она связана с кареткой, оборудованной ваннами с барботируемой суспензией. С помощью винтовой пары ванны подводят под венцы зубчатых шестерен, что позволяет нанести магнитный индикатор на венцы шестерен методом окунания.

Однако такое конструктивное решение - винтовые пары - нельзя назвать простым в осуществлении, оно металлоемко, требует обслуживания и т.д. Кроме того, возможности данного стенда ограничены: он не позволяет выполнять намагничивание каждого зуба и межзубной впадины, как этого требует специфика штатной технологии МПК больших зубчатых колес локомотивной колесной пары. Постановка и решение задачи по расширению его возможностей приведет к коренному совершенствованию механической оснастки и соответствующего инструментария для намагничивания.

Известен стенд МПК крупногабаритных изделий, например бандажей колесных пар тепловозов [2, патент на полезную модель RU 80704 U1]. Он содержит устройство для вращения изделий с поворотным столом и приводом и дефектоскоп. Поворотный стол оборудован установочными колодками, адаптированными по форме к контролируемым изделиям, под которыми согласно формуле полезной модели подразумеваются только колеса, например бандажи колесных пар тепловозов.

Однако большие зубчатые колеса контролируются магнитопорошковым методом в сборе с локомотивной колесной парой. Производство контроля зубчатых колес отдельно, т.е. после распрессовки колесной пары, является нетехнологичным, экономически невыгодным и противоречит установленной технологии ремонта локомотивов.

Известен стенд магнитопорошковой дефектоскопии колесных пар типа СМДкп-05 [3], принятый в качестве прототипа изобретения. Он предназначен для работы в технологической цепи деповского ремонта подвижного состава. Содержит индукторы (соленоиды) на балке портала, устройства нанесения магнитного индикатора (суспензии), катковый механизм с роликами, связанный с электроприводом, поворотные стойки и блок управления.

При контроле больших зубчатых колес (БЗК) с помощью СМДкп-05 используют индуктор УМДЗ (устройство магнитной дефектоскопии зубьев), конструкция которого определяется типом и количеством зубьев контролируемого зубчатого колеса. Вид намагничивания циркулярный, режим - импульсный. При этом оператор вручную устанавливает индуктор на поверхность венца так, чтобы проводники индуктора помещались в центре каждой межзубной впадины, и после троекратного пропускания импульса тока выполняет поворот колесной пары на количество намагниченных зубьев. Данные действия повторяются до тех пор, пока не будет намагничена вся зубчатая поверхность венца. Затем производят полив суспензией, непрерывно вращая колесную пару, осмотр и анализ магнитных индикаций. В качестве магнитного индикатора здесь применяют концентрат магнитной суспензии - KMC «ДИАГМА-1100». МПК БЗК проводят способом остаточной намагниченности по следующей схеме: подготовка, намагничивание, нанесение суспензии после прекращения намагничивания, осмотр, расшифровка результатов. Все этапы исполнения технологии МПК чрезвычайно важны. Даже самое незначительное отклонение от установленной технологии на любом ее этапе может привести к тому, что все достоинства метода будут не только потеряны, но и сделаны ошибочные суждения о состоянии зубчатого колеса. Отличительная особенность МПК состоит в том, что две последние операции выполняет человек в роли неотъемлемого звена технологической цепи контроля, и, как следствие, влияние субъективного фактора на достоверность и технологичность контроля. Две другие операции: намагничивание, нанесение суспензии могут быть выполнены без участия человека, но и они оказывают влияние на достоверность и технологичность МПК.

Например, в рамках данной технологии операция намагничивания содержит следующие технологические переходы: установить индуктор на венец БЗК симметрично по ширине зубьев; отметить мелом первую и последнюю впадины, закрытые индуктором; нажать кнопку «ПУСК»; пропустить по индуктору не менее трех импульсов тока; снять индуктор. Далее: провернуть БЗК на 45° и повторить все отмеченные переходы до тех пор, пока не будет намагничен весь венец. Например, БЗК электровоза ВЛ-80 имеет 88 зубьев, с помощью УМДЗ намагничивают в одном цикле 11 зубьев, следовательно, повторы составят 8 циклов. Видно, что в этой ответственной операции имеет место большой объем однообразных ручных манипуляций с точной установкой УМДЗ, выключений и выключений привода вращения колесной пары с дозировкой угла поворота (45°), отметок мелом и т.д. Монотонный характер ручного труда, сопряженный с производственной опасностью, приводит к утомляемости оператора и возникновению субъективных ошибок, т.е. к снижению технологичности контроля и его достоверности. Другая операция - нанесение суспензии - также изобилует факторами, снижающими уровень технологичности и достоверности контроля. Очевидно, что надлежащее качество контроля здесь может быть получено только путем автоматизации, в частности, процессов намагничивания зубьев и нанесения суспензии.

