RU2360240C2 - Method for ultrasonic control of rail transport wheels and device for its realisation - Google Patents
Method for ultrasonic control of rail transport wheels and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2360240C2 RU2360240C2 RU2005109967/28A RU2005109967A RU2360240C2 RU 2360240 C2 RU2360240 C2 RU 2360240C2 RU 2005109967/28 A RU2005109967/28 A RU 2005109967/28A RU 2005109967 A RU2005109967 A RU 2005109967A RU 2360240 C2 RU2360240 C2 RU 2360240C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- wheelset
- rim
- rotation
- thickness
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к методам и средствам испытаний изделий ультразвуком и может быть использовано для выявления дефектов колес при ремонте и изготовлении подвижного состава железнодорожного транспорта.The invention relates to methods and means of testing products with ultrasound and can be used to detect wheel defects in the repair and manufacture of rolling stock of railway transport.
Известен способ ультразвукового контроля ободьев колес рельсового транспорта [1], заключающийся в том, что на контролируемую часть боковой поверхности обода наносится контактная жидкость, пьезоэлектрический преобразователь вручную перемещают по заданной траектории сначала в режиме поисковой чувствительности, отмечают места регистрации сигналов от предполагаемых дефектов, а затем в режиме браковочной чувствительности выявляют недопустимые дефекты. Недостатком способа является низкая производительность контроля.A known method of ultrasonic monitoring of rims of wheels of a rail vehicle [1], which consists in the fact that contact liquid is applied to a controlled part of the side surface of the rim, the piezoelectric transducer is manually moved along a predetermined path first in the search sensitivity mode, the signal recording locations from the alleged defects are noted, and then In the rejection sensitivity mode, unacceptable defects are detected. The disadvantage of this method is the low performance of the control.
Наиболее близким к предлагаемому способу является технологический процесс ультразвуковой дефектоскопии вагонных колес, описанный в [2] и заключающийся в том, что пьезоэлектрические преобразователи направляют на контактных поверхностях испытываемого колеса по концентрическим окружностям с помощью сканирующего устройства УСК-4, которое устанавливают на обод испытываемого колеса, на контролируемый сектор колеса кистью наносят контактную жидкость, затем осуществляют поисковый контроль путем ручного перемещения сканирующего устройства в режиме поисковой чувствительности и отмечают зоны появления сигналов в пределах контролируемого сектора. Затем проворачивают колесную пару механизмом вращения и таким же образом выполняют поисковый контроль следующих секторов, а после этого отмеченные зоны контролируют повторно в режиме браковочной чувствительности для выявления недопустимых дефектов.Closest to the proposed method is the technological process of ultrasonic flaw detection of wagon wheels, described in [2] and that the piezoelectric transducers are directed on the contact surfaces of the test wheel along concentric circles using a scanning device USK-4, which is mounted on the rim of the test wheel, contact liquid is applied to the wheel sector to be controlled with a brush, then search control is carried out by manually moving the scanning devices and in the search sensitivity mode, and note the zones of the appearance of signals within the controlled sector. Then the wheelset is rotated by the rotation mechanism and in the same way search monitoring of the following sectors is performed, and then the marked zones are re-checked in the rejection sensitivity mode to detect unacceptable defects.
Недостатком указанного способа является низкая производительность и достоверность контроля.The disadvantage of this method is the low productivity and reliability of the control.
Известно устройство для ультразвукового контроля цилиндрических изделий [3], содержащее основание, акустический блок, включающий ультразвуковые пьезопреобразователи и локальную иммерсионную ванну с уплотнителем, связанную с основанием, механизмы ориентации и фиксации акустического блока, причем акустический блок посредством рычажно-пружинной системы со следящими роликами прижат к объекту контроля.A device for ultrasonic testing of cylindrical products [3] is known, comprising a base, an acoustic unit, including ultrasonic piezoelectric transducers and a local immersion bath with a seal associated with the base, orientation and fixation mechanisms of the acoustic unit, the acoustic unit being pressed by means of a spring-lever system with tracking rollers pressed to the object of control.
