СТЕНД МАГНИТОПОРОШКОВОГО КОНТРОЛЯ БАНДАЖА КОЛЕС ЛОКОМОТИВА Российский патент 2023 года по МПК G01M17/10 G01N27/84 B61K9/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на железнодорожном транспорте в дефектоскопии при ремонте и сборке колесных пар локомотивов.

В условиях деповского ремонта внутренняя обточенная часть бандажа перед его нагревом и прессованием подвергают магнитопорошковому контролю. Технология последнего типовая: в приложенном магнитном поле осуществляют пошаговое намагничивание внутренней обточенной части бандажа седлообразным дефектоскопом с нанесением магнитной суспензии с обеих его сторон в пределах зоны достаточной намагниченности и визуальным анализом возникших индикаций в соответствии с «Инструкцией по магнитопорошковому контролю деталей и узлов локомотивов» ПКБЦТ и «Технологической картой № СМК 2.201-04-2017» сервисного локомотивного депо «Московка» Западно-Сибирского управления ООО «СТМ-Сервис». Оснастка контроля выполнена в виде стенда для поворота бандажа, навешенного своей внутренней поверхностью на поверхности роликов привода поворота, оси которых закреплены на корпусе стенда, и седлообразного соленоида типа МД-12ПС с подвеской над внутренней обточенной частью бандажа (фиг. 1)

Седлообразный соленоид опускают, как правило, с помощью троса над внутренней обточенной частью бандажа так, чтобы между дугообразной поверхностью соленоида и поверхностью бандажа обеспечивался зазор 40…60 мм. Включают соленоид и наносят суспензию с обеих сторон в пределах зоны достаточной намагниченности. Дают стечь суспензии в течении 5... 10 с и осматривают поверхность указанной зоны. Выключают соленоид и отмечают мелом проконтролированный участок. Далее процесс повторяют прерывистым включением привода, поворачивая бандаж на длину зоны ДН, и включением седлообразного соленоида, воздействуя магнитным полем на контролируемую поверхность и проводя анализ магнитных индикаций. Если в процессе пошагового движения бандажа встречается дефект, то над последним возникает магнитное поле рассеяния, вызывающее скопление частиц суспензии при нанесении ее на контролируемую поверхность бандажа. В результате формируется индикаторный рисунок дефекта в виде валика магнитного порошка, который визуально обнаруживает оператор.

Однако в представленном аналоге-устройстве имеют место недостатки, основным из которых является следующий. Известно, что седлообразный соленоид формирует магнитное поле, характеризуемое тангенциальной и нормальной составляющими. Намагничивание внутренней поверхности бандажа осуществляется только лишь тангенциальной составляющей по обеим сторонам седла, а участок под его корпусом намагничивается нормальной составляющей, которая физически не может образовывать поле рассеяния. Этот участок должен быть перемагничен тангенциальной составляющей, что возможно только лишь при передвижке бандажа по направлению сканирования на расстояние, равное ширине корпуса седлообразного соленоида, соизмеримой с длиной зоны достаточной намагниченности. Очевидно, что после такой передвижки бандажа первый по ходу его движения участок, первоначально намагниченный тангенциальной составляющей и с нанесенной суспензией, будет находиться под «седлом» и, следовательно, «выпадает» из результата контроля. Это будет иметь место на следующем шаге и на всех последующих. Такая технология, в конечном счете, приводит к снижению производительности контроля из-за фактического уменьшения длины зоны достаточной намагниченности, повышению интенсивности труда оператора, снижению достоверности контроля и увеличению объема расходных материалов.

Кроме того, конструктивно-технологическая увязка оператора с движением бандажа здесь отсутствует, имеет место технологические трудности при навесе и съеме очередного бандажа, подвес седлообразного соленоида на качающейся штанге или тросе исключает нормальное позиционирование седлообразного соленоида.

По авторскому свидетельству на изобретение №1580241 от 08.05.87 известно «Устройство для магнитной дефектоскопии» (фиг. 3), принятое в качестве прототипа, содержащее два разнесенных между собой седлообразных соленоида со встречным соединением их обмоток (фиг. 3а) и с возможностью регулировки осевого расстояния между ними, позволяющее повысить производительность и чувствительность контроля за счет расширения зоны контроля (фиг. 3б) и повышения заданного уровня напряженности поля, определяемого значением напряженности магнитного поля в середине расширенной зоны достаточной намагниченности.