Таким образом, целью изобретения является повышение технологичности и достоверности контроля и повышение культуры труда путем комплексной автоматизации МПК зубчатых колес, в частности больших зубчатых колес локомотивов.

Указанная цель достигается тем, что стенд магнитопорошкового контроля зубчатых колес, например, в локомотивной колесной паре, установленной на технологической рельсовой колее, содержащий портал и смонтированные на нем индуктор с формирователем импульсов тока намагничивания, привод ротации колесной пары, блок управления, устройство нанесения магнитного индикатора, включающее ванны с суспензией, ориентированные порознь под зубчатыми колесами, и насосный агрегат, дополнен регистратором зубьев, узлом подвода индуктора, и упомянутое устройство нанесения снабжено подъемником, при этом регистратор зубьев своим чувствительным элементом в виде индуктивного датчика размещен вблизи венца зубчатого колеса, узел подвода индуктора выполнен в виде первого пневмоцилиндра, корпусом закрепленного к порталу над зубчатым колесом, и адаптера, шарнирно сочлененного между индуктором и штоком данного цилиндра, при этом адаптер выполнен в виде пластины, закрепленной ее центром к торцу штока первого пневмоцилиндра и снабженной симметрично расположенными на ней буксами, которые связаны через нежесткие тяги, например, в виде гибких стержней или отрезков цепи одинаковой длины с другими буксами, закрепленными на корпусе индуктора, при этом оси вращения данных букс ориентированы параллельно оси вращения БЗК, привод ротации, выполненный в виде каткового механизма, имеет контррельсы ограниченной длины, закрепленные к рельсам технологической колеи, и ролики с возможностью взаимодействия поверхностей катания двух из них с гребнем каждого из колес контролируемой колесной пары, при этом один из всех ведущий, жестко связанный с валом, пропущенный через шейку технологического рельса, установлен с помощью подшипникового узла в контррельсе и через муфту и редуктор соединен с валом упомянутого двигателя, корпус которого прикреплен к полотну рельсовой колеи, остальные ролики имеют возможность свободного вращения на своих валах, причем последние консольно вмонтированы в контррельсы, подъемник выполнен в виде объемного параллелограммного механизма, составленного из двух вертикально ориентированных под осью колесной пары параллелограммных четырехзвенников, у которых верхние и нижние кинематические пары вращения связывают вертикальные и горизонтальные тяги, выполненные в виде трубчатых стержней, концы верхних горизонтальных стержней пропущены через буксы, корпуса которых закреплены снизу на днищах ванн, концы нижних горизонтальных стержней пропущены через буксы, установленные корпусами на платформе подъемника, и его поперечный стержень, снабженный шарниром, связан с штоком второго пневмоцилиндра, корпус последнего также шарнирно смонтирован на платформе подъемника, блок управления дополнен выносным пультом и содержит счетчики импульсов, первый из которых выполнен с цикловой емкостью, равной счету зубьев в одном цикле намагничивания, второй с емкостью суммарного счета, равной полному числу зубьев контролируемого колеса, третий с емкостью счета, равной, например, удвоенной емкости второго счетчика, схему «ИЛИ», пять схем «И», схему задержки, датчики верхнего и нижнего положений индуктора, размещенные на корпусе первого пневмоцилиндра, сообщенного поршневой и штоковой полостями с первым пневмораспределителем, датчик нижнего положения ванн, размещенный на корпусе второго пневмоцилиндра, сообщенного поршневой и штоковой полостями с вторым пневмораспределителем, при этом сигнальные входы первого и второго счетчиков импульсов объединены и подключены к выходу регистратора зубьев, выход первого счетчика подключен к входу первой схемы «И», второй вход которой, объединенный с входом сброса третьего счетчика, соединен с датчиком нижнего положения ванн, выход второго счетчика, объединенный с одним из входов второй схемы «И», соединен с первым управляющим входом второго пневмораспределителя, другой вход второй схемы «И» подключен к выходу регистратора зубьев, выход третьего счетчика соединен с входом схемы «ИЛИ» и вторым управляющим входом второго пневмораспределителя, и выход схемы «ИЛИ» подключен к входу сброса первого счетчика, выход первой схемы «И» соединен с входом схемы задержки и инверсным входом третьей схемы «И», другой вход которой объединен с датчиком верхнего положения индуктора и первым входом четвертой схемы «И», выход которой подключен к первому управляющему входу первого пневмораспределителя, второй вход четвертой схемы «И» соединен с прямым выходом схемы задержки, инверсный ее выход подключен к первому входу пятой схемы «И», выход которой соединен с вторым управляющим входом первого пневмораспределителя и к второму входу схемы «ИЛИ», выход третьей схемы «И» подключен к управляющему входу частотного преобразователя привода ротации, выход датчика нижнего положения индуктора, объединенный с входом пятой схемы «И», соединен с индуктором через формирователь импульсов тока намагничивания, выносной пульт содержит два реле, обмотки которых подключены одними концами к источнику питания, а другими у первого реле - через нормально замкнутый контакт второго реле к кнопке «ПУСК» и к нормально разомкнутому контакту первого и у второго реле - вместе с кнопкой «СТОП» к выходу третьего счетчика, при этом управляющий вход частотного преобразователя привода ротации соединен с выходом третьей схемы «И» через нормально разомкнутый контакт первого реле, а с выходом датчика верхнего положения индуктора - через его нормально замкнутый контакт и кнопку «ВРАЩЕНИЕ», причем все указанные кнопки установлены на лицевой панели выносного пульта, насосный агрегат выполнен в виде напорной и сливной линий и напорного насоса с приводом, содержащим двигатель, подключенный к своему частотному преобразователю, управляющий вход которого присоединен к выходу третьего счетчика импульсов.

