RU216030U1 - Ultrasonic module for measuring longitudinal cracks in the rail head - Google Patents
Ultrasonic module for measuring longitudinal cracks in the rail head Download PDFInfo
- Publication number
- RU216030U1 RU216030U1 RU2022120424U RU2022120424U RU216030U1 RU 216030 U1 RU216030 U1 RU 216030U1 RU 2022120424 U RU2022120424 U RU 2022120424U RU 2022120424 U RU2022120424 U RU 2022120424U RU 216030 U1 RU216030 U1 RU 216030U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail head
- rail
- transducers
- suspension
- head
- Prior art date
Links
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000001012 protector Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 3
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000002547 anomalous Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000994 depressed Effects 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N precursor Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000004901 spalling Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к акустическому виду неразрушающего контроля и может использована при контроле локальных участков железнодорожных рельсов с оценкой параметров продольно ориентированных горизонтальных трещин в головке рельсов. Ультразвуковой модуль измерителя продольных трещин в головке рельсов содержит корпус с верхним электроакустическим преобразователем, устанавливаемым на поверхность катания рельса, корпус шарнирно соединен с подвесом с нижним электроакустическим преобразователем, предназначенным для установки на нижнюю грань головки рельса, в рабочем положении нижний и верхний преобразователи сонаправлены друг с другом для сквозного прозвучивания головки рельса, причем электроакустические преобразователи выполнены в виде поперечных относительно головки рельса линеек преобразователей с N единичными преобразователями, где N≥2, значение N выбирается из требуемой разрешающей способности контроля, рабочие поверхности линеек преобразователей, контактирующие с поверхностями головки рельса, оснащены упругими протекторами, для перевода подвеса с нижней линейкой преобразователей в рабочее положение и его фиксации предусмотрены пластина в верхней части подвеса и защелка с рычагом, для отвода подвеса в нерабочее положение предусмотрены пружины, соединенные с корпусом и, соответственно, с подвесом и защелкой, причем корпус оснащен узлом регулировки верхней линейки преобразователей в вертикальном направлении и корректором, позволяющим сохранить положения линеек преобразователей относительно продольной оси рельса при контроле рельсов с разной шириной головки. Технический результат - повышение надежности и точности измерения параметров продольных трещин в головке рельсов с помощью конструктивно простого УЗ модуля. 3 ил.
Description
Полезная модель относится к акустическому виду неразрушающего контроля и может использоваться при контроле локальных участков железнодорожных рельсов с оценкой параметров продольно ориентированных (горизонтальных) трещин в головке рельсов.The utility model relates to the acoustic type of non-destructive testing and can be used in the control of local sections of railway rails with the evaluation of the parameters of longitudinally oriented (horizontal) cracks in the rail head.
В процессе эксплуатации в рельсах накапливаются различные повреждения, деформации, усталостные дефекты, вследствие чего снижается надежность рельсов, чаще происходят их отказы, вызывающие необходимость уменьшения скоростей и прекращение движения поездов.During operation, various damages, deformations, fatigue defects accumulate in the rails, as a result of which the reliability of the rails decreases, their failures occur more often, causing the need to reduce speeds and stop the movement of trains.
Наиболее частыми (до 70% от всех обнаруживаемых) видами повреждений и дефектов рельсов являются: трещины, отслоения, выкрашивания, смятия, повреждения в виде пробоксовин, внутренние усталостные дефекты в головке рельсов. Участки зарождения и развития наиболее частых продольных трещин в головке рельсов, как правило, характеризуются повреждениями поверхности катания (локальные неровности, смятия и отслоения металла). В этих условиях сканирование сечения головки рельса путем непрерывного перемещения электроакустических преобразователей (ЭАП) (например, ультразвуковых), размещенных в системы скольжения (акустические лыжи) или качения (ультразвуковые колеса), является затруднительным и не обеспечивает стабильный акустический контакт.The most common (up to 70% of all detected) types of rail damage and defects are: cracks, delaminations, spalling, crushing, damage in the form of box holes, internal fatigue defects in the rail head. The areas of origin and development of the most frequent longitudinal cracks in the rail head, as a rule, are characterized by damage to the tread surface (local irregularities, crushing and delamination of the metal). Under these conditions, scanning the rail head section by continuously moving electroacoustic transducers (EAP) (for example, ultrasonic) placed in sliding (acoustic skis) or rolling (ultrasonic wheels) systems is difficult and does not provide stable acoustic contact.