Однако анализ показал, что нем отсутствуют и конструктивно-технологическая увязка работы оператора с движением бандажа, и технология с механизмом четкого позиционирования и сканирования двух разнесенных седлообразных соленоидов на криволинейной поверхности контроля, и технологические приемы при навесе и съеме очередного контролируемого бандажа, что в целом свидетельствует о низкой технологичности контроля и, как следствие, снижении достоверности контроля.

Таким образом, целью изобретения является повышение технологичности контроля, увеличение достоверности и снижение интенсивности труда оператора.

Цель достигается тем, что стенд магнитопорошкового контроля бандажа, содержащий контролируемый бандаж, подвешиваемый своей внутренней обточенной частью поверхности на ролики, из которых приводной связан с приводом поворота бандажа закрепленные на корпусе стенда, блок управления и два седлообразных соленоида с встречным включением обмоток, поддон с емкостью для суспензии и отметчик положения соленоидов, отличающийся тем, что седлообразные соленоиды смонтированы на концевых частях телескопических штанг, ориентированных нормально к внутренней обточенной поверхности бандажа, с шарнирным соединением других их концов к опорному валу, жестко закрепленному на корпусе стенда, ось которого ориентирована по центру вращения бандажа, при этом радиальный угол между штангами установлен и зафиксирован скобой с обеспечением контроля на максимальной длине расширенной зоны достаточной намагниченности внутренней поверхности бандажа и требуемого значения напряженности в среднем сечении последней не менее, например, 25 А/см, и блок управления выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя углового перемещения ведомого ролика и формирователя импульса останова привода поворота при достижении значения угла поворота бандажа, соответствующего максимальной длине расширенной зоны достаточной намагниченности, и дополнен пускателем, снабженным кнопкой «ПУСК» для подключения привода поворота к питающей сети и управляющим входом, связанным с выходом формирователя импульса останова привода поворота.

Также

телескопические штанги выполнены с возможностью достижения заданного зазора в пределах 40…60 мм между дугообразными поверхностями седлообразных соленоидов и обточенной поверхностью бандажа путем установления положения телескопически подвижных частей относительно неподвижных резьбовыми фиксаторами;

максимально достижимая раздвижка телескопически связанных частей на штангах выбрана с обеспечением возможности подъема каждого седлообразного соленоида перед навесом и съемом очередного контролируемого бандажа;

верхние концевые части штанг снабжены цапфами для шарнирного соединения штанг на упомянутом валике, где одна концевая часть имеет на торце в среднем сечении продольный паз с возможностью установки в него торца другой концевой части, при этом концевые части выполнены по сечению прямоугольными и приварены на других торцах к трубчатым частям обеих штанг соответственно;

скоба выполнена в виде двух прилегающих к плоским граням штанг 10 пластин, расположенных друг против друга на их концевых частях, и закреплены на одной своей стороне сквозным болтовым соединением к одной штанге, а на другой - связаны стопорным болтом поперечно между собой с возможностью опоры на последний боковой поверхности другой штанги.

На фигуре 1 приведен чертеж стенда-аналога, на фигуре 2 - чертеж и схема предлагаемого стенда, на фигуре 3 - схема подключения седлообразных соленоидов к питающей сети с эпюрами формирования расширенной зоны достаточной намагниченности внутренней поверхности бандажа, на фигурах 4 и 5-эскизы крепления кронштейнов к корпусам седлообразных соленоидов и шарнирного соединения штанг к опорному валу соответственно.