Недостатком указанного устройства является конструктивная ограниченность для реализации ультразвукового контроля тел вращения со сложными криволинейными поверхностями, какими являются колесные пары рельсового подвижного состава.The disadvantage of this device is the structural limitations for the implementation of ultrasonic testing of bodies of revolution with complex curved surfaces, such as wheel sets of rail rolling stock.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по назначению и конструктивным признакам является стенд для ультразвуковых испытаний колесных пар рельсового подвижного состава [4], содержащий неподвижное основание с опорами для букс испытываемой колесной пары, привод с фрикционным роликом, расположенный с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью колеса испытываемой колесной пары, две иммерсионные ванны, подъемно-поворотное устройство для подъема и поворота колесной пары, причем иммерсионные ванны размещены по вертикальному уровню ниже оси вращения испытываемой колесной пары и ниже опор для букс.The closest to the claimed invention in purpose and design features is a stand for ultrasonic testing of wheel pairs of rail rolling stock [4], containing a fixed base with supports for axle boxes of the tested pair of wheels, a drive with a friction roller located with the possibility of interaction with the side surface of the wheels of the tested wheeled pairs, two immersion baths, a lifting and turning device for lifting and turning the wheelset, and immersion baths are placed in vertical ur vnyu below the axis of rotation of the test wheel pair and below the supports for the axle-boxes.
Недостатком указанного устройства является низкая эффективность выявления дефектов в зоне перехода обода колеса в диск, а также сложность настройки и обслуживания.The disadvantage of this device is the low efficiency of detecting defects in the transition zone of the wheel rim in the disk, as well as the complexity of the settings and maintenance.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности выявления дефектов и эксплуатационной надежности устройства.The objective of the present invention is to increase the efficiency of defect detection and operational reliability of the device.
Технический результат достигается способом, заключающимся в передаче упругих волн от преобразователя к контролируемому колесу через иммерсионную среду и прозвучивании заданных областей колеса по траекториям в виде концентрических окружностей, в котором, согласно изобретению, до начала ультразвуковых испытаний измеряют толщину обода колеса, с учетом толщины обода устанавливают в требуемое исходное положение акустический блок с пьезоэлектрическими преобразователями, проверяемую колесную пару размещают на опорах таким образом, чтобы колеса погрузились в жидкую среду иммерсионной ванны не менее чем на толщину обода, затем осуществляют вращение колесной пары, прозвучивают обод и приободную часть диска колеса, регистрируют превышение сигналов в зонах контроля выше порогового значения, недопустимого для дефекта.The technical result is achieved by a method consisting in the transmission of elastic waves from the transducer to the controlled wheel through an immersion medium and the sounding of the specified areas of the wheel along the paths in the form of concentric circles, in which, according to the invention, the thickness of the wheel rim is measured before ultrasound testing, taking into account the thickness of the rim in the required initial position, the acoustic unit with piezoelectric transducers, the checked pair of wheels placed on the supports in such a way that Wheel plunged into the liquid medium immersion bath is not less than the rim thickness, then the rotation is performed wheelset prozvuchivayut priobodnuyu rim and of the wheel disc, record signals in excess of the control zones is above a threshold, for unacceptable defect.