Также

- пневморукав, питающий упомянутые пневмораспределители, присоединен к централизованной пневмосети через пневмокран, и частотные преобразователи, питающие двигатели приводов ротации и напорного насоса, подключены к трехфазной электросети через автоматический выключатель;

- индуктор выполнен в виде штатного деповского устройства магнитной дефектоскопии зубьев (УМДЗ);

- поверхности катания роликов имеют формы усеченных конусов, вершины которых обращены к наружным сторонам технологической рельсовой колеи;

- упомянутые пневмораспределители выполнены 4-канальными двухпозиционными с электромагнитным управлением, при этом в первой позиции штоковые полости упомянутых пневмоцилиндров сообщены с централизованной пневмосетью, а поршневые полости - с атмосферой, а во второй позиции - наоборот;

- каждая из ванн в процессе всего цикла контроля ориентирована горизонтально, выполнена в виде каркаса прямоугольного сечения, соизмеримого по длине с диаметром зубчатого колеса, и охватывает снизу его венец, при этом каркас собран на немагнитных стержнях, например из алюминиевого уголкового профиля, и выложен изнутри пластиком, например полиамидом;

- полости ванн соединены через тройники с питающим рукавом посредством вмонтированных в их торцевые стенки штуцеров и далее через общий тройник и напорный насос подключены к баку с магнитной суспензией, с этим же баком соединен сливной рукав, который через свой тройник подключен к штуцерам, вмонтированным в центральную часть донной поверхности обеих ванн, при этом штуцера на торцах ванн и их днищах размещены с возможностью свободного слива суспензии;

- все элементы напорной и сливной линий насосного агрегата выполнены из немагнитных материалов;

- упомянутые датчики положений выполнены в виде герконов.

На фиг. 1 показана схема компоновки стенда, на фиг. 2 - электропневматическая схема стенда, на фиг. 3 - эскиз конструкции адаптера, на фиг. 4 - кинематическая схема подъемника.

Изобретение предназначено для оснащения колесной пары, например, электровоза типа ВЛ-80 средствами неразрушающего контроля больших зубчатых колес. Для каждого из двух колес, будь они прямозубыми или косозубыми, схемотехническое решение оснастки контроля является аналогичным. Поэтому ниже приведены описание и формула изобретения только для одного БЗК в составе локомотивной колесной пары.

Предлагаемый стенд МПК (фиг. 1 и 2) содержит колесную пару 1 с большими зубчатыми колесами 2, установленную на технологической рельсовой колее 3, усиленной контррельсами 4, портал 5 и смонтированные на его горизонтальной балке регистратор зубьев 6 и узел 7 подвода индуктора 8 с формирователем импульсов тока намагничивания 9, устройство 10 нанесения магнитного индикатора, включающее ванны 11 с суспензией, ориентированные порознь под зубчатыми колесами 2, и насосный агрегат 12, блок управления 13 и привод ротации 14.

Последний выполнен в виде каткового механизма, имеющего взаимодействующие с гребнями колес ролики по два на каждое колесо, из которых один ведущий 15 жестко посажен на вал и через подшипниковый узел в контррельсе 4, муфту и редуктор соединен с двигателем 16. Остальные три ролика имеют возможность свободного вращения на валах, консольно закрепленных в контррельсах 4.

Узел 7 подвода индуктора 8 выполнен в виде первого пневмоцилиндра 17, корпусом закрепленного к порталу 5 над зубчатым колесом 2, и адаптера 18, шарнирно сочлененного между индуктором 8 и торцом штока цилиндра 17.

Устройство 10 нанесения суспензии оборудовано подъемником 19 ванн 11. Он показан на фиг. 1 и 4 и представляет собой объемный параллелограммный механизм, составленный из двух вертикально ориентированных параллелограммных четырехзвенников, у которых верхние и нижние кинематические пары 20 вращения связывают вертикальные 21 и горизонтальные 22 тяги, выполненные в виде трубчатых стержней. Концы верхних горизонтальных стержней 22 пропущены через буксы 23, корпуса которых закреплены на днищах ванн 11. Концы нижних горизонтальных стержней 22 пропущены через буксы 24, установленные на платформе 25. Средний вертикальный стержень 21 снабжен шарниром 26, связанным со штоком второго пневмоцилиндра 27. Корпус последнего также шарнирно смонтирован на платформе 25 подъемника 19.

