CC BY
219
Содержание
108
Вахмистров С.Н., Карзунов Р.А., Крутяков Е.А., Пармас Я.Ю., Терешонков В.А., Тимофеев А.В., Тимофеев Б.А., Харебов С.К. Электромашинно-вентильный преобразователь 3000В/3х230В системы электроснабжения собственных нужд электропоезда постоянного тока. Сборник Электросила, выпуск 41. - СПб. 2002.
УДК 620.179.16
БЕЗРАЗБОРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ОСЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР ПРИ РЕМОНТЕ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
С.А. Пудовиков
Аннотация
Неразрушающий контроль деталей и узлов подвижного состава при его ремонте в вагонных и локомотивных депо является необходимым условием обеспечения безопасности перевозочного процесса. Рассмотрена методика контроля осей колесных пар вагонов без демонтажа буксового узла.
Ключевые слова: подвижной состав; колесная пара; ось; ультразвук; контроль; дефектоскопия
Введение
В настоящее время в вагонных и локомотивных депо ультразвуковой контроль осей железнодорожного подвижного состава производится с целью выявления недопустимых дефектов путем прозвучивания оси в продольном направлении (руководящий документ РД 07.09-97). При этом пьезоэлектрический преобразователь устанавливается на торец оси или в зарезьбовую канавку.
Геометрические особенности оси (протяженность в продольном направлении при ограниченных поперечных размерах, наличие переходов одного диаметра в другой) таковы, что на экране дефектоскопа присутствует множество эхо-сигналов, вызванных переотражениями излученных и трансформированных волн и отражениями от конструктивных элементов. Эти сигналы не связаны с наличием дефекта.
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
109
Контроль оси разбит по зонам, контролируемым последовательно. При этом остаются без внимания галтели оси - зоны перехода одного диаметра в другой (так как они находятся в так называемых «зонах тени»). Между тем статистика показывает, что в этих зонах зарождается более 10% трещин.
Наличие на торцах осей типа РУ-1Ш болтовых отверстий приводит к тому, что более половины сечения оси не контролируется.
Кроме того, для проведения УЗК должен быть обеспечен доступ к торцу оси, что требует в ряде случаев демонтажа корпуса буксы. Зачастую торцевая поверхность имеет задиры и заусенцы и требует предварительной подготовки для проведения контроля.
Вследствие всего вышеперечисленного действующая методика ультразвукового контроля осей не соответствует современным требованиям достоверности и производительности.
Актуальной задачей является разработка новой методики ультразвукового контроля осей колесных пар вагонов, которая позволяла бы проводить дефектоскопирование осей всех типов без демонтажа буксового узла, обеспечивала объективные результаты контроля с их протоколированием и позволяла бы максимально автоматизировать или механизировать процесс контроля.
1. Ультразвуковой контроль осей с предподступичной части
1.1. Обоснование выбора предподступичной части для ввода ультразвука
У оси с недемонтированным буксовым узлом поверхностями, свободными для ввода ультразвука, являются средняя и предподступичная части и подступичная часть, свободная от ступицы колеса.
При проведении контроля со средней части сложно обеспечить центровку преобразователя в продольном направлении. Диаметр шейки и предподступичной части оси меньше, чем диаметр средней части. Поэтому ультразвуковой пучок, введенный со средней части оси в сторону торца, будет испытывать множество отражений, и на экране дефектоскопа будет присутствовать большое количество ложных эхо-сигналов.
Проведение УЗК с поверхности подступичной части оси тоже затруднительно, так как расстояние от ее внутренней кромки до ступицы имеет большой разброс от оси к оси (от 5 до 54 мм). При этом практически невозможно обеспечить центровку преобразователей на оси. Контроль шейки оси с поверхности подступичной части, прилегающей к внешней кромке ступицы, вообще невозможен из-за наличия галтельного перехода.
Вариант контроля с предподступичной части наиболее предпочтителен. В этом случае расстояния от точки ввода ультразвука до
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
110
зон контроля невелики, ультразвуковой пучок расширяется незначительно. Преобразователи устанавливаются за лабиринтное кольцо, входящее в состав буксового узла, и озвучивают зоны оси, в которых наиболее вероятно возникновение трещин (рис. 1).
Рис.1. Схема контроля осей с предподступичной части
1.2. Акустический блок для контроля с предподступичной части
Блок содержит несколько преобразователей, излучающих ультразвук определенной частоты и под определенным углом. При вращении колесной пары он упирается в лабиринтное кольцо, и таким образом обеспечивается центровка блока.
Каждый преобразователь предназначен для контроля одной из зон оси. Угол ввода ультразвука определяется местоположением зоны контроля относительно точки.
Трещина, нормальная поверхности, относится к отражателям углового типа. Такой тип дефектов обладает свойством направленности -коэффициент отражения зависит от угла падения и типа волны. Поэтому схемы прозвучивания (углы ввода и типы излучаемых волн) корректировались с учетом экспериментальных исследований на цилиндрическом образце с моделями дефектов.