Стенд содержит (фиг. 2) контролируемый бандаж 1, ведущий ролик 2 с приводом поворота 3 и ведомый ролик 4, преобразователь углового перемещения 5 ведомого ролика 4, сопряженный своей осью с осью последнего и выходом связанный через формирователь импульса останова 6 и с пускателем 7, снабженным кнопкой «ПУСК», седлообразные соленоиды 8, жестко закрепленные посредством кронштейнов 9 (фиг. 4) к концевым частям соответствующих штанг 10 нормально к контролируемой поверхности бандажа 1. Верхние концевые части штанг 10 снабжены цапфами 21 для шарнирного соединения с опорным валом 11 (фиг. 5), закрепленном жестко и нормально по центру бандажа на корпусе стенда 12. При этом, концевая часть одной штанги 10 имеет на торце в среднем сечении продольный паз с возможностью установки в него концевой части другой штанги 10. Здесь гайка 20 служит для стопорения штанг 10, связанных скобой 18. Сами штанги 10 выполнены телескопическими с возможностью смещения их подвижных частей относительно неподвижных для выставления зазоров между дугообразными поверхностями соленоидов 8 и внутренней обточенной поверхностью бандажа 1 в пределах 40…60 мм, закрепляя эту конфигурацию резьбовыми фиксаторами 13, ввернутыми на неподвижные части штанг 10. Сосуд 14 для суспензии установлен на поддоне 15. Обмотки седлообразных соленоидов 8, соединенные последовательно-встречно, подключены к вторичной обмотке трансформатора 16, который связан через выключатель 17 с сетью переменного тока. К этой же сети подключен через пускатель 7 привод поворота 3, в основе содержащего мотор-редуктор. Управляющий вход пускателя 7 присоединен к выходу формирователя 6 импульса останова. Радиальное положение штанг 10 зафиксировано скобой 18 (фиг. 2). Отметчик 19 положения соленоидов 8 в виде штыря закреплен на штативе.

Исходное положение стенда: выключатель 17 и пускатель 7 отключены, и, следовательно, привод 3 поворота и бандаж 1 обездвижены, седлообразные соленоиды 8, расположенные симметрично относительно вертикали, проходящей через центр бандажа 1 с зазором 40…60 мм над его внутренней обточенной поверхностью, обесточены, причем, участок контролируемой поверхности, находящийся между обращенными друг к другу стенками корпусов соленоидов 8, равен по длине зоне достаточной намагниченности, образованной суммой зон каждого из этих соленоидов; отметчик 20 своим штырем «указывает» на положение внутренней стенки корпуса соленоида 8, второго по ходу движения бандажа 1.

Магнитопорошковый контроль внутренней обточенной поверхности бандажа 1 проводят способом приложенного поля.

Включением выключателя 17 подсоединяют первичную обмотку трансформатора 16 к сети переменного тока, который своей вторичной обмоткой возбуждает седлообразные соленоиды 8, создавая магнитное поле на внутренней поверхности бандажа 1 в пределах расширенной зоны достаточного намагничивания. Наносят суспензию на поверхность между стенками корпусов соленоидов 8. При этом, в процессе и по завершению стекания суспензии, осматривают указанную поверхность. Затем отключают выключатель 17 и нажимают кнопку «ПУСК», активизируя цепь запуска привода 3 поворота, который приводит в движение через ведущий ролик 2 бандаж 1. Одновременно с этим преобразователь углового перемещения 5 производит отсчет угла поворота ведомого ролика 2 до порогового его значения, соответствующего длине расширенной зоны достаточной намагниченности, образованной двумя соленоидами 8 на контролируемой поверхности. То есть, если

и то

где ϕ и d - угол поворота и диаметр ведомого ролика; L£_рДН длина дуги внутренней окружности бандажа, соответствующая расширенной зоне достаточной намагниченности на его контролируемой поверхности.

При достижении максимального (порогового) значения ϕ_m угла поворота преобразователь 5 генерирует с помощью формирователя 6 импульсный сигнал останова, поступающий в пускатель 7 привода 3 поворота. В результате последний отключается, и бандаж 1 прекращает свое движение, «предоставив новый» участок для выполнения следующего цикла магнитопорошкового контроля, т.е. намагничивание, нанесение суспензии, анализ магнитных индикаций Процесс повторяется до тех пор, пока не будет закончено сканирование контролируемой поверхности по всей длине окружности бандажа 1.

Таким образом, можно констатировать, что все недостатки прототипа устранены, так как

1) оператор, нажимая кнопку «ПУСК», запускает далее процесс намагничивания бандажа и контроля в автоматическом режиме, причем с более высокой производительностью и уменьшенной интенсивностью труда на каждом участке за счет превышения более чем в два раза длины зоны достаточной намагниченности устройства-аналога;

