Механизация и автоматизация работ при ремонте букс колесных пар грузовых вагонов

 

 

Рисунок 1.4 − Стенд для магнитопорошковой дефектоскопии колесных пар

 

Параметр	Значение
Механизм вращения колесной пары
Управление  механизмом	электропневматическое
Механизм вращения	Фрикционный, роликовый  с приводом 2-х ведущих роликов от электродвигателя через редуктор и цилиндрические шестерни.
Управление  механизмом	Электрическое
Тип двигателя	АИР80А4
Мощность, кВт	1,1
Общее передаточное число привода	68
Выталкиватель колесной пары
Управление  механизмов	Пневматическое
Диаметр пневмоцилиндра, мм	250
Ход поршня, мм	235
Усилие на штоке, кг	2500
Дефектоскоп магнитопорошковый  разъемный МД-13ПР	Предназначен  для контроля средней части оси сформированной колесной пары сухим способом нанесения магнитного  индикатора (порошка типа ПЖВ5.160 по ГОСТ 9849).
Потребляемая  мощность, кВт	4
Питание осуществляется от сети переменного тока частотой 50 Гц, 220 В
Установка дефектоскопная для магнитного контроля осей колесных пар вагонов РМ8617	Предназначена для обеспечения магнитного контроля осей колесных пар, должна обеспечить выявление поверхностных усталостных  трещин на шейках и предподступичных  частях осей колесных пар в сборе, а также на внутренних кольцах роликовых подшипников, насаженных на шейки осей.
Потребляемая  мощность, кВт	6
Напряжение  питающей сети, В	380
Габаритные  размеры, мм	3750x2150x2200

Таблица 1 − Технические характеристики

 

2 Первый отечественный автоматизированый комплекс ультразвукового контроля колесных пар вагонов "Пеленг-автомат"

Комплекс предназначен для обнаружения и регистрации  недопустимых дефектов в ободе, гребне и диске колеса и в осях РУ1 и РУ1Ш, в том числе при наличии  буксового узла колесной пары.

В депо комплекс размещается на посту дефектоскопии, куда поступают колесные пары после необходимых штатных технологических операций. Работа на комплексе происходит следующим образом. Вначале оператор, управляя манипулятором, устанавливает проверяемую колесную пару на рабочий стол комплекса. Затем по команде с пульта управления на колесо и ось колесной пары автоматически позиционируются сканеры и осуществляется контроль. Колесная пара контролируется целиком, в том числе обод, гребень и диск колеса, а также ось (РУ1 или РУ1Ш). Комплекс имеет возможность контролировать оси колесных пар без разборки буксового узла, а так же осуществлять контроль при наличии колец подшипников или при их отсутствии на оси. После окончания процедуры контроля по команде оператора колесная пара снимается манипулятором с рабочего стола. По результатам контроля автоматически составляется протокол, а параметры контроля заносятся в базу данных.

В процессе опытной эксплуатации комплекса, которая в течение четырех месяцев проходила в депо Тосно Октябрьской железной дороги, были запротоколированы следующие результаты. Среднее время контроля колесной пары, включая технологическое время на ее установку и снятие, составило не более 5,3 минуты при отсутствии дефекта и 6,3 минуты при наличии одного дефекта. Количество колесных пар, проверяемых за смену, в среднем составляет 60 штук. Комплекс способен непрерывно функционировать при 3-сменной работе. Для обслуживания комплекса требуется один оператор. Масса комплекса 500 кг, объем 8,3 м. Новая схема прозвучивания элементов колесной пары, утвержденная Департаментом вагонного хозяйства, позволяет выявлять дефекты, не обнаруживаемые ранее. Результаты контроля автоматически формируются и сохраняются

Основной вывод  проделанной работы: оператор в процессе контроля не контактирует с проверяемой  колесной парой, а значит, его квалификация, физиологическое, психологическое  и функциональное состояние, морально-волевые  качества не оказывают решающего влияния на качество и надежность контроля.

