Способ ультразвукового контроля пера подошвы железнодорожных рельсов Советский патент 1992 года по МПК G01N29/10 

Изобретение относится к неразрушающему контролю железнодорожных рельсов ультразвуковым (УЗ) методом и может быть использовано для обнаружения дефектов в зоне пера подошвы при контроле рельсов и остряков, уложенных в путь, или на ремонтных предприятиях железнодорожного транспорта и метрополитенов.

Известен способ УЗ контроля железнодорожных рельсов, заключающийся в том, что излучают в рельс с поверхности катания головки луч поперечных УЗ колебаний,принима- ют в другой точке отраженные подошвой рельса поперечные УЗ колебания, измеряют амплитуду принятых колебаний и по ней определяют качество рельса. Недостатком известного способа является недостаточно высокая чувствительность к дефектам пера подошвы рельса, так как выявляются только

дефекты, достигающие зоны проекции шейки на подошву рельса.

Наиболее близким по технической сущности является способ УЗ контроля пера подошвы железнодорожных рельсов, заключающийся в том, что излучают в рельс с верхней плоскости пера подошвы луч поперечных УЗ колебаний на заданном расстоянии от оси симметрии рельса под углом к ней, принимают в той же точке отраженные дефектом поперечные УЗ колебания, измеряют параметры принятых колебаний и по ним определяют качество рельса.

Недостатком это о способа является недостаточно широкая область применения, вследствие невозможности сплошного контроля уложенных в путь рельсов, так как часть верхней плоскости пера подошвы

Ч

OJ

ю

hO

О

рельса в этом случае находится под подкладками и противоугонами.

Целью изобретения является расширение области применения УЗ контроля пера подошвы железнодорожных рельсов за счет обеспечения возможности сплошного контроля уложенных в путь рельсов.

На фиг. 1 представлена схема УЗ контроля пера подошвы железнодорожных рельсов; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - буквенные обозначения геометрических параметров, используемых в мате- матическом выражении для выбора расстояния от точки излучения до оси симметрии рельса.

На схеме (фиг. 1) обозначены преобразователь 1, рельс 2, ось луча 3, угол 4 между подошвой рельса и боковой гранью пера подошвы и усталостная трещина 5. На фиг. 2 и 3 приняты следующие обозначения: а- проекция угла ввода в сталь на плоскость рисунка; /3 - проекция угла призмы преобразователя на плоскость рисунка; у-угол поворота в стали оси луча; А - точка излучения и приема луча; Н - расстояние от точки излучения до оси симметрии рельса; х - расстояние между осью симметрии рельса и точкой касания верхней грани подошвы рельса с дугой перехода; R - радиус перехода от шейки к подошве рельса.

Способ УЗ контроля пера подошвы железнодорожных рельсов заключается в следующем. В зоне радиусного перехода от шейки к подошве рельса на расстоянии Н от оси симметрии рельса излучают луч поперечных УЗ колебаний. Расстояние Н выбирают из условия

x-0,75R Н х,

где х - расстояние между осью симметрии рельса и точкой касания верхней грани подошвы рельса с дугой перехода к шейке;

R- радиус перехода от шейки к подошве рельса.

Причем излучение осуществляют так, что луч УЗ колебаний направлен в угол противоположного от точки излучения пера подошвы под углом коси симметрии рельса. В той же точке принимают отраженные дефектом УЗ поперечные колебания, измеряют их параметры и по ним определяют качество рельса.

Способ УЗ контроля пера подошвы железнодорожных рельсов осуществляют следующим образом.

К дефектоскому подключают прямой преобразователь, устанавливают на эталонный образец ГСО-1 и по отраженному эхо- сигналу от отверстия 60 устанавливают длительность развертки 100 мкс, т.е. осуществляют настройку дефектоскопа, преобразователь 1, реализующий используемую схему контроля, подключают в совмещенном режиме к дефектоскопу. Преобразователь 1 устанавливают на предварительно смазанную контактной жидкостью поверхностью рельса 2 типа Р50 в зоне радиусного перехода от шейки к подошве рельса 2 с внутренней стороны железнодорожной колеи, Точку ввода А ультразвукового излучения располагают на расстоянии Н от оси симметрии рельса 2, которое выбирают из условия (х-О 75R) . При этом контролю подвергают внешнее (по отношению к колее) перо подошвы рельса 2, которое испытывает большие растягивающие напряжения при переходе подвижного состава и в котором на практике образуются трещины 5. Ось 3 ультразвукового луча преобразователя 1 направляют в угол 4. При этом проекция угла призмы преобразователя на плоскость рисунка / 12°, а проекция угла ввода в сталь на ту же плоскость и 20°. Поскольку усталостная трещина 5 в

рельсе 2 развивается поперек его сечения, то ось 3 ультразвукового луча направляют под углом в стали у 40° к продольной оси рельса 2. Необходимые величины углов а, /3 и у задаются конструкцией преобразователя 1. При контроле преобразователь 1 перемещают по рельсу 2. При наличии в пере подошвы рельса 2 дефекта на экране дефектоскопа наблюдают эхо-сигнал, являющийся основанием для браковки рельса 2.

Формула изобретения

Способ ультразвукового контроля пера подошвы железнодорожных рельсов, заключающийся в том, что излучают в рельс луч поперечных ультразвуковых колебаний на заданном расстоянии от оси симметрии рельса под углом к ней, принимают в той же точке отраженные дефектом поперечные

ультразвуковые колебания, измеряют параметры принятых колебаний и по ним определяют качество рельса, отличающий- с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности сплошного контроля уложенных в путь рельсов, точку излучения располагают в зоне радиусного перехода от шейки к подошве рельса, направляют излучаемый луч колебаний в угол противоположного от точки излучения пера подошвы, а расстояние Н от точки излучения до оси симметрии рельса выбирают из условия

x-0,75R Н х,

гдех- расстояние между осью симметрии рельса и точкой касания верхней грани

подошвы рельса с дугой перехода к шейке; R - радиус перехода от шейки к подошве рельса.

Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля. Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности сплошного контроля уложенных в путь рельсов благодаря оптимизации схемы прозвучивания. Устанавливают на рельсе в зоне радиусного перехода от шейки к подошве совмещенный ультразвуковой преобразователь таким образом, что его акустическая ось направлена в угол противоположного отточки ввода пера подошвы и скрещивается с осью симметрии рельса, а точка ввода располагается на заданном расстоянии от оси симметрии рельса. Излучают преобразователем в рельс луч поперечных ультразвуковых колебаний и принимают им отраженные дефектом пера подошвы ультразвукового колебания. Измеряют параметры принятых колебаний и по ним определяют качество рельса. 3 ил. у И