При вводе ультразвука через поверхность катания колеса излучатель и приемник размещают на общем основании симметрично по отношению к вертикали, проведенной через ось вращения контролируемого колеса, включают их по раздельной схеме, устанавливают поисковую чувствительность, затем путем перемещения общего основания в направлении, параллельном оси вращения колесной пары, выбирают положение с минимальным уровнем помех от конструктивных отражателей в зоне контроля, осуществляют контроль путем вращения колесной пары не менее одного полного оборота, затем переключают на совмещенный режим приема и излучения каждый из преобразователей поочередно и повторяют контроль каждым преобразователем путем вращения колесной пары не менее одного полного оборота. Для осуществления заявляемого способа предлагается устройство для ультразвуковых испытаний колесных пар рельсового подвижного состава, содержащее неподвижное основание с опорами для испытываемой колесной пары, привод с фрикционным роликом, расположенным с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью колеса испытываемой колесной пары, подъемно-транспортный механизм для подъема, транспортировки и установки колесной пары, две иммерсионные ванны, размещенные по вертикальному уровню ниже оси вращения испытываемой колесной пары, отличающееся тем, что в иммерсионных ваннах расположены акустические блоки, связанные с механизмами раздельного перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях, акустические оси пьезоэлектрических преобразователей ориентированы под углом от 0 до 25 градусов к нормали в точке ввода ультразвука в поверхность контролируемого колеса, причем преобразователи, направленные на поверхность катания колеса, размещены на попарно параллельных осях с возможностью вращения в общей для обоих преобразователей плоскости.When ultrasound is introduced through the wheel’s rolling surface, the emitter and receiver are placed on a common base symmetrically with respect to the vertical drawn through the axis of rotation of the controlled wheel, they are turned on in a separate scheme, search sensitivity is set, then by moving the common base in a direction parallel to the axis of rotation of the wheelset , choose a position with a minimum level of interference from structural reflectors in the control zone, carry out control by rotating the wheelset at least one full th turn, then is switched to the combined mode of reception and emission, each of converters alternately repeated by each transducer monitoring wheelset by rotating at least one full turn. To implement the proposed method, a device for ultrasonic testing of wheel pairs of a rail rolling stock is proposed, comprising a fixed base with supports for the test wheelset, a drive with a friction roller located to interact with the side surface of the wheels of the tested wheelset, a lifting and transport mechanism for lifting, transporting and installation of a wheelset, two immersion baths placed at a vertical level below the axis of rotation of the tested wheelset, characterized in that in the immersion baths there are acoustic blocks associated with separate movement mechanisms in the vertical and horizontal directions, the acoustic axes of the piezoelectric transducers are oriented at an angle from 0 to 25 degrees to the normal at the point of ultrasound input into the surface of the controlled wheel, and the transducers directed to the rolling surface of the wheel, placed on pairwise parallel axes with the possibility of rotation in a common plane for both converters.
Указанная последовательность и особенности выполнения операций вместе с конструктивными параметрами устройства позволяют наиболее полно выявить дефекты типа нарушения сплошности по всему сечению обода и приободной зоны диска колеса.The specified sequence and features of the operations along with the design parameters of the device allow the most complete identification of defects such as discontinuities throughout the cross section of the rim and the outer zone of the wheel disc.
На фиг.1 представлен общий вид устройства, на фиг.2 - схема ориентации преобразователей, направленных на поверхность катания колеса.Figure 1 presents a General view of the device, figure 2 is a diagram of the orientation of the converters directed to the surface of the wheel.
Устройство содержит неподвижное основание 1 с опорами 2 для испытываемой колесной пары 3, две иммерсионные ванны 4, размещенные по вертикальному уровню ниже оси вращения испытываемой колесной пары, акустические блоки 5, связанные каждый механизмом перемещения в вертикальном направлении 6 и механизмом перемещения в горизонтальном направлении 7, пьезоэлектрические преобразователи 8.The device comprises a fixed base 1 with supports 2 for the test pair of wheels 3, two immersion baths 4, placed at a vertical level below the axis of rotation of the tested pair of wheels, acoustic blocks 5, each connected by a movement mechanism in the vertical direction 6 and a movement mechanism in the horizontal direction 7,
Акустические оси пьезоэлектрических преобразователей 8 ориентированы под углом α к нормали в точке ввода ультразвука в поверхность, который может принимать значения от 0 до 25 градусов. Преобразователи, направленные на поверхность катания колеса, размещены на попарно параллельных осях 9 с возможностью вращения в общей для обоих преобразователей плоскости.The acoustic axis of the
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Первоначально замеряется толщина ободьев испытываемых колес колесной пары 3, с учетом измеренных толщин акустические блоки 5 посредством механизмов вертикального перемещения 6 устанавливаются в каждой ванне в требуемое положение по высоте.The proposed method is implemented as follows. Initially, the thickness of the rims of the tested wheels of the wheelset 3 is measured, taking into account the measured thicknesses, the acoustic blocks 5 are installed in each bath in the required height position by means of vertical movement mechanisms 6.