Действующей нормативной документацией [1, 2] по степени опасности рассматриваются две группы продольных трещин в головке рельсов: с глубиной расположения от 2,0 до 8,0 мм (дефекты кодов 10, 11, 12), и с глубиной расположения более 8,0 мм от поверхности катания (кода 30.1-2). Последние, вне зависимости от длины и зоны расположения дефекта по длине рельса, относят к опасным (остродефектный рельс - ОДР [2]) и подлежат замене без промедления. По требованиям FRA (США) также требуется определять длину любого горизонтального расслоения в любом месте головки. Это вызвано тем, что горизонтальная продольная трещина (HSH) является предшественником опасных поперечных трещин в головке рельса. Таким образом, задача обнаружения и измерения параметров продольно ориентированных наклонных и горизонтальных трещин в головке рельсов является актуальной. При этом весьма важно иметь возможность разделять их по глубине залегания: до и более 8,0 мм.According to the degree of danger, the current regulatory documentation [1, 2] considers two groups of longitudinal cracks in the rail head: with a depth of 2.0 to 8.0 mm (
Известны устройства размещения датчиков на поверхностях рельсов для целей измерения параметров головки рельсов [3 - 6], недостатками которых является невозможность измерения параметров внутренних дефектов головки рельса.Known devices for placing sensors on the surfaces of rails for the purpose of measuring the parameters of the rail head [3 - 6], the disadvantages of which is the impossibility of measuring the parameters of internal defects of the rail head.
Недостатками технических решений, основанных на использовании ультразвуковых (УЗ) колебаний [7 - 12], является низкая точность и сложность проведения процедуры измерений. В основном это вызвано использованием в качестве плоскости ввода УЗ колебаний поверхности катания или боковых поверхностей головки рельса. При этом эхо-сигналы от продольных трещин, залегающих вблизи поверхности катания головки, попадают в зону нечувствительности («мертвую зону») УЗ контроля.The disadvantages of technical solutions based on the use of ultrasonic (US) vibrations [7 - 12] are the low accuracy and complexity of the measurement procedure. This is mainly due to the use of ultrasonic oscillations of the tread surface or side surfaces of the rail head as the input plane. In this case, echo signals from longitudinal cracks occurring near the head rolling surface fall into the insensitivity zone (“dead zone”) of the ultrasonic control.
Возможными поверхностями ввода УЗ колебаний могли бы являться подголовочные поверхности (нижние грани) головки рельса, которые не подвергаются воздействию колес подвижного состава и сохраняют свой первоначальный профиль на все время эксплуатации рельсов [13]. Однако шероховатость (негладкость) этих поверхностей (поверхность проката) препятствует обеспечению стабильного ввода УЗ колебаний при сканировании (перемещении) преобразователей. Известное техническое решение обладает сложностью реализации и низкой достоверностью контроля.Possible input surfaces for ultrasonic vibrations could be the head surfaces (lower faces) of the rail head, which are not affected by the wheels of the rolling stock and retain their original profile for the entire time of operation of the rails [13]. However, the roughness (non-smoothness) of these surfaces (rolled surface) prevents stable input of ultrasonic vibrations during scanning (moving) of the transducers. Known technical solution has the complexity of implementation and low reliability of control.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является УЗ модуль для реализации способа оценки дефекта в головке рельсов по патенту [14], содержащий размещаемые на поверхности катания и подголовочной грани головки рельса парные ЭАП, предназначенные для сквозного УЗ прозвучивания головки рельса, причем ЭАП, размещенный на подголовочной грани головки рельсов, является и излучающим, и осуществляющим прием эхо-сигналов, отраженных от поверхности искомых продольных трещин в головке рельсов.The closest technical solution adopted as a prototype is an ultrasonic module for implementing a method for assessing a defect in a rail head according to a patent [14], containing paired EAPs placed on the tread surface and the head edge of the rail head, designed for end-to-end ultrasonic sounding of the rail head, and the EAP, located on the subhead face of the rail head, is both emitting and receiving echo signals reflected from the surface of the desired longitudinal cracks in the rail head.