Адаптер 18 (фиг. 4) выполнен в виде пластины 28, закрепленной ее центром к штоку первого пневмоцилиндра 17 и снабженной симметрично расположенными буксами 29, которые связаны через нежесткие тяги 30 одинаковой длины с другими буксами 31, закрепленными на корпусе индуктора 8, при этом оси вращения букс 29 и 31 ориентированы параллельно оси вращения большого зубчатого колеса 2. В качестве нежестких тяг 30 могут быть использованы достаточно гибкие резиновые или пластмассовые стержни или отрезки цепей.

Блок управления 13 (фиг. 2) дополнен выносным пультом 32 и содержит счетчики импульсов, первый 33 из которых выполнен с цикловой емкостью, равной счету зубьев в одном цикле намагничивания, второй 34 с емкостью суммарного счета, равной полному числу зубьев контролируемого колеса 2, третий 35 с емкостью счета, равной, например, двойному количеству зубьев контролируемого колеса 2, схему «ИЛИ» 36, пять схем «И» 37…41, схему задержки 42, датчики верхнего 43 и нижнего 44 положений индуктора 8, размещенные на корпусе первого пневмоцилиндра 17, датчик 45 нижнего положения ванн 11, размещенный на корпусе второго пневмоцилиндра 46, при этом сигнальные входы первого 33 и второго 34 счетчиков импульсов объединены и подключены к выходу регистратора зубьев 6, выход первого счетчика 33 подключен к входу первой схемы «И» 37, второй вход которой, объединенный с входом сброса третьего счетчика 35, соединен с датчиком 45 нижнего положения ванн 11, выход второго счетчика 34, объединенный с одним из входов второй схемы «И» 38, соединен с первым управляющим входом второго пневмораспределителя 47, другой вход второй схемы «И» 38 подключен к выходу регистратора зубьев 6, выход третьего счетчика 35 соединен с вторым управляющим входом второго пневмораспределителя 47 и входом схемы «ИЛИ» 36, выход последней подключен к входу сброса первого счетчика 33, выход первой схемы «И» 37 соединен с входом схемы задержки 42 и инверсным входом третьей схемы «И» 39, другой вход которой объединен с датчиком 43 верхнего положения индуктора 8 и первым входом четвертой схемы «И» 40, выход которой подключен к первому управляющему входу первого пневмораспределителя 48, второй вход четвертой схемы «И» 40 соединен с сигнальным выходом схемы задержки 42, инверсный его выход подключен к первому входу пятой схемы «И» 41, выход которой соединен с вторым управляющим входом первого пневмораспределителя 48 и с вторым входом схемы «ИЛИ» 36, выход третьей схемы «И» 39 подключен к нормально разомкнутому контакту контактной группы 60. Выход датчика 44 нижнего положения индуктора 8, объединенный с входом пятой схемы «И» 41, соединен с индуктором 8 через формирователь 9 импульсов тока намагничивания. Насосный агрегат 12 состоит из двигателя 50, управляемого частотным преобразователем 51, механически связанного с насосом, включенным в напорную линию подачи суспензии из бака в ванны 11, которая присоединена через тройники и штуцера. Последние смонтированы на обоих торцах каждой из ванн 11 с возможностью встречного движения суспензии при ее наливе. Линия слива в виде рукава также через тройник и штуцера присоединена к днищам ванн 11. Напорный насос, напорная и сливная линии с их элементами на приведенных чертежах не показаны. Пневморукав 52, питающий пневмораспределители 48, 47, присоединен к централизованной пневмосети 53 через пневмокран 54. Частотные преобразователи 49, 51 привода ротации 14 и насосного агрегата 12 подключены к питающей трехфазной электросети 55 через автоматический выключатель 56. К одной из фаз сети 55 подключен источник питания 57 электронной части стенда.

Выносной пульт 32 состоит из реле 58 и 59, обмотки которых одними концами подключены к источнику питания 57, со своими контактными группами соответственно 60, 65 и 61. При этом управляющий вход частотного преобразователя 49 связан с выходом схемы «И» 39 через нормально разомкнутый контакт 60, а с выходом датчика 43 верхнего положения индуктора 8 через нормально замкнутый контакт 60 и кнопку «ВРАЩЕНИЕ» 62, обмотка реле 59 другим концом и кнопка 63 «СТОП» подсоединены к выходу третьего счетчика 35, и обмотка реле 58 другим концом подключена к кнопке 64 «ПУСК» и нормально разомкнутому контакту 65 реле 58. Кнопки «СТОП» 63, «ПУСК» 64 и «ВРАЩЕНИЕ» 62 установлены на лицевой панели выносного пульта 32.

