Устройство для определения дефектов поверхности катания колесных пар

 

Изобретение относится к вспомогательному железнодорожному оборудованию. Чувствительные элементы в виде щупов, взаимодействующие с гребнями и поверхностью катания, связаны с кареткой и через преобразователи сигнала - с регистраторами износа гребней и дефектов поверхности катания. Щуп, взаимодействующий с поверхностью катания колес, подпружинен в вертикальной плоскости. Каретка образована роликами с осями, которые соединены между собой планкой. На планке размещены балка и полый элемент с продольным пазом, вдоль которого нанесены линейные деления для регистратора износа гребней. Один преобразователь сигнала выполнен в виде стержня со щупом и отметкой, размещенного внутри полого элемента с возможностью перемещения относительно него, а другой преобразователь сигнала является подпружиненным двуплечим рычагом и закреплен на балке с возможностью поворота относительно оси. Конец одного плеча снабжен щупом, а на конце другого плеча закреплен сферический подпятник. Регистратор дефектов поверхности катания закреплен на горизонтальной полке кронштейна и выполнен в виде индикатора часового типа, стержень которого расположен напротив сферического подпятника. Регистратор диаметра колес выполнен в виде плоского элемента со стрелкой, который расположен под прямым углом к образующей двуплечего рычага, и линейной шкалы, выполненной в форме окружности и закрепленной на кронштейне. Устройство характеризуется расширенными функциональными возможностями и повышенной надежностью в работе. 3 ил.

Изобретение относится к вспомогательному железнодорожному оборудованию и может быть использовано для контроля технического состояния поверхности катания колесных пар рельсового подвижного состава без демонтажа их из подвижного состава, например железнодорожных, пассажирских и грузовых поездов, трамваев, различных подъемных кранов.

Известно устройство для измерения профиля колеса железнодорожного транспортного средства, содержащее корпус с вырезом для гребня колеса, смонтированные на корпусе щуп для взаимодействия с поверхностью катания колеса, щуп для взаимодействия с гребнем колеса и измерительный орган, согласно изобретению измерительный орган состоит из источника постоянного тока, двух реостатов, подвижный контакт каждого из которых жестко соединен с соответствующим щупом, усилителя, аналого-цифрового преобразователя, индикатора и установленных в вырезе корпуса подпружиненных контактов для взаимодействия с вертикальной поверхностью диска колеса и верхней поверхностью гребня колеса, включенными последовательно в цепь между источником постоянного тока и индикатором, при этом выход усилителя соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, подвижные контакты реостатов включены в цепь между выходом усилителя и первым входом преобразователя, выход которого подключен к индикатору, а второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с подключенным к входу усилителя положительным полюсом источника постоянного тока и через переключатель с реостатами. (Патент RU №2029697, кл. В 61 К 9/12, 1995).

Достоинством этого устройства является то, что технологическая цепочка имеет мало операций, кроме того, вес устройства незначительный и оно переносное, а результат сразу же считывает на панель светового индикатора.

Недостатки устройства:

- контроль осуществляется в определенных местах колесных пар, поэтому полная характеристика контроля в динамике отсутствует;

- ненадежность работы устройства, т.к. в электрической цепи могут возникнуть погрешности, которые влияют на точность измерений;

- невозможно с помощью этого устройства измерить диаметр колеса без снятия его с подвижного состава.

Известно устройство для измерения проката колес железнодорожных транспортных средств, содержащее установленные у рельсов в зоне прохода колес чувствительные элементы для взаимодействия с боковой поверхностью колес и их гребнями и чувствительный элемент начала измерения, два последних из которых через соответствующие преобразователи сигнала связаны с регистратором, согласно изобретению оно снабжено чувствительным элементом колес, причем последний и чувствительный элемент для взаимодействия с гребнем колес выполнены в виде щупов и установлены между торцами двух смежных рельсов подвижной и подпружиненной в горизонтальной плоскости кареткой, имеющей основание в форме ласточкина хвоста, размещенное в выполненном в жестко закрепленной к подошве рельсов плите направляющем пазу аналогичной основанию формы, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси рельсов, причем каретка выполнена с двумя вертикальными цилиндрическими полостями, в которых установлены упомянутые щупы, которые подпружинены в вертикальной плоскости, при этом преобразователи сигнала выполнены в виде связанных через тяги со щупами элементов контроля перемещения, а регистратор - в виде самописца, при этом на каретке установлен вертикально кронштейн с горизонтальной полкой, выполненной с полостью, открытой в сторону рельсов, а чувствительный элемент для взаимодействия с боковой поверхностью колес выполнен в виде ролика, установленного в упомянутой полости на вертикально закрепленной в ней оси. (Патент RU №2055764, кл. В 61 К 9/12, 1996).