Недостатком известного технического решения является сложность реализации, низкая производительность и достоверность УЗ контроля головки рельса, вызванные необходимостью сплошного сканирования головки рельса путем непрерывного перемещения УЗ модуля вдоль поверхностей головки рельса. Предусмотренные в [14] дополнительные пары преобразователей, осуществляющие ввод/прием УЗ колебаний с боковых поверхностей головки рельса, во многих случаях оказываются не эффективными из-за возможного значительного (до 15 мм и более) износа боковой поверхности головки со стороны рабочей грани. В то же время, попытка охватить головку рельса с помощью многих пар ЭАП (двух и более) с четырех сторон существенно усложняет конструкцию, снижает производительность контроля за счет траты времени на установку и снятие с головки рельса конструктивно сложного УЗ модуля.The disadvantage of the known technical solution is the complexity of implementation, low performance and reliability of ultrasonic testing of the rail head, caused by the need for continuous scanning of the rail head by continuously moving the ultrasonic module along the surfaces of the rail head. The additional pairs of transducers provided in [14], which input/receive ultrasonic vibrations from the side surfaces of the rail head, in many cases turn out to be ineffective due to possible significant (up to 15 mm or more) wear of the side surface of the head from the side of the working edge. At the same time, an attempt to cover the rail head with the help of many pairs of EAPs (two or more) from four sides significantly complicates the design, reduces the testing performance due to the time spent on installing and removing the structurally complex ultrasonic module from the rail head.
Задачей, решаемой заявляемым техническим решением, является выявление и измерение параметров продольных трещин в головке рельса на локальных участках рельсового пути с помощью конструктивно простого УЗ модуля, обеспечивающего получение надежного и точного результата с высокой производительностью.The problem solved by the claimed technical solution is to identify and measure the parameters of longitudinal cracks in the rail head on local sections of the rail track using a structurally simple ultrasound module that provides a reliable and accurate result with high performance.
Поставленная задача достигается тем, что в ультразвуковом модуле измерителя продольных трещин в головке рельсов, содержащем корпус с верхним электроакустическим преобразователем, устанавливаемым на поверхность катания рельса; корпус шарнирно соединен с подвесом с нижним электроакустическим преобразователем, предназначенным для установки на нижнюю грань головки рельса, в рабочем положении нижний и верхний преобразователи сонаправлены друг с другом для сквозного прозвучивания головки рельса, причем электроакустические преобразователи выполнены в виде поперечных относительно головки рельса линеек преобразователей с N единичными преобразователями, рабочие поверхности линеек преобразователей, контактирующие с поверхностями головки рельса, оснащены упругими протекторами, для перевода подвеса с нижней линейкой преобразователей в рабочее положение и его фиксации предусмотрены пластина в верхней части подвеса и защелка с рычагом, для отвода подвеса в нерабочее положение предусмотрены пружины, соединенные с корпусом и, соответственно, с подвесом и защелкой, причем корпус оснащен узлом регулировки верхней линейки преобразователей в вертикальном направлении и корректором, позволяющим сохранить положения линеек преобразователей относительно продольной оси рельса при контроле рельсов с разной шириной головки.This task is achieved by the fact that in the ultrasonic module measuring longitudinal cracks in the head of the rails, containing a housing with an upper electro-acoustic transducer mounted on the surface of the rail; the housing is pivotally connected to a suspension with a lower electro-acoustic transducer designed for installation on the lower edge of the rail head; single transducers, the working surfaces of the transducer lines in contact with the surfaces of the rail head are equipped with elastic protectors, a plate is provided in the upper part of the suspension and a latch with a lever to move the suspension to the non-working position connected to the body and, accordingly, to the suspension and the latch, and the body is equipped with a unit for adjusting the upper line of transducers in the vertical direction and a corrector that allows you to maintain the position of the lines of the transducer ovators relative to the longitudinal axis of the rail during the control of rails with different widths of the head.