Работа стенда происходит следующим образом (фиг. 1 и 2). В исходном состоянии автоматический выключатель 56 выключен, пневмокран 54 закрыт, кнопки «СТОП» 63, «ПУСК» 64, «ВРАЩЕНИЕ» 62 отключены, индуктор 8 и поршень первого пневмоцилиндра 17 находятся в верхнем положении, ванны 11 и поршень второго пневмоцилиндра 47 - в нижнем, привод ротации 14 отключен. При подаче электро- и пневмопитания (автоматический выключатель 56 включен и пневмокран 54 открыт, источник питания 57 актуализирован) все счетчики импульсов 33…35, схема «ИЛИ» 36, а также схемы «И» 37…41 и на своих выходах имеют низкий уровень напряжения (уровень логического нуля), датчик 43 верхнего положения индуктора 8 и датчик 45 нижнего положения ванн 11 имеют на выходах высокий уровень напряжения (уровень логической единицы). Следовательно, на инверсный вход схемы «И» 39 поступает низкий уровень сигнала со счетчика 33 и высокий с датчика 43 верхнего положения индуктора 8, что переводит третью схему «И» 39 в состояние логической единицы. Образованный уровень высокого напряжения на ее выходе поступает на нормально разомкнутый контакт контактной группы 60. При нажатии кнопки 64 «ПУСК» питание поступает на катушку реле 58, включая его. При этом замыкается нормально разомкнутый контакт контактной группы 65, обеспечивая питание катушки реле 58 после отпускания кнопки пуск, а также нормально разомкнутый контакт контактной группы 60, и высокий уровень с выхода схемы «И» 39 поступает на управляющий вход частотного преобразователя 49, осуществляя запуск двигателя 16. Колесная пара 1 начинает вращение, регистратор зубьев 6 при попадании в зону его чувствительного элемента очередного зуба вырабатывает импульсы, формируя тем самым импульсную последовательность, которая поступает на входы первого 33, второго 34 счетчиков импульсов и второй схемы «И» 38. Когда количество импульсов становится равным емкости цикла намагничивания, выход счетчика 33 принимает состояние логической единицы, и его высокий уровень поступает на вход первой схемы «И» 37. При этом на ее второй вход поступает также высокий уровень с датчика 45 нижнего положения ванн 11 (они находятся в исходном положении). Первая схема «И» 37 на выходе формирует высокий уровень сигнала, который поступает на инверсный вход третьей схемы «И» 39 и на вход схемы задержки 42. Сигнал низкого уровня на выходе схемы «И» 39 снимает управляющий сигнал с частотного преобразователя 49, двигатель 16 останавливается, и колесная пара 1 прекращает вращение. Поступивший на вход схемы задержки 42 сигнал высокого уровня запускает ее, устанавливая на выходе свой высокий уровень, который приходит на вход четвертой схемы «И» 40, другой вход которой уже имеет высокий уровень с датчика 43 верхнего положения индуктора 8. При этом на выходе «И» 40 также формируется высокий уровень, поступающий на первый управляющий вход первого пневмораспределителя 48, который переключает подачу сжатого воздуха в поршневую полость первого пневмоцилиндра 17. Его поршень, а с ним адаптер 18 и индуктор 8 совершают движение сверху вниз, на конечном этапе которого зубцы индуктора 8 должны точно войти в межзубные впадины зубчатого колеса 2. Однако точное введение можно обеспечить путем соответствующего базирования узла подвода 7 индуктора 8 и БЗК 2. В данном стенде надежный и «мягкий» ввод зубцов индуктора 8 осуществлен с помощью адаптера 18 за счет шарнирной развязки корпуса индуктора 8 относительно штока первого пневмоцилиндра 17, выполненной нежесткими тягами 30, которые снабжены кинематическими парами 29, 31 на их концах. Поскольку неточный подвод к межзубным впадинам колеса 2 зубцов индуктора 8 приводит к возможному соскальзыванию и отклонению последних от вертикали подвеса в плоскости вращения колеса 2 и, следовательно, к соответствующим поворотам звеньев кинематических пар 29 и 31 и изгибам тяг 30, то зубцы индуктора 8, изменяя свое положение, «мягко» под действием движения сверху вниз штока пневмоцилиндра 17 входят в межзубные впадины колеса 2 до уровня срабатывания датчика 44 нижнего положения индуктора 8. Например, если тяги 30 будут выполнены из отрезков цепи (фиг. 4), то их изгибы вызовут повороты звеньев цепей и соответствующую адаптацию зубьев индуктора 8 к межзубным впадинам колеса 2. Сигнал с выхода датчика 44 поступает на вход формирователя импульсов тока намагничивания 50, питающего индуктор 8. По истечении заданного времени на прямом выходе