Испытываемую колесную пару 3 размещают на опорах 2 таким образом, чтобы колеса погрузились в жидкую среду иммерсионной ванны 4 не менее чем на толщину обода, затем осуществляют вращение колесной пары, путем поочередного переключения преобразователей прозвучивают обод и приободную часть диска колеса во всех опасных сечениях, при этом регистрируют превышение сигналов в зонах контроля выше порогового значения, недопустимого для дефекта.The test pair of wheels 3 is placed on the supports 2 so that the wheels are immersed in the liquid medium of the immersion bath 4 not less than the thickness of the rim, then the wheelset is rotated, the rim and the adjacent part of the wheel rim in all dangerous sections are sounded by switching the converters, this is recorded the excess of signals in the control zones above a threshold value that is unacceptable for the defect.
При вводе ультразвука через поверхность катания колеса (фиг.2) пьезоэлектрические преобразователи 8 размещают на общем основании 10 симметрично по отношению к вертикали, проведенной через ось вращения контролируемого колеса, включают их по раздельной схеме, устанавливают поисковую чувствительность, затем путем перемещения акустического блока 5 в горизонтальном направлении выбирают положение с минимальным уровнем помех от конструктивных отражателей в зоне контроля, осуществляют контроль путем вращения колесной пары не менее одного полного оборота, затем переключают на совмещенный режим приема и излучения каждый из преобразователей поочередно и повторяют контроль каждым преобразователем путем вращения колесной пары не менее одного полного оборота.When ultrasound is introduced through the wheel’s rolling surface (Fig. 2), the
Способ реализован на макетном образце устройства для ультразвукового контроля вагонных колесных пар колеи 1520 мм. В качестве дефектоскопа использовался электронный блок УД2-12, пъезопреобразователи изготовлены на основе пьезоэлементов с резонансной частотой 2,5 МГц, диаметром 12 мм. Переключение пьезопреобразователей осуществлялось специальным коммутатором каналов. В качестве иммерсионной среды применялась техническая вода.The method is implemented on a prototype device for ultrasonic testing of wagon wheel pairs of 1520 mm gauge. The UD2-12 electronic unit was used as a flaw detector; piezoelectric transducers are made on the basis of piezoelectric elements with a resonant frequency of 2.5 MHz and a diameter of 12 mm. Piezo transducers were switched by a special channel commutator. Industrial water was used as an immersion medium.
На технологической рельсовой колее замерялась толщина ободьев испытываемой колесной пары, которая составила 34 мм для правого и 33 мм для левого колеса. С учетом измеренных толщин акустические блоки посредством механизмов вертикального перемещения устанавливались в каждой ванне в требуемое положение по высоте.On the technological rail track, the rim thickness of the tested pair of wheels was measured, which was 34 mm for the right wheel and 33 mm for the left wheel. Taking into account the measured thicknesses, acoustic blocks by means of vertical movement mechanisms were installed in each bath in the required height position.
Испытываемая колесная пара размещалась на опорах таким образом, что колеса погружались в иммерсионную ванну на толщину обода. Включался электронный блок ультразвукового дефектоскопа УД2-12, подключались пьезопреобразователи, направленные на поверхность катания правого колеса, в раздельном режиме работы излучателя и приемника.The test wheelset was placed on the supports in such a way that the wheels were immersed in the immersion bath to the thickness of the rim. The electronic unit of the ultrasonic flaw detector UD2-12 was turned on, piezoelectric transducers directed to the skating surface of the right wheel were connected in a separate operating mode of the emitter and receiver.