Основными отличиями предлагаемого устройства от прототипа являются:The main differences between the proposed device and the prototype are:
Выполнение ЭАП в виде линеек с несколькими (N) преобразователями, размещаемыми поперечно относительно головки рельса. Это обеспечивает минимальные площади контакта рабочих поверхностей линейки ЭАП с поверхностями головки контролируемого рельса и позволяет выполнять измерения на участках, где типовые акустические блоки, основанные на скольжении, полностью теряют акустический контакт из-за наличия повреждений поверхности катания рельса. В прототипе из-за необходимости сплошного сканирования по поверхностям головки рельса обеспечить стабильный акустический контакт на всем пути сканирования не удается.Execution of EAP in the form of rulers with several (N) transducers placed transversely relative to the rail head. This ensures the minimum contact areas of the working surfaces of the EAP line with the surfaces of the head of the controlled rail and allows you to perform measurements in areas where typical acoustic blocks based on slip completely lose acoustic contact due to the presence of damage to the rail tread surface. In the prototype, due to the need for continuous scanning over the surfaces of the rail head, it is not possible to ensure stable acoustic contact throughout the entire scanning path.
Количество N преобразователей в линейках выбирается исходя из требуемой разрешающей способности контроля и ширины подголовочной поверхности головки рельса. Вопросы выбора количества преобразователей в формуле прототипа не отражены.The number N of transducers in the lines is selected based on the required resolution of the control and the width of the head surface of the rail head. The issues of choosing the number of converters in the formula of the prototype are not reflected.
Рабочие поверхности линеек преобразователей, контактирующие с поверхностями головки рельса, оснащены упругими протекторами. Наличие упругих протекторов на контактных поверхностях линеек ЭАП обеспечивает стабильный акустический контакт даже на поврежденных поверхностях катания головки рельса. Вопросы функционирования известного устройства на участках рельсов с поверхностными повреждениями в прототипе не рассматриваются.The working surfaces of the transducer lines, which are in contact with the surfaces of the rail head, are equipped with elastic protectors. The presence of elastic protectors on the contact surfaces of the EAP lines ensures stable acoustic contact even on damaged rail head rolling surfaces. The functioning of the known device on sections of rails with surface damage in the prototype is not considered.
Фиксация линеек ЭАП в процессе измерений (в рабочем положении) с помощью специальных узлов (защелки и пружин) позволяет получить более точные результаты. Исключение процедуры сплошного сканирования контролируемого участка с неизбежной флуктуацией амплитуд УЗ сигналов и возможность дискретной установки устройства на локальные участки головки рельса повышает достоверность контроля.Fixing the EAP rulers during measurements (in the working position) using special units (latches and springs) allows you to get more accurate results. The exclusion of the procedure of continuous scanning of the controlled section with the inevitable fluctuation of the amplitudes of ultrasonic signals and the possibility of discrete installation of the device on local sections of the rail head increases the reliability of the control.
Наличие узла (регулировки высоты), позволяющего корректировать величину раскрыва двух линеек ЭАП с учетом износа высоты головки рельса, обеспечивает более стабильный акустический контакт и расширяет область применения устройства. Вопросы контроля разновысотных рельсов (новых и изношенных) в прототипе не рассматриваются.The presence of a node (height adjustment), which allows you to adjust the opening of two EAP rulers, taking into account the wear of the height of the rail head, provides a more stable acoustic contact and expands the scope of the device. Issues of control rails of different heights (new and worn) in the prototype are not considered.
Наличие корректора, позволяющего сохранять заданное положение линеек ЭАП относительно продольной оси рельса с учетом типа (ширины головки) рельса, расширяет область применения устройства и позволяет одним устройством контролировать рельсы разных типов (российские рельсы типа Р50, Р 65, Р 75 и европейские, типа UIC 60 и др.). В прототипе вопросы контроля рельсов разных типов не рассматриваются.The presence of a corrector that allows you to maintain a given position of the EAP rulers relative to the longitudinal axis of the rail, taking into account the type (width of the head) of the rail, expands the scope of the device and allows one device to control rails of different types (Russian rails of the R50, R 65, R 75 types and European, UIC type 60 etc.). In the prototype, the issues of control of rails of different types are not considered.
Рассмотренные выше отличительные признаки заявляемого устройства позволяют получить технический результат - повышение надежности и точности измерения параметров продольных трещин в головке рельсов с помощью конструктивно простого УЗ модуля.The distinctive features of the proposed device considered above make it possible to obtain a technical result - an increase in the reliability and accuracy of measuring the parameters of longitudinal cracks in the rail head using a structurally simple ultrasonic module.