 

 

Рисунок 2.1 − Комплекс ультразвукового контроля колесных пар вагонов "Пеленг-автомат"

 

3 Автоматизированный комплекс диагностики колёсных парс применением бесконтактных методов НК и измерения геометрических размеров «АВТОТЕСТ – КП»

Комплекс предназначен для проведения неразрушающего контроля колесной пары с применением бесконтактных  вихретокового (ВТ) и ультразвукового  электоромагнитноакустического (ЭМА) методов контроля, а также контактного ультразвукового – продольное прозвучивание - с торцевых поверхностей оси и измерения геометрии колесной пары.

Состав изделия:

Стенд, шт. 1

Гидростанция, шт.  1

Пульт управления, шт. 1

Аппаратные  стойки, шт. 2

Многоканальная  ультразвуковая система, компл. 1

Многоканальная  вихретоковая система, компл. 1

Печатающее  устройство, шт. 1

ПЭВМ с комплектом программного обеспечения, шт. 1

Основные технические  характеристики

Диапазон устанавливаемых  скоростей ультразвука, м/с от 1000 до 9999

Максимальная  частота обновления показаний, Гц, не менее 1000

Диапазон рабочих  температур, °С от +5 до +50

Скорость измерений, в 1 сек. (в диапазоне частот 30-2500 кГц) 2000

Преимущества  перед аналогами:

− высокая достоверность и информативность результатов измерений;

− низкие требования к состоянию поверхностей контролируемых элементов колесной пары;

− автоматизированный подбор элементов при прессовых работах;

− повышение безопасности движения и предотвращению аварий подвижного состава.

 

Рисунок 3.1 − Комплекс диагностики колёсных пар «АВТОТЕСТ – КП»

 

4 Комплекс для контроля параметров колесных пар БВ-9272

Предназначен  для контроля линейных размеров колесных пар с роликовыми подшипниками для  вагонов магистральных железных дорог колеи 1520 (1524) мм.

Контрольные устройства комплекса монтируются на станине, колесная пара устанавливается на приводные  ролики. После базирования колесная пара поворачивается на 1 оборот. Результаты выводятся в текстовой и графической форме и заносятся в память. Станина и ролики изготавливаются заказчиком.

Контролируемые  изделия: колесная пара РУ1-950 ГОСТ 4835-803

колесная пара РУ1Ш-950 ГОСТ 4835-803

Принцип действия – индуктивный.

Диапазоны контролируемых параметров:

− расстояние между внутренними гранями ободов колес 1437 /1443 мм;

− разность расстояний между внутренними гранями ободов колес не более  2 мм;

− диаметр колес по кругу катания 848 / 964 мм;

− разность диаметров по кругу катания колес, посаженных на одну ось не более 1мм;

− овальность по кругу катания не более 1 мм;

− диаметр средней части оси не менее 150 мм;

− толщина гребня 30 / 33 мм;

− толщина обода не менее 24 мм;

− диаметр подступичной части оси не менее 180 мм;

− равномерный прокат не более 7 мм;

Напряжение питающей сети  198 / 242 В.

Рисунок 4.1 − Комплекс для контроля параметров колесных пар БВ-9272 

5 Испытание дефектоскопом осей колёсных пар.

Дефектоскопами проверяют: шейки и предступичные части осей колёсных пар при полном освидетельствовании; подступичные части оси после обточки перед запрессовкой; среднюю часть оси при полном освидетельствовании и каждом выпуске колёсных пар из ремонта; подступичные части оси при полном освидетельствовании колёсных пар.

Контрольные операции выполняет техник-дефектоскопист, выдержавший  испытание и получивший удостоверение  на право проверки дефектоскопом  деталей вагонов.

В вагонных депо и на ремонтных заводах применяют следующие дефектоскопы: неразъёмный (шеечный) – для испытания шеек и предступичных частей осей сформированных колёсных пар, а так же подступичных частей перед запрессовкой; разъёмный – для магнитного контроля средней части оси; ультразвуковой ЦНИИ – для выявления трещин в подступичной части без снятия колеса с оси.

 Неразъёмный  (шеечный) дефектоскоп представляет  собой соленоид, помещённый в  деревянный ящик с отверстием  в середине. С помощью переключателя  катушки соленоида могут соединяться  параллельно и последовательно для работы при напряжении 110 В и 220 В. Этот дефектоскоп может работать на переменном и постоянном токе.