В ходе исследований были получены амплитудные огибающие от пропилов различной глубины в зависимости от угла падения для продольных и поперечных волн. С учетом этих огибающих были определены зоны контроля вагонных осей (табл.1, рис.2)
РУ-1Ш
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
111
Рис.2. Зоны обнаружения поверхностных дефектов при контроле осей колесных пар грузовых вагонов с предподступичной части
ТАБЛИЦА 1. Зоны обнаружения поверхностных дефектов при контроле осей колесных пар грузовых вагонов с предподступичной части
№ п/п Зона контроля Г раницы зоны контроля, мм от торца
ось типа РУ-1 ось типа РУ-1Ш
1 Шейка (включая зону разгрузочной канавки) 150 - 220 113 - 183
2 Подступичная часть оси у внешней кромки ступицы колеса 310 - 345 273 - 308
3 Подступичная часть оси у внутренней кромки ступицы колеса 500 - 550 463 - 513
Преобразователи реализуют эхо-импульсный метод акустического контроля. О наличии дефекта свидетельствует появление сигнала в заданном интервале времени (от момента излучения зондирующего импульса) с амплитудой, превышающей порог, установленный в нормативной документации на контроль.
Один из преобразователей излучает ультразвук нормально. По колебаниям амплитуды полученного эхо-сигнала от донной поверхности предподступичной части можно судить о стабильности акустического контакта между акустическим блоком и поверхностью оси в процессе вращения колесной пары.
2. Многоканальный ультразвуковой дефектоскоп УДС2-52 «ЗОНД-2»
Одной из причин низкой производительности ультразвукового контроля колесных пар является последовательный контроль зон оси или колеса. На сегодняшний день практически все ультразвуковые дефектоскопы, применяемые для дефектоскопирования деталей подвижного состава, реализуют только одноканальный режим работы.
В одноканальном режиме работы ультразвукового дефектоскопа информация представляется в виде развертки типа А - в координатах «амплитуда импульса» - «время прихода» (рис.3, а)
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
112
Первый отечественный многоканальный ультразвуковой дефектоскоп УДС2-52 «ЗОНД-2» (Дымкин Г.Я и др., 2004) имеет восемь независимых каналов.
В многоканальном режиме контроля, когда все каналы работают одновременно, развертка типа А неприемлема. Поэтому применяется развертка типа В (Марков А.А., 2000).
В этом случае по оси X отложено перемещение преобразователя по периметру оси, а по оси Y - время прихода сигнала (рис. 3, б).
а б
Рис.3. Варианты отображения дефектоскопической информации а - развертка типа А, б - развертка типа В
Пришедший на приемник импульс отображается на развертке типа В точкой. Каждая черта на экране соответствует эхо-сигналу от дефекта или его модели.
При контроле осей с предподступичной части с применением дефектоскопа УДС2-52 «ЗОНД-2» все преобразователям акустического блока работают одновременно. Контроль зон оси по всему периметру осуществляется за один оборот колесной пары. Это существенно повышает производительность ультразвукового контроля.
Дефектоскоп отображает информацию как в А-, так и в В-развертке. В памяти прибора сохраняются все принятые сигналы, имеется функция воспроизведения динамической картины контроля. Таким образом, процессы контроля объекта и оценки его технического состояния могут быть разнесены во времени.
3. Заключение
Новая технология ультразвукового контроля осей колесных пар вагонов с предподступичной части с использованием многоканального дефектоскопа УДС2-52 «ЗОНД-2» позволяет осуществлять контроль осей
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
113
колесных пар подвижного состава на наличие недопустимых дефектов. Отсутствие необходимости демонтировать буксовый узел и работа в многоканальном режиме многократно повышают производительность контроля.
Новая методика и аппаратура прошли эксплуатационные испытания в ряде вагонных депо Октябрьской и Горьковской железных дорог. В настоящее время идет подготовка к приемочным испытаниям.
4. Литература
Руководство по комплексному ультразвуковому контролю колесных пар вагонов РД 07.09-97.
Дымкин Г.Я и др. Принципиальные особенности многоканального ультразвукового дефектоскопа УДС2-52 «ЗОНД-2». В мире НК. - 2004. № 4.
Марков А.А. Альтернативное представление дефектоскопической информации в переносных ультразвуковых дефектоскопах. В мире НК. - 2000. №1.
Путевые работы
УДК 621.873/.875(031)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ НЕРАЗРУШЕНИЯ КОРПУСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОЦИЛЛИНДРА АУТРИГЕРА
ПУТЕВОЙ МАШИНЫ
Д.Е. Попов
Аннотация
В статье определяется вероятность неразрушения корпусных элементов силового гидроциллиндра выносной опоры (аутригера). Рассматривается максимальный неблагоприятный случай нагружения металлоконструкции. Выбран необходимый размер штока по типоряду с учетом заданной вероятности неразрушения.
Ключевые слова: аутригер; гидродомкрат; гидроцилиндр; выносная опора Введение
При проектировании гидродомкрата расчетная схема (рис. 1) предусматривает действие осевой нагрузки, приложенной к оголовку штока, и составляющей от распорной нагрузки, приложенной также к оголовку штока.
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