Заявляемое устройство иллюстрируют следующие графические материалы:The claimed device is illustrated by the following graphics:
Фиг. 1 - рабочее положение УЗ модуля измерителя продольных трещин на головке рельса.Fig. 1 - operating position of the ultrasonic module for measuring longitudinal cracks on the rail head.
Фиг. 2 - нерабочее положение УЗ модуля (нижняя линейка ЭАП отведена от головки рельса).Fig. 2 - non-working position of the ultrasonic module (the lower line of the EAP is removed from the rail head).
Фиг. 3 - положение УЗ модуля на головке рельса - вид сверху,Fig. 3 - position of the ultrasonic module on the rail head - top view,
где:where:
1. Головка рельса.1. Rail head.
2. Корпус.2. Body.
3. Ручка.3. Handle.
4. Верхняя УЗ линейка ЭАП.4. The upper ultrasonic ruler of the EAP.
5. Подвес.5. Suspension.
6. Нижняя УЗ линейка ЭАП.6. Lower ultrasound ruler of the EAP.
7. Ось подвеса.7. Suspension axis.
8. Пружина отжимная.8. Release spring.
9. Пластина подвеса.9. Suspension plate.
10. Рычаг защелки.10. Latch lever.
11. Защелка.11. Latch.
12. Упругий протектор.12. Elastic protector.
13. Продольная трещина.13. Longitudinal crack.
14. Узел регулировки положения верхней линейки ЭАП.14. Node for adjusting the position of the upper line of the EAP.
15. Винт регулировки положения верхней линейки ЭАП.15. Screw for adjusting the position of the upper ruler of the EAP.
16. Корректор ширины головки рельса.16. Rail head width corrector.
17. Эксцентрик.17. Eccentric.
18. Пружина защелки.18. Latch spring.
Устройство функционирует следующим образом.The device functions as follows.
На аномальном участке головки рельса 1 (фиг. 1 - 3) устанавливают УЗ модуль. Корпус 2 с ручкой 3 и с верхней УЗ линейкой ЭАП 4 размещаются на поверхности катания рельса. При этом подвес 5 с нижней линейкой ЭАП 6, шарнирно соединенный с корпусом 2 с помощью оси 7, благодаря действию отжимной пружины 8, находится в отжатом (нерабочем) положении (см. фиг. 2) и не препятствует установке устройства на головку 1 рельса.An ultrasonic module is installed on the anomalous section of the rail head 1 (Fig. 1 - 3). Body 2 with handle 3 and upper
Путем нажатия на пластину 9 подвеса 5 в направлении, указанном на фиг. 1 стрелкой b (от рельса), нижняя линейка 6 устанавливается на нижнюю грань головки рельса (в рабочее положение). Защелкой 11 линейки ЭАП фиксируются в рабочем положении (фиг. 1). Стабильный контакт с зондируемым сечением головки рельса 1 осуществляется за счет наличия упругих протекторов 12 на рабочих (контактных) поверхностях линеек ЭАП 4 и 6, например, на основе гидрогеля [6] или силикона.By pressing the plate 9 of the
С помощью многоканального (количество каналов равно количеству сонаправленных пар ЭАП в линейках) УЗ дефектоскопа (на фиг. не показан) производится последовательное сквозное прозвучивание головки рельса соответствующими парами ЭАП. При этом контактные поверхности линеек ЭАП (при использовании в качестве ЭАП пьезопреобразователей) предварительно должны быть смазаны контактирующей смазкой для обеспечения акустического контакта с поверхностями головки рельса 1.With the help of a multi-channel (the number of channels is equal to the number of co-directional pairs of EAPs in the lines) ultrasonic flaw detector (not shown in Fig.), sequential through sounding of the rail head is performed by the corresponding pairs of EAPs. In this case, the contact surfaces of the EAP rulers (when using piezoelectric transducers as EAPs) must first be lubricated with a contact lubricant to ensure acoustic contact with the surfaces of the
При наличии продольной трещины 13 в головке рельса 1 по количеству каналов, принимающих эхо-сигналы, и временам пробега УЗ колебаний до плоскости трещины и обратно производится вычисление параметров (глубины залегания и размера по ширине головки) на траекториях распространения УЗ колебаний) трещины (фиг. 1). А по времени сквозного пробега УЗ колебаний от ЭАП 6 к линейке ЭАП 4 можно определить высоту головки рельса как на ровных, так и на поврежденных (например, из-за дефекта кода 46.3 - в виде смятия в зоне сварного стыка [2]) участках рельса.In the presence of a