Достоинством этого технического решения является его компактность.

Недостатками являются низкая производительность и погрешности измерений, связанные с большим количеством промежуточных деталей, начиная от щупов, кончая регистрирующими элементами, кроме того, не все параметры колеса измеряются этим устройством, то есть его ограниченные функциональные возможности. Например, у него нет возможности измерить диаметр колеса, причем самым главным недостатком этого устройства является невозможность измерения дефектов колеса без снятия его с подвижного состава.

Задачей изобретения является создание устройства для определения дефектов поверхности катания колесных пар, позволяющего повысить безопасность движения рельсового подвижного состава за счет повышения надежности устройства и расширения его функциональных возможностей.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности устройства и расширение его функциональных возможностей.

Это достигается тем, что в известном устройстве для определения дефектов поверхности катания колесных пар, содержащем чувствительные элементы для взаимодействия с гребнями и поверхностью катания колес, которые выполнены в виде щупов, связаны с кареткой и через соответствующие преобразователи сигнала - с регистраторами соответственно износа гребней и дефектов поверхности катания, а также кронштейн с горизонтальной полкой, установленный на каретке вертикально, причем щуп чувствительного элемента для взаимодействия с поверхностью катания колес подпружинен в вертикальной плоскости, а преобразователи сигнала имеют связанные через тяги со щупами элементы контроля перемещения, согласно изобретению оно снабжено регистратором диаметра колес, балкой и скобой с винтами, направляющей втулкой, которая связана с направляющим элементом, закрепленным на кронштейне с возможностью вертикального перемещения, а каретка образована роликами с осями, которые соединены между собой планкой, на которой размещены балка и полый элемент с продольным пазом, вдоль которого нанесены линейные деления для регистратора износа гребней, а торцы осей соединены с кронштейном, при этом один преобразователь сигнала выполнен в виде стержня с щупом и отметкой, который размещен внутри полого элемента с возможностью перемещения относительно его, а другой преобразователь сигнала выполнен в виде подпружиненного двуплечего рычага с равными по длине плечами и закреплен на балке с возможностью поворота относительно оси, конец одного плеча снабжен щупом с возможностью поворота вокруг оси конца плеча, а на конце другого плеча закреплен сферический подпятник, регистратор дефектов поверхности катания закреплен на горизонтальной полке кронштейна и выполнен в виде индикатора часового типа, стержень которого расположен напротив сферического подпятника, а регистратор диаметра колес выполнен в виде плоского элемента со стрелкой, который расположен под прямым углом к образующей двуплечего рычага и линейной шкалы, выполненной в форме окружности и закрепленной на кронштейне.

Технический результат достигается за счет выполнения регистраторов механическими и введения в устройство регистратора диаметра колеса.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

на фиг.1 изображено устройство, вид сбоку;

на фиг.2 - вид сверху;

на фиг.3 - изображен вид А на фиг.2.

Предлагаемое устройство для определения дефектов поверхности катания колесных пар содержит ролики 1 с осями 2, скрепленные между собой планкой 3, на которой расположена и закреплена балка 4, имеющая ось 5, относительно которой имеет возможность перемещения по радиусу подпружиненный двуплечий рычаг 6 с равными по длине плечами (т.е. расстояния от оси 5 по обе стороны подпружиненного двуплечего рычага 6 равны между собой), конец одного плеча снабжен щупом 7 с возможностью поворота вокруг оси 5 конца плеча, а на конце другого плеча закреплен сферический подпятник 8.

Подпружиненный со смещенной осью щуп 7 имеет возможность измерять дефекты по всей образующей поверхности колесной пары, начиная от основания гребня и заканчивая фаской торца колесной пары.