схемы задержки 42 устанавливается уровень логического нуля, а на обратном - уровень логической единицы, который поступает на вход пятой схемы «И» 41. Второй вход этой схемы уже имеет высокий уровень сигнала с датчика 44 нижнего положения индуктора 8. Схема «И» 41 срабатывает, и высокий уровень с ее выхода поступает на второй управляющий вход первого пневмораспределителя 48, заставляя его переключить подачу сжатого воздуха из поршневой полости пневмоцилиндра 17 в штоковую и переместить индуктор 8 в верхнее положение. Одновременно с этим высокий уровень с выхода «И» 41 поступает на вход схемы «ИЛИ» 36, выходной сигнал которой осуществляет сброс первого счетчика 33. Сформированный на его выходе сигнал низкого уровня, поступая на инверсный вход третьей схемы «И» 39, образует на ее выходе высокий уровень сигнала, который заставляет вновь, актуализируя частотный преобразователь 49, запустить двигатель 16, как только индуктор 8 достигнет верхнего положения и с датчика 43 верхнего положения поступит высокий уровень напряжения на соответствующий вход схемы «И» 39. Процессы вращения привода ротации и намагничивания следующего участка зубчатого колеса 2 начинаются заново. Данные процессы повторяются до тех пор, пока колесо 2 не сделает полный оборот, и все зубья не окажутся намагниченными. При этом заполняется второй счетчик импульсов 34, и сигнал высокого уровня с его выхода поступает на вход второй схемы «И» 38, разрешая прохождение сигнала с регистратора зубьев 6 на третий счетчик импульсов 35. Одновременно этот сигнал поступает на первый управляющий вход второго распределителя 47, который переключает подачу сжатого воздуха со штоковой полости в поршневую второго пневмоцилиндра 46. Шток последнего выдвигается и, взаимодействуя через шарнир 26, поворачивает относительно нижней кинематической пары 20 средний стержень 21, приводя в параллельно-поступательное движение верхние стержни 22 и в угловое вертикальные стержни 21. При этом ванны 11, сохраняя горизонтальное положение и совершая также параллельно-поступательное движение, поднимаются. Такое конструктивное решение подъема ванн для осуществления операции нанесения суспензии методом окунания позволяет уйти от традиционного подхода с помощью винтовых пар, которое технологически сложно, металлоемко и дорого. Сигнал с датчика 45 нижнего положения ванн обнуляется, и его низкий уровень, поступая на вход первой схемы «И» 37, переводит ее выход в состояние логического нуля независимо от состояния выхода счетчика импульсов 33. При этом выход первой схемы «И» 37 остается на низком уровне, остается также неизменным уровень на выходе третьей схемы «И» 39, частотный преобразователь 49 актуализирован, и двигатель 16 продолжает вращение, т.е. привод ротации при поднятых ваннах 11, заполненных суспензией, и при достижении каждого из пройденных циклов намагничивания не останавливается до тех пор, пока не закончится процесс нанесения суспензии на зубья методом окунания. По завершению необходимого числа оборотов зубчатого колеса 2, которое обусловлено емкостью счетчика 35, последний заполняется, формируя на своем выходе сигнал высокого уровня, поступающий на вход сброса счетчика импульсов 34 непосредственно, и на сброс счетчика 33 через схему «ИЛИ» 36, а также на второй управляющий вход пневмораспределителя 47, который переключает подачу сжатого воздуха в пневмоцилиндре 46 с поршневой полости в штоковую, осуществляя опускание ванн 11. Одновременно сигнал с выхода счетчика 35 приходит на катушку реле 59, которое срабатывает, разрывая питание реле 58 через контактную группу 61. В результате группа контактов 60 возвращается в исходное состояние, отключая вход частотного преобразователя 49 от выхода схемы «И» 39 и подключая его к кнопке 62. Двигатель 14 останавливается, но может быть запущен по желанию оператора для осмотра и анализа магнитных индикаций. Как только ванны 11 займут свое исходное положение, датчик 45 нижнего положения срабатывает, при этом его высокий уровень поступает на вход сброса третьего счетчика 35, а также на вход схемы «И» 37. Так как на другом ее входе имеет место низкий уровень, то на выходе первой схемы «И» 37 устанавливается состояние логического нуля, который, поступая на инверсный вход схемы «И» 39, переводит ее выход в состояние логической единицы. На этом стенд, завершив автоматические циклы намагничивания и нанесения суспензии, возвращается в исходное состояние.