При этом возможны ситуации, когда на близких к продольной оси рельса единичных ЭАП линейки 4 сквозной сигнал присутствует, а на других - отсутствует. Одновременно на нижних ЭАП 6, сонаправленных с единичными ЭАП с отсутствующими сквозными сигналами, появляются эхо-сигналы от плоскости трещины 13 (фиг. 1). Как показано на фиг. 1, это возможно при обнаружении сечения рельса с односторонней продольной трещиной 13 на начальной стадии развития. Обнаружение зарождающихся продольных трещин (на начальной стадии развития) весьма важно, так как именно они в последующем могут являться источниками развития поперечных трещин и внезапных изломов рельсов под поездами. Отметим, из уровня техники не известны технические решения, позволяющие надежно обнаруживать и оценивать степень развития таких трещин.In this case, situations are possible when on single EAPs of
После завершения измерений в данном сечении рельса, путем нажатия рычага 10 защелки 11 в направлении а (фиг. 2), за счет действия пружин 18 и 8 производится отвод нижней линейки ЭАП в нерабочее положение. С целью оценки протяженности продольной трещины по длине рельса устройство может перестанавливаться на соседний участок головки рельса, и вышеизложенная последовательность измерений повторяется.After completion of measurements in this section of the rail, by pressing the
Прием эхо-сигналов на всех ЭАП нижней линейки, как правило, свидетельствует об обнаружении развитой вглубь головки рельса трещины 13. В связи с тем, что продольные трещины в основном развиваются от рабочей (верхней) выкружки головки рельса, расстояние от нижней грани (плоскости ввода УЗ колебаний) до плоскости трещины и обратно составляет значительную величину. Временное положение эхо-сигнала от дефекта относительно зондирующего импульса находится за пределами мертвой зоны дефектоскопа и может быть измерено с требуемой точностью.Reception of echo signals on all EAPs of the lower line, as a rule, indicates the detection of a
Для уточнения полного размера развитой трещины возможна переустановка устройства на противоположную сторону (нерабочую грань) головки рельса. Для этого УЗ модуль разворачивается вокруг вертикальной оси на 180°, и рассмотренная выше последовательность повторяется со стороны нерабочей (полевой) стороны головки рельса.To clarify the full size of the developed crack, it is possible to reinstall the device on the opposite side (non-working face) of the rail head. To do this, the ultrasound module is rotated around the vertical axis by 180°, and the above sequence is repeated from the side of the non-working (field) side of the rail head.
Количество N единичных преобразователей в каждой линейке выбирается с учетом ширины подголовочной грани головки рельса 1. В реализованном устройстве (фиг. 1-2) значение N выбрано равным 5 из соображений использования серийно выпускаемых пьезопластин диаметром 4 мм и достаточной для решаемых задач пространственного разрешения искомой трещины по ширине головки рельса.The number N of single transducers in each line is selected taking into account the width of the head edge of the
В общем случае линейка ЭАП 4 может иметь размер, охватывающий всю ширину головки рельса с соответствующей ориентацией пьезопластин на подголовочные грани со стороны рабочей и нерабочей граней головки. На другую подголовочную грань можно установить еще одну линейку, зеркальную конструкции нижней линейки 6 (фиг. 1). При этом можно прозондировать практически все сечение головки рельса за одну установку модуля. Учитывая, что в большинстве случаев необходимо обнаруживать продольные трещины 13 на ранней стадии их развития, когда они еще не пересекают продольную ось рельса, усложнение конструкции, охватывающее все сечение головки рельса, не всегда оправдано.In the general case, the
В соответствии с действующими НТД, допустимый износ высоты головки рельса составляет 10 мм (для рельсов типа Р75 - даже до 12 мм). С целью обеспечения корректной работы устройства при таких изменениях в устройстве предусмотрен узел 14 регулировки положения верхней линейки ЭАП 6 в вертикальном положении. Необходимая корректировка производится с помощью винта 15 (фиг. 1 и 2).In accordance with the current NTD, the allowable wear of the height of the rail head is 10 mm (for rails of the R75 type - even up to 12 mm). In order to ensure the correct operation of the device with such changes, the device is provided with a