 Разъёмный  дефектоскоп состоит из понижающего  трансформатора и соединённого  с ним разъёмного соленоида,  тележки для передвижения вдоль оси колёсной пары; подъёмной части и щитка с рубильником для включения дефектоскопа в сеть. Работает дефектоскоп на переменном токе напряжением 220В.

Подступичные  части новых и старогодных  осей перед напрессовкой на них колёс  проверяют шеечным или разъёмным дефектоскопом. Порядок и технология проверки подступичной части шеечным дефектоскопом аналогичны проверке шейки и предподступичной части оси. Проверка подступичной части оси разъёмным дефектоскопом производится так же, как и средней части оси.

Ультразвуковой дефектоскоп конструкции ЦНИИ представляет собой переносной прибор, заключённый в футляр. Дефектоскоп состоит из силового трансформатора, электроннолучевой трубки, радиоламп и других деталей. В качестве излучателя и приёмника ультразвуковых колебаний использовано вещество, обладающее пьеза электрическими свойствами (титанат натрия).

Чувствительность  дефектоскопа повышается, если торцы  проверяемых осей колёсных пар, к  которым прикасаются щупы-искатели, имеют гладкую поверхность, обработанную по установленному плану шероховатости.

 Для проверки  исправности ультразвукового дефектоскопа  в колёсных цехах депо и  на ВРЗ имеется эталонная колёсная  пара, ось которой в подступичной  части имеет пропил глубиной 4 мм.

 

6 Автоматизация ультразвуковой дефектоскопии колесных пар

Вместе с  исследовательско-технологическим  центром железных дорог Германии и депо в Нюрнберге институты неразрушающих методов контроля и технологии обработки создали в 1998 г. стенд AURA, представляющий собой автоматизированную систему ультразвуковой дефектоскопии колесных пар. На этом стенде проверяют обод и диск колеса на наличие поверхностных и внутренних дефектов.

За два года и несколько месяцев на этих стендах  первого поколения испытано около 30 тыс. колесных пар.

В общем виде достоинства стендов AURA можно сформулировать следующим образом:

−низкие затраты времени;

−автоматическая подача колесных пар;

−отсутствие необходимости в магнитном порошке для испытаний колесных дисков;

−простота обслуживания благодаря ориентированному на пользователя программному обеспечению;

−удобство технического обслуживания, диагностики и ремонта благодаря системе функционального контроля;

−возможность дистанционного диагностирования;

−непосредственное документирование результатов испытаний;

−возможность последующей оценки результатов испытаний на базе хранящихся в запоминающем устройстве (ЗУ) изображений;

−быстрая оценка состояния колесных пар;

−компьютерная визуализация результатов исследований;

−удобство проведения работ по оценке состояния стенда с последующим документированием результатов.

Испытательный стенд AURA оснащен самой современной  компьютерной техникой. Все механические, гидравлические и пневматические воздействия  выполняются в автоматическом режиме.

Ультразвуковую  дефектоскопию колесных пар выполняют, используя 26 пьезоэлектрических и две электромагнитные ультразвуковые головки EMUS. Для работы пьезоэлектрических головок (MWB, SE, MB) требуется жидкостная среда, головки EMUS работают в обычных условиях с воздушным зазором 0,2 мм. Испытания проводят при вертикально и наклонно установленных головках, что обеспечивает оптимальный охват исследуемой области.

Большое значение имеет то, что установка позволяет  контролировать с помощью ультразвука  колесные диски различной формы, в том числе изогнутые. При этом не требуется применять магнитный порошок и удалять с колеса лакокрасочный слой. С помощью традиционных пьезоэлектрических головок решить эту задачу не удалось, поэтому обратились к технологии EMUS. Она предусматривает применение для дефектоскопии параллельных поверхности диска поляризованных ультразвуковых волн, создаваемых электромагнитными колебаниями. При использовании этого метода в зоне перехода от обода колеса к диску не происходит трансформации волн, приводящей к возникновению возмущений. Это позволяет проводить в установленном порядке исследования как поверхности, так и всего объема колеса.