Предлагаемый стенд МПК большого зубчатого колеса выгодно отличается от прототипа, так как в нем

1. осуществлена комплексная автоматизация трудоемких монотонных операций контроля, обеспечившая четкое исполнение технологических переходов от автоматического процесса последовательного намагничивания всех зубьев путем пошаговых поворотов привода ротации, сопряженных с возвратно-поступательными движениями индуктора и формированием в его обмотках импульсов тока, до автоматического нанесения на поверхности зубьев суспензии путем подъема заполняемых суспензией ванн с окунанием венца вращающегося контролируемого зубчатого колеса;

2. впервые предложено схемотехническое решение автоматизации процессов по п. 1 за счет дополнения стенда регистратором зубьев и тремя счетчиками импульсов, наделенных дозированной емкостью, обусловленной тремя посылками: количеством зубьев в одном цикле намагничивания, общим количеством зубьев контролируемого колеса и требуемым режимом нанесения магнитного индикатора; это решение, по мнению авторов, является универсальным для выполнения автоматизированного контроля зубчатых колес и шестерен любой конфигурации и размеров;

3. узел подвода индуктора, дополненный адаптером, обеспечивает возможность автоматического надежного и «мягкого» ввода зубьев индуктора в межзубные впадины зубчатого колеса, снимая тем самым значительную долю объема ручных манипуляций оператора;

4. катковый механизм, выполненный с возможностью взаимодействия роликов с гребнями колес колесной пары и дополненный контррельсами с вмонтированными в них валами роликов, среди которых один ведущий, повышает технологичность стенда, т.к. снимает необходимость рассечки рельсовой колеи и упрощает оснастку рабочей позиции МПК для более удобных приема и выталкивания колесной пары;

5. оснастка подъема ванн и последующего нанесения суспензии методом окунания выполнена с возможностью встречного движения суспензии при наливе и технологически максимально адаптирована к конфигурации и функциональным особенностям колесной пары с большими зубчатыми колесами, что повышает технологичность стенда;

6. автоматизация ручных манипуляций создает основу для интеллектуализации и привлекательности труда операторов (дефектоскопистов) и способствует концентрации их внимания на проведение анализа магнитных индикаций, что способствует повышению достоверности МПК зубчатых колес.

Стенд содержит индуктор, смонтированный на портале, привод ротации колесной пары, снабженный взаимодействующим с гребнями колес катковым механизмом, устройство нанесения магнитного индикатора, регистратор зубьев, блок управления и узел подвода индуктора. Устройство нанесения магнитного индикатора дополнено подъемником, выполненным в виде объемного параллелограмного механизма, осуществляющего подвод ванн к контролируемым колесам. Блок управления, присоединенный к выходу регистратора зубьев, снабжен счетчиками импульсов, фиксирующими циклы намагничивания зубьев по частям и в целом всего колеса и вырабатывающими сигналы для осуществления комплексной автоматизации технологических переходов от автоматического процесса последовательного намагничивания всех зубьев путем пошаговых поворотов провода ротации колесной пары, сопряженных с возвратно-поступательными движениями индуктора, до автоматического подъема заполняемых с помощью насосного агрегата суспензией ванн с окунанием венца вращающегося контролируемого зубчатого колеса. Повышается технологичность, производительность и достоверность работ по контролю зубчатых колес. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Стенд магнитопорошкового контроля зубчатых колес, например, в локомотивной колесной паре, установленной на технологической рельсовой колее, содержащий портал и смонтированный на нем индуктор с формирователем импульсов тока намагничивания, привод ротации колесной пары, блок управления, устройство нанесения магнитного индикатора, включающее ванны с барботируемой суспензией, ориентированные порознь под зубчатыми колесами, и насосный агрегат, отличающийся тем, что он дополнен регистратором зубьев, узлом подвода индуктора, и упомянутое устройство нанесения снабжено подъемником, при этом регистратор зубьев своим чувствительным элементом в виде индуктивного датчика размещен вблизи венца зубчатого колеса, узел подвода индуктора выполнен в виде первого пневмоцилиндра, корпусом закрепленного к порталу над зубчатым колесом, и адаптера, шарнирно сочлененного между индуктором и штоком данного цилиндра, и подключенного к последнему первого пневмораспределителя с возможностью подвода индуктора в нижнее и верхнее положения, привод ротации выполнен в виде двигателя, подключенного к частотному преобразователю и снабженного взаимодействующим с гребнями колес катковым механизмом, подъемник выполнен в виде параллелограммного механизма, составленного из двух вертикально ориентированных под средней частью оси колесной пары параллелограммных четырехзвенников, у которых верхние кинематические пары закреплены на днищах ванн и соединены горизонтальными стержнями, а нижние установлены на платформе основания подъемника, при этом с одним из этих стержней шарнирно связан шток второго пневмоцилиндра, корпус которого смонтирован также шарнирно на платформе подъемника, блок управления дополнен выносным пультом и содержит счетчики импульсов, первый из которых выполнен с цикловой емкостью, равной счету зубьев в одном цикле намагничивания, второй с емкостью суммарного счета, равной полному числу зубьев контролируемого колеса, третий с емкостью счета, равной, например, удвоенной емкости второго счетчика, схему «ИЛИ», пять схем «И», схему задержки, датчики верхнего и нижнего положений индуктора, размещенные на корпусе первого пневмоцилиндра, сообщенного поршневой и штоковой полостями с первым пневмораспределителем, датчик нижнего положения ванн, размещенный на корпусе второго пневмоцилиндра, сообщенного поршневой и штоковой полостями с вторым пневмораспределителем, при этом сигнальные входы первого и второго счетчиков импульсов объединены и подключены к выходу регистратора зубьев, выход первого счетчика подключен к входу первой схемы «И», второй вход которой, объединенный с входом сброса третьего счетчика, соединен с датчиком нижнего положения ванн, выход второго счетчика, объединенный с одним из входов второй схемы «И», соединен с первым управляющим входом первого пневмораспределителя, другой вход второй схемы «И» подключен к выходу регистратора зубьев, выход третьего счетчика соединен с входом схемы «ИЛИ» и вторым управляющим входом первого пневмораспределителя, и выход схемы «ИЛИ» подключен к входу сброса первого счетчика, выход первой схемы «И» соединен с входом схемы задержки и инверсным входом третьей схемы «И», другой вход которой объединен с датчиком верхнего положения индуктора и первым входом четвертой схемы «И», выход которой подключен к первому управляющему входу первого пневмораспределителя, второй вход четвертой схемы «И» соединен с сигнальным выходом схемы задержки, инверсный ее выход подключен к первому входу пятой схемы «И», выход которой соединен с вторым управляющим входом первого пневмораспределителя и с вторым входом схемы «ИЛИ», выход третьей схемы «И» подключен к управляющему входу частотного преобразователя привода ротации, выход датчика нижнего положения индуктора, объединенный с входом пятой схемы «И», соединен с индуктором через формирователь импульсов тока намагничивания, выносной пульт содержит два реле, обмотки которых подключены одними концами к источнику питания, а другими у первого реле через нормально замкнутый контакт второго реле к кнопке «ПУСК» и к нормально разомкнутому контакту первого и у второго реле - вместе с кнопкой «СТОП» к выходу третьего счетчика, при этом управляющий вход частотного преобразователя привода ротации соединен с выходом третьей схемы «И» через нормально разомкнутый контакт первого реле, а с выходом датчика верхнего положения индуктора через его нормально замкнутый контакт и кнопку «ВРАЩЕНИЕ», причем все указанные кнопки установлены на лицевой панели выносного пульта, насосный агрегат выполнен в виде напорной и сливной линий и напорного насоса с приводом, содержащим двигатель, подключенный к своему частотному преобразователю, управляющий вход которого присоединен к выходу третьего счетчика импульсов.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что катковый механизм выполнен в виде контррельсов ограниченной длины, закрепленных к рельсам технологической колеи, и имеет взаимодействующие с гребнями колес ролики по два на каждое колесо, один из которых ведущий, жестко посаженный на вал и через подшипниковый узел в контррельсе и муфту соединенный с редуктором и двигателем, остальные три ролика выполнены с возможностью свободного вращения на валах, консольно закрепленных в контррельсе.