Несмотря на то, что на железнодорожные линии в основном укладывают однотипные рельсы (на ОАО «РЖД» - рельсы типа Р65, на европейских - UIC 60), на отдельных участках пути возможна укладка рельсов и другого типа с незначительными изменениями размеров головки рельса (например, Р50). С целью сохранения положения линеек ЭАП относительно продольной оси рельса в этом случае, в заявляемом устройстве предусмотрен корректор 16 ширины головки рельса. Корректор 16 (фиг. 1 - 3), который может быть выполнен любым известным способом, на корпусе 2 устройства размещается в нижней области головки 1, наименее подверженной износу в процессе эксплуатации рельса. На фиг. 1 и 2 корректор выполнен в виде фиксируемого эксцентрика 17.Despite the fact that the same type of rails are mainly laid on railway lines (R65 type rails at Russian Railways, UIC 60 type rails on European railways), on some sections of the track it is possible to lay rails of another type with minor changes in the dimensions of the rail head (for example, P50). In order to maintain the position of the EAP rulers relative to the longitudinal axis of the rail in this case, the inventive device provides a
В качестве гибких протекторов можно использовать определенные марки полиуретана, особые полимеры, применяемые при изготовлении УЗ преобразователей для контроля грубых поверхностей, силикон или материал на основе гидрогеля [6].As flexible protectors, certain grades of polyurethane, special polymers used in the manufacture of ultrasonic transducers to control rough surfaces, silicone, or a hydrogel-based material can be used [6].
Максимальное время пробега УЗ продольных волн (со скоростью с=5900 м/с) через толщу головки 1 рельса не превышает 10 мкс, а время распространения до возможной продольной трещины и обратно к ЭАП - 20 мкс. В связи с этим, даже последовательная работа всех N каналов на практике не превышает 100 мкс (с большим запасом 300 мкс), что для оператора воспринимается как мгновенное (одновременное) озвучивание всех наклонно-продольных сечений головки рельса. В результате оценка всех искомых параметров дефекта может производиться менее чем за 1 с. Время для подготовительных работ, таких как очистка (при необходимости) поверхностей ввода УЗ колебаний, нанесение контактной смазки (например, солидола или специального геля для УЗ контроля), установка и снятие УЗ модуля с линейками преобразователей с головки рельса, также, занимает минимальное время, так как для одной установки необходимо всего лишь подготовить площадки размерами 30 × 10 мм на подголовочной поверхности и на поверхности катания рельса. При использовании в качестве гибкого протектора гидрогеля, возможно исключить операцию нанесения контактной смазки, что дополнительно повышает производительность контроля.The maximum travel time of ultrasonic longitudinal waves (at a speed c=5900 m/s) through the thickness of the
Таким образом, заявляемый УЗ модуль реализуем, позволяет осуществлять выявление и измерение параметров продольных трещин в головке рельса на локальных участках рельсового пути, обеспечивает получение надежного и точного результата с высокой производительностью.Thus, the proposed ultrasonic module is realizable, allows the identification and measurement of the parameters of longitudinal cracks in the rail head in local sections of the rail track, provides a reliable and accurate result with high performance.
Источники информацииSources of information
1. ГОСТ Р 51685-2013. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия.1. GOST R 51685-2013. Railway rails. General specifications.
2. Инструкция "Дефекты рельсов. Классификация, каталог и параметры дефектных и остродефектных рельсов". ОАО "РЖД" №2499р от 23.10.2014.2. Instruction "Defects of rails. Classification, catalog and parameters of defective and sharply defective rails". JSC "Russian Railways" No. 2499r dated 10/23/2014.
3. RU 9527.3. RU 9527.
4. RU 67589.4. RU 67589.
5. RU 286244.5. RU 286244.
6. RU 2204803.6. RU 2204803.
7. RU 169883.7. RU 169883.
8. RU 2613574.8. RU 2613574.
9. RU 2652511.9. RU 2652511.
10. WO 2009282923.10. WO2009282923.
11. JP 11337529. 11.JP 11337529.
12. 2340495.12.2340495.