Со стороны, обращенной к колесной паре, рычаг 6 подпружинен винтовой пружиной 9, которая расположена и закреплена на балке 4 с помощью штыря 10. На торцах осей 2, с обратной стороны относительно роликов 1, установлен и закреплен кронштейн 11 с горизонтальной полкой 12, с отверстием 13 и винтом 14 для установки и закрепления регистратора дефектов поверхности катания 15, выполненного в виде индикатора часового типа ИЧ-10. Напротив сферического подпятника 8 подпружиненного двуплечего рычага 6 расположен стержень 16. Под углом 90° к образующей двуплечего рычага 6 прикреплен регистратор диаметра колес, выполненный в виде плоского элемента 17 со стрелкой 18 и линейной шкалой 19, закрепленной на кронштейне 11. Линейная шкала 19 имеет форму части окружности, радиус которой идентичен с радиусом перемещения подпружиненного двуплечего рычага 6 относительно его оси 5. К кронштейну 11 подсоединена подпружиненная скоба 20 с винтами 21, с направляющей втулкой 22, пружиной 23, направляющим элементом 24, взаимодействующим с направляющей втулкой 22. На планке 3 установлен и закреплен полый элемент с пазом 25 с линейными делениями для регистратора износа гребней, в котором расположен стержень 26 с отметкой 27. Стержень 26 соединен с подпруженным двуплечим рычагом 6 и щупом 28 со смещенной осью, имеющим контакт с гребнем колесной пары. За счет смещения оси у щупа 28 появляется возможность измерения дефектов у гребня по всей его образующей от основания гребня до его вершины.

Каретка 29 образована роликами 1 с осями 2, соединенными между собой планкой 3.

Чувствительные элементы, выполненные в виде щупов 7 и 28, связаны с кареткой 29 и через соответствующие преобразователи сигнала - с регистраторами соответственно износа гребней и дефектов поверхности катания. Один преобразователь сигнала, выполненный в виде стержня 26 со щупом 28 и отметкой 27, размещен внутри полого элемента 25 с возможностью перемещения относительно его, а другой преобразователь сигнала 6, выполненный в виде подпружиненного двуплечего рычага 6, закреплен на балке 4.

Преобразователи сигнала имеют связанные через тяги со щупами 7, 28 элементы контроля перемещения, выполненные в виде регистраторов: износа гребней, дефектов поверхности катания 15 и диаметра колеса.

Предлагаемое устройство для определения дефектов поверхности катания колесных пар работает следующим образом.

Производится базирование устройства роликами 1 на поверхность катания колесной пары, на эту же поверхность, но между роликами 1 устанавливается чувствительный элемент со смещенной осью 7 преобразователя сигнала 6. Чувствительный элемент 7 за счет пружины 9, закрепленной на балке 4 штырем 10, прижимается к поверхности колесной пары, закрепляется на балке за счет подпружиненной скобы 20 винтами 21, направляющей втулкой 22, пружиной 23, направляющим элементом 24, после чего перемещают на малой скорости колесные пары совместно с рельсовым подвижным составом, при этом прокатывают ролики 1 по поверхности катания колесной пары, а чувствительный элемент со смещенной осью 7 преобразователя сигнала 6 получает возможность за счет своей смещенной оси находиться в любой точке поверхности катания колесной пары, начиная от основания гребня колесной пары и заканчивая ее торцевой фаской посредством разворота чувствительного элемента 7 относительно его основной оси на необходимый угол.

Результат измерений дефектов поверхности катания колесной пары считывается по отклонениям стрелки регистратора дефектов поверхности катания 15, который установлен в отверстие 13 и закреплен винтом 14 на горизонтальной полке 12, установленной и закрепленной на кронштейне 11. Промежуточными деталями, участвующими в измерении, являются сферический подпятник 8 преобразователя сигнала 6, с которым контактирует стержень 16 регистратора дефектов поверхности катания 15 балки 4, установленной и закрепленной на каретке 29, с осью 5, относительно которой перемещаются два равных по длине плеча преобразователя сигнала 6.

Все эти перечисленные детали участвуют в измерениях. С их помощью можно определить следующие дефекты на поверхности катания колесных пар:

- неравномерный прокат;

- круговой наплыв металла;

- кольцевые выработки;

- тонкий обод;

- ползун (плоское место);

- навар (смещение металла на поверхности обода колеса);

- выщербины (выкрашивание участка поверхности катания);

- поверхности откола у наружной грани обода;

- откол кругового наплыва;

- поперечные единичные трещины;

- продольные трещины расстояния и неметаллические включения;

- сетка термических трещин в ободе.