Затем механизмами горизонтального перемещения акустические блоки устанавливались на расстояние, определяемое положением колес на оси и положением оси колесной пары на роликовых опорах. При вводе ультразвука через поверхность катания колеса (фиг.2) пьезоэлектрические преобразователи 8 размещались на общем основании 9 симметрично по отношению к вертикали, проведенной через ось вращения контролируемого колеса, включались по раздельной схеме, устанавливалась поисковая чувствительность, затем путем перемещения акустического блока в горизонтальном направлении выбиралось положение с минимальным уровнем помех в зоне контроля, таким образом, чтобы на дефектоскопе в зоне строба автоматической сигнализации о дефектах, соответствующей глубине контроля в стали колеса от 10 до 120 мм, не было сигналов от конструктивных отражателей. Путем вращения колесной пары прозвучивался обод и приободная часть диска колеса, регистрируя превышение сигналов в зонах контроля выше порогового значения, недопустимого для дефекта. Таким образом наиболее эффективно выявлялись дефекты, отражающая поверхность которых параллельна поверхности катания колеса. Контроль осуществлялся путем поворота колесной пары на два полных оборота.Then, by the mechanisms of horizontal movement, the acoustic blocks were installed at a distance determined by the position of the wheels on the axis and the position of the axis of the pair of wheels on the roller bearings. When ultrasound was introduced through the wheel’s rolling surface (Fig. 2), the
Затем переключались на совмещенный режим приема и излучения каждый из преобразователей поочередно. Таким образом наиболее эффективно выявлялись объемные дефекты и дефекты, отражающая поверхность которых ориентирована под углом 40°…50° к поверхности катания. Контроль повторялся каждым преобразователем путем вращения колесной пары на два полных оборота. Аналогичным образом проверялось левое колесо.Then they switched to the combined mode of reception and radiation, each of the converters in turn. Thus, volume defects and defects whose reflective surface is oriented at an angle of 40 ° ... 50 ° to the skating surface were most effectively detected. The control was repeated by each converter by rotating the wheelset two full turns. The left wheel was checked in the same way.
Продолжительность контроля одной колесной пары описанными способом и устройством составила 12 минут, что в 3-4 раза меньше времени, затрачиваемого при контроле способом-прототипом.The duration of the control of one wheel pair by the described method and device was 12 minutes, which is 3-4 times less than the time spent in the control of the prototype method.
ЛитератураLiterature
1. Ильин В.А. и др. Дефектоскопия деталей подвижного состава железных дорог и метрополитенов. М., “Транспорт”, 1983 г., с.292-295.1. Ilyin V.A. Flaw detection of parts of rolling stock of railways and subways. M., “Transport”, 1983, p. 292-295.
2. Руководство по комплексному ультразвуковому контролю колесных пар вагонов. РД 07.09-97. Утверждено Советом по железнодорожному транспорту государств-участников Содружества 08.05.1998 г., с.153-154.2. Guidelines for comprehensive ultrasonic testing of wagon wheelsets. RD 07.09-97. Approved by the Council on Rail Transport of the Member States of the Commonwealth on 05/08/1998, p.153-154.