13. JP 6121513.13. JP 6121513.
14. RU 2466386. 14. RU 2466386.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU216030U1 true RU216030U1 (en) | 2023-01-13 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4700574A (en) * | 1985-05-15 | 1987-10-20 | Matix Industries | Ultrasonic detection method of the internal defects of a railroad track rail located in the sides of the head of said rail and device to carry it out |
| US5020371A (en) * | 1988-12-19 | 1991-06-04 | Speno International S.A. | Device for the precise transverse positioning for a member displaceable along a rail of a railway track with respect to said rail |
| RU2308027C1 (en) * | 2006-05-02 | 2007-10-10 | ОАО "Радиоавионика" | Method of ultrasonic test of rail head |
| RU2466386C1 (en) * | 2011-04-25 | 2012-11-10 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Method of evaluating defect in rail head |
| RU2613574C1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-03-17 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Method for ultrasound detection of microcracks on operating railhead fillet |
| RU2652511C1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-04-26 | Анатолий Аркадиевич Марков | Method of micro cracks on the rail head rolling surface ultrasonic detection |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4700574A (en) * | 1985-05-15 | 1987-10-20 | Matix Industries | Ultrasonic detection method of the internal defects of a railroad track rail located in the sides of the head of said rail and device to carry it out |
| US5020371A (en) * | 1988-12-19 | 1991-06-04 | Speno International S.A. | Device for the precise transverse positioning for a member displaceable along a rail of a railway track with respect to said rail |
| RU2308027C1 (en) * | 2006-05-02 | 2007-10-10 | ОАО "Радиоавионика" | Method of ultrasonic test of rail head |
| RU2466386C1 (en) * | 2011-04-25 | 2012-11-10 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Method of evaluating defect in rail head |
| RU2613574C1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-03-17 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Method for ultrasound detection of microcracks on operating railhead fillet |
| RU2652511C1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-04-26 | Анатолий Аркадиевич Марков | Method of micro cracks on the rail head rolling surface ultrasonic detection |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1707956B1 (en) | Method and system for inspecting objects using ultrasound scan data | |
| US10168304B2 (en) | Rail inspection apparatus and method | |
| CA2847375C (en) | Method for detection of a flaw or flaws in a railway track, and a rail vehicle to be used in such a method | |
| US20130276539A1 (en) | Method for non-destructive condition assessment and structural monitoring of concrete railroad ties in track | |
| CN101467035A (en) | Ultrasonic flaw detecting method, manufacturing method for welded steel pipe, and ultrasonic flaw detecting apparatus | |
| RU2758403C1 (en) | Method for assessing the performance of the search system of flaw detection equipment during high-speed inspection of rails | |
| JP2013537309A (en) | Moving metal strip inspection equipment | |
| JP2013537309A5 (en) | ||
| JPS5858463A (en) | Non-destructive inspection measuring method for metal structure | |
| KR20000016972A (en) | Installation for the automatic evaluation of the rolling band on wheels of moving trains | |
| RU216030U1 (en) | Ultrasonic module for measuring longitudinal cracks in the rail head | |
| Kaewunruen et al. | Field monitoring of rail squats using 3D ultrasonic mapping technique | |
| US10766510B1 (en) | Method and apparatus for detecting defects located in the head area of rail | |
| WO2004074823A2 (en) | Radar detection of surface discontinuities | |
| RU134132U1 (en) | RAIL CONTROL DEVICE | |
| Kappes et al. | Non-destructive testing of wheel-sets as a contribution to safety of rail traffic | |
| RU2613574C1 (en) | Method for ultrasound detection of microcracks on operating railhead fillet | |
| RU2652511C1 (en) | Method of micro cracks on the rail head rolling surface ultrasonic detection | |
| US11035827B2 (en) | Methods and instrumentation for detection of transverse rolling contact fatigue rail defects within head-hardened rail | |
| RU2788475C1 (en) | Ultrasonic method for determining the parameters of the rolling surface of the rail head and the depth of longitudinal cracks | |
| JP6408145B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method with differential compensation of interfering factors | |
| RU2466386C1 (en) | Method of evaluating defect in rail head | |
| RU2818035C1 (en) | Method for ultrasonic inspection of local sections of railway rails | |
| RU2753810C1 (en) | Method for evaluating the performance of flaw detection equipment during high-speed inspection of rails | |
| RU2783753C1 (en) | Ultrasonic method for detecting defects in the rail head |