Для измерения износа гребня у подпружиненного и смещенного осью чувствительного элемента 28 стержня 26 поворачивают его конечную часть со смещенной осью, в результате чего чувствительный элемент 28 в виде щупа под действием своей пружины 23 контактирует с гребнем в необходимом месте. Такая возможность чувствительного элемента 28 создает возможность контроля гребня, начиная от его основания и кончая его вершиной. Щуп 28 при этом воздействует на преобразователь сигнала, выполненный в виде стержня 26 с отметкой 27, за счет которого, по линейным делениям в полом элементе с пазом 25 (регистратор износа гребней) регистрируется результат измерений.

За счет вышеперечисленных операций создается возможность проконтролировать следующие дефекты у гребня колесной пары:

- тонкий гребень (толщина гребня менее допустимой);

- вертикальный подрез гребня (подрез на гребень более допустим);

- остроконечный накат гребня (выступ на сопряжении подрезания части гребня с вершиной).

Далее останавливают движение колесной пары с рельсовым подвижным составом и измеряют диаметр колесной пары, для этого предварительно устанавливают на линейной шкале 19 регистратора диаметра колеса отметку “0”, соответствующую новой колесной паре, а при измерении диаметра изношенной колесной пары за счет смещения оси чувствительного элемента 7 преобразователь сигнала 6 перемещается вниз, увлекая за собой чувствительный элемент (щуп) 7 до контакта с поверхностью колесной пары, разворачиваясь при этом вокруг своей оси 5. Вследствие этого, второе плечо преобразователя сигнала 6 совместно со сферическим подпятником 8 и регистратором диаметра колеса, выполненного в виде плоского элемента 17 со стрелкой 18 и линейной шкалы 19, разворачивается относительно оси 5 и поднимается на тот же угол, что и при опускании чувствительного элемента 7 к поверхности катания колесной пары. В это время стрелка 18 регистратора диаметра колеса укажет на его линейной шкале 19 отметку, соответствующую диаметру колесной пары.

Использование этого устройства в рельсовом подвижном составе исключает возможность схода его с рельсового пути и возможность создания аварийных ситуаций, связанных с гибелью людей.

Таким образом, предлагаемое устройство для определения дефектов поверхности катания колесных пар позволяет обеспечить безопасность движения рельсового подвижного состава за счет повышения надежности устройства и расширения его функциональных возможностей.

Формула изобретения

Устройство для определения дефектов поверхности катания колесных пар, содержащее чувствительные элементы для взаимодействия с гребнями и поверхностью катания колес, которые выполнены в виде щупов, связаны с кареткой и через соответствующие преобразователи сигнала с регистраторами соответственно износа гребней и дефектов поверхности катания, а также кронштейн с горизонтальной полкой, установленный на каретке вертикально, причем щуп чувствительного элемента для взаимодействия с поверхностью катания колес подпружинен в вертикальной плоскости, а преобразователи сигнала имеют связанные через тяги со щупами элементы контроля перемещения, отличающееся тем, что оно снабжено регистратором диаметра колес, балкой и скобой с винтами, направляющей втулкой, которая связана с направляющим элементом, закрепленным на кронштейне с возможностью вертикального перемещения, а каретка образована роликами с осями, которые соединены между собой планкой, на которой размещены балка и полый элемент с продольным пазом, вдоль которого нанесены линейные деления для регистратора износа гребней, а торцы осей соединены с кронштейном, при этом один преобразователь сигнала выполнен в виде стержня с щупом и отметкой, который размещен внутри полого элемента с возможностью перемещения относительно него, а другой преобразователь сигнала выполнен в виде подпружиненного двуплечего рычага с равными по длине плечами и закреплен на балке с возможностью поворота относительно оси, конец одного плеча снабжен щупом с возможностью поворота вокруг оси конца плеча, а на конце другого плеча закреплен сферический подпятник, регистратор дефектов поверхности катания закреплен на горизонтальной полке кронштейна и выполнен в виде индикатора часового типа, стержень которого расположен напротив сферического подпятника, а регистратор диаметра колес выполнен в виде плоского элемента со стрелкой, который расположен под прямым углом к образующей двуплечего рычага, и линейной шкалы, выполненной в форме окружности и закрепленной на кронштейне.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3