3. А.с. СССР № 1083106 A, МПК G01N 29/04, опубликовано в бюллетене изобретений СССР №12, 30.03.1984 г.3. A.S. USSR No. 1083106 A, IPC G01N 29/04, published in the Bulletin of Inventions of the USSR No. 12, 03/30/1984
4. Дубина А.В., Бычек И.С., Комаровский И.С. Заявка РБ № а20000607 на изобретение “Стенд для ультразвуковых испытаний колесных пар рельсового подвижного состава”, МПК7 G01M 17/08, 17/10, G01N 29/04. Опубликовано в бюллетене изобретений РБ №4 за 2001 г.4. Dubina A.V., Bychek I.S., Komarovsky I.S. The application of RB No. a20000607 for the invention “Stand for ultrasonic testing of wheel pairs of rail rolling stock”, IPC 7 G01M 17/08, 17/10, G01N 29/04. Published in the Bulletin of Inventions of the Republic of Belarus No. 4 for 2001
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005109967/28A RU2360240C2 (en) | 2005-04-07 | 2005-04-07 | Method for ultrasonic control of rail transport wheels and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005109967/28A RU2360240C2 (en) | 2005-04-07 | 2005-04-07 | Method for ultrasonic control of rail transport wheels and device for its realisation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005109967A RU2005109967A (en) | 2006-10-20 |
RU2360240C2 true RU2360240C2 (en) | 2009-06-27 |
Family
ID=37437388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005109967/28A RU2360240C2 (en) | 2005-04-07 | 2005-04-07 | Method for ultrasonic control of rail transport wheels and device for its realisation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2360240C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2682094C1 (en) * | 2018-06-25 | 2019-03-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method of ultrasound control of density of ceramic products |
CN112964792A (en) * | 2021-02-01 | 2021-06-15 | 太原重工轨道交通设备有限公司 | Ultrasonic detection calibration test block for wheel rim and detection method |
-
2005
- 2005-04-07 RU RU2005109967/28A patent/RU2360240C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2682094C1 (en) * | 2018-06-25 | 2019-03-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method of ultrasound control of density of ceramic products |
CN112964792A (en) * | 2021-02-01 | 2021-06-15 | 太原重工轨道交通设备有限公司 | Ultrasonic detection calibration test block for wheel rim and detection method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005109967A (en) | 2006-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107813848B (en) | System and method for non-destructive evaluation of railroad track | |
CN102084245B (en) | The method and apparatus of on-the-spot ultrasonic examination railway track | |
US6945114B2 (en) | Laser-air, hybrid, ultrasonic testing of railroad tracks | |
US7555954B2 (en) | In-track wheel inspection system | |
US20060201253A1 (en) | System for non-contact interrogation of railroad axles using laser-based ultrasonic inspection | |
CN201615872U (en) | Wheel tread flaw detection device | |
RU2353924C1 (en) | Method for ultrasonic testing of rail base | |
RU2360240C2 (en) | Method for ultrasonic control of rail transport wheels and device for its realisation | |
RU2480741C1 (en) | Method of nondestructive check of units in railway car trolleys and device for its realisation | |
WO1990013814A1 (en) | Ultrasonic wheel testing | |
RU2293982C2 (en) | Method for ultrasound flaw detection of wheel pairs of rail transport and device for realization of said method | |
Brizuela et al. | Railway wheels flat detector using Doppler effect | |
RU2652511C1 (en) | Method of micro cracks on the rail head rolling surface ultrasonic detection | |
RU2231783C2 (en) | Ultrasonic flaw detector | |
RU2493992C1 (en) | Method of control over railway mounted axles | |
RU2739344C1 (en) | Method of diagnosing solid-rolled wheel on train stroke | |
RU2777471C1 (en) | Method for ultrasonic testing of a wheel set of rail transport and a stand for its implementation | |
RU84565U1 (en) | COMPLEX FOR CONTROL WHEEL PAIRS OF CARGO WAGONS | |
RU2742368C1 (en) | Hand scanner for nondestructive inspection of rolling surface and adjacent areas of wheels of railway vehicles | |
Nielsen et al. | Automatic laser ultrasonics for rail inspection | |
RU2783753C1 (en) | Ultrasonic method for detecting defects in the rail head | |
Srinath et al. | A Differential Sensor for Reliable Localization of Potential Cracks in Railway Tracks | |
RU50953U1 (en) | INSTALLATION FOR NON-CONTACT NON-DESTRUCTIVE CONTROL OF MOBILE WHEELS IN MOTION (OPTIONS) | |
RU78323U1 (en) | DEVICE OF ULTRASONIC DEFECTOSCOPY OF WHEEL PAIRS OF RAIL TRANSPORT | |
WO2008094064A1 (en) | Method for monitoring the parameters of a wheel pair and the position thereof with respect to a railway |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110408 |