2) внесение в конфигурацию устройства телескопических штанг повышает технологичность способа, расширяет технологические возможности устройства контроля за счет увеличения безопасности проведения операций и облегчения труда оператора на начальном (навешивание бандажа) и конечном (съем бандажа) этапах контроля, а также на операции установления упомянутых зазоров, 3) снижение интенсивности за счет автоматизации работы оператора позволяет сконцентрировать его внимание преимущественно на операциях визуализации и анализа магнитных индикаций, что повышает достоверность магнитопорошкового контроля бандажа.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области неразрушающего контроля, и предназначено для магнитопорошкового контроля бандажа колес локомотива. Стенд магнитопорошкового контроля бандажа колес локомотива содержит корпус стенда, закрепленные на корпусе стенда ролики, на которые свободно подвешивается своей внутренней обточенной поверхностью контролируемый бандаж и из которых приводной ролик связан с приводом вращения бандажа, два седлообразных соленоида с встречным включением обмоток, блок управления, поддон и емкость для суспензии. Седлообразные соленоиды выполнены с возможностью размещения внутри бандажа, снабжены кронштейнами и смонтированы посредством последних на концевых частях телескопических штанг нормально к внутренней обточенной поверхности бандажа, своими другими концевыми частями штанги шарнирно подвешены к опорному валу, закрепленному нормально и жестко на корпусе стенда с фиксацией радиально-углового их взаимоположения скобой, при этом ось шарнирного соединения штанг ориентирована по центру вращения бандажа, и радиальный угол между ними установлен с возможностью контроля на максимальной длине расширенной зоны достаточной намагниченности внутренней поверхности бандажа и обеспечения требуемого значения напряженности в среднем сечении последней не менее, например, 25 А/см. Блок управления выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя углового перемещения ведомого ролика и формирователя импульса останова привода поворота при достижении значения угла поворота бандажа, соответствующего максимальной длине расширенной зоны достаточной намагниченности, и дополнен пускателем, снабженным кнопкой «ПУСК» для подключения привода к питающей сети и управляющим входом, связанным с выходом формирователя импульса останова привода поворота. В результате повышается технологичность контроля, увеличивается его достоверность, снижается интенсивность труда оператора. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Стенд магнитопорошкового контроля бандажа колес локомотива, содержащий корпус стенда, закрепленные на корпусе стенда ролики, на которые свободно подвешивается своей внутренней обточенной поверхностью контролируемый бандаж и из которых приводной ролик связан с приводом вращения бандажа, два седлообразных соленоида с встречным включением обмоток, блок управления, поддон и емкость для суспензии, отличающийся тем, что седлообразные соленоиды выполнены с возможностью размещения внутри бандажа, снабжены кронштейнами и смонтированы посредством последних на концевых частях телескопических штанг нормально к внутренней обточенной поверхности бандажа, своими другими концевыми частями штанги шарнирно подвешены к опорному валу, закрепленному нормально и жестко на корпусе стенда с фиксацией радиально-углового их взаимоположения скобой, при этом ось шарнирного соединения штанг ориентирована по центру вращения бандажа, и радиальный угол между ними установлен с возможностью контроля на максимальной длине расширенной зоны достаточной намагниченности внутренней поверхности бандажа и обеспечения требуемого значения напряженности в среднем сечении последней не менее, например, 25 А/см, блок управления выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя углового перемещения ведомого ролика и формирователя импульса останова привода поворота при достижении значения угла поворота бандажа, соответствующего максимальной длине расширенной зоны достаточной намагниченности, и дополнен пускателем, снабженным кнопкой «ПУСК» для подключения привода к питающей сети и управляющим входом, связанным с выходом формирователя импульса останова привода поворота.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что телескопические штанги выполнены с возможностью достижения заданного зазора в пределах 40-60 мм между дугообразными поверхностями седлообразных соленоидов и обточенной поверхностью бандажа путем установления положения телескопически подвижных частей относительно неподвижных резьбовыми фиксаторами.

3. Стенд по п. 2, отличающийся тем, что максимально достижимая раздвижка телескопически связанных частей на штангах выбрана с обеспечением возможности подъема седлообразных соленоидов перед навесом и съемом очередного контролируемого бандажа.

4. Стенд по п. 1 или 2, отличающийся тем, что верхние концевые части штанг снабжены цапфами для шарнирного соединения штанг на упомянутом валике, где одна концевая часть имеет на торце в среднем сечении продольный паз с возможностью установки в него торца другой концевой части, при этом они выполнены по сечению прямоугольными и приварены на других торцах к трубчатым частям обеих штанг соответственно.

5. Стенд по п. 1, отличающаяся тем, что скоба выполнена в виде двух прилегающих к плоским граням штанг пластин, расположенных друг против друга на их концевых частях, закрепленных на одной своей стороне сквозным болтовым соединением к одной штанге, а на другой - связанных поперечно между собой стопорным болтом с возможностью опоры на последний боковой поверхности другой штанги.