3. Стенд по п. 2, отличающийся тем, что поверхности катания роликов имеют формы усеченных конусов, вершины которых обращены к наружным сторонам технологической рельсовой колеи.

4. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый индуктор выполнен, например, в виде штатного деповского устройства магнитной дефектоскопии зубьев.

5. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что адаптер выполнен в виде пластины, закрепленной ее центром к торцу штока первого пневмоцилиндра и снабженной симметрично расположенными на ней буксами, которые связаны через нежесткие тяги, например, в виде гибких стержней или отрезков цени одинаковой длины с другими буксами, закрепленными на корпусе индуктора, при этом оси вращения данных букс ориентированы параллельно оси вращения большого зубчатого колеса.

6. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые пневмораспределители выполнены 4-канальными двухпозиционными с электромагнитным управлением, при этом в первой позиции штоковые полости упомянутых пневмоцилиндров сообщены с централизованной пневмосетью, а поршневые полости с атмосферой, а во второй позиции наоборот.

7. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что каждая из ванн ориентирована горизонтально, выполнена в виде каркаса прямоугольного сечения, соизмеримого с диаметром зубчатого колеса и охватывает снизу его венец, при этом каркас собран на немагнитных стержнях, например, из алюминиевого уголкового профиля и выложен изнутри пластинами из пластмассы, например полиамида.

8. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что полости ванн соединены через тройники с напорным рукавом посредством вмонтированных в их торцевые стенки штуцеров и далее через общий тройник и напорный насос подключены к баку с магнитной суспензией, с этим же баком соединен сливной рукав, который через свой тройник подключен к штуцерам, вмонтированным в центральную часть донной поверхности обеих ванн, при этом штуцера на торцах ванн и их днищах размещены с возможностью свободного слива суспензии.

9. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что все элементы напорной и сливной линий насосного агрегата выполнены из немагнитных материалов.

10. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые датчики положений выполнены в виде герконов.