[1]Полезная модель относится к области рельсовой транспортной техники, а более конкретно - к мобильным устройствам неразрушающего контроля рельсового пути, использующим эффект намагничивания рельсов.
[2]Контроль состояния рельсового пути имеет большое значение для обеспечения безопасности на железнодорожных магистралях и метрополитене. При этом определяющим фактором безопасности является отсутствие дефектов в рельсах. Для выявления дефектов в рельсах широко используются мобильные устройства, в том числе магнитного типа. Такие устройства должны обладать высокой эксплуатационной эффективностью, в том числе иметь высокую надежность и в процессе контроля не допускать пропуск дефектов, чтобы обеспечить возможность поддержания рельсового пути в исправном состоянии. Поэтому создание и совершенствование таких устройств относится к актуальным проблемам.
[3]Известна, например, дефектоскопная тележка, выполненная в виде мобильного индукторного устройства, используемого в вагоне-дефектоскопе для подвески электромагнитов (Гурвич А.К. «Неразрушающий контроль рельсов», М., Транспорт, 1983, с. 100-102). Она содержит плоскую раму, две крайние колесные пары и две средние колесные пары, при этом электромагниты подвешены к раме между средними колесными парами. Распределение нагрузки на колесные пары предотвращает сход тележки с рельсов и сохраняет неизменной величину воздушного зазора между полюсами электромагнита и рельсом. К недостаткам известного устройства относится низкая интенсивность намагничивания рельса, связанная в том числе с большими зазорами между электромагнитами и поверхностью катания рельса, при этом намагничивающий узел обеспечивает намагничивание относительно легких типов рельсов при низкой скорости движения. Конструкция устройства не обеспечивает надежное обнаружение дефектов при прохождении искривленных участков рельсового пути и участков рельсового пути с неровностями. Поэтому такая дефектоскопная тележка малоэффективна в эксплуатации.
[4]Известна дефектоскопная тележка для совмещенного магнитного и ультразвукового контроля рельсового пути, включающая раму, опирающуюся на колесные пары, и магнитную систему с намагничивающими катушками, которые расположены соосно на осях колесных пар тележки с минимальными радиальными и торцевыми зазорами посредством комбинированных гидродинамических опор с газостатической системой компенсации нагрузки и наддува опор от попадания в зону трения абразивной пыли, с фиксацией опор от проворота реактивными тягами, при этом между колесными парами размещена система ультразвукового контроля (RU 2225308 С2, 2004). Тележка предназначена для выявления дефектов различного типа в рельсах при проведении комплексного магнитного и ультразвукового контроля. Однако недостаточная величина создаваемого в устройстве магнитного поля и нарушение работы устройства при прохождении искривленных участков рельсового пути и участков рельсового пути с неровностями не позволяют обеспечить высокую надежность выявления дефектов при магнитном контроле. Из-за прохождения магнитного потока по сложному пространственно-протяженному магнитному контуру, идущему через оси колес, диски колес и рельс, не может быть достигнута высокая разрешающая способность магнитного контроля. Существенное намагничивание дисков колес при эксплуатации тележки создает отрицательный эффект прилипания каких-либо металлических предметов, попадающих между колесами и поверхностями катания рельсов. Диски колес с налипшими предметами и продуктами износа затрудняют работу устройства и требуют частого осмотра и трудоемкого процесса его очистки. Поэтому такая дефектоскопная тележка также недостаточно эффективна в эксплуатации.
[5]Известна также дефектоскопная тележка, содержащая установленную на две колесные пары раму со смонтированными на ней датчиками магнитного поля и связанные с осями колесных пар соленоиды, размещенные коаксиально осям колесных пар, при этом рама состоит из ведущей и консольной частей, соединенных между собой поворотным продольным цилиндрическим шарниром, а оси колесных пар соединены с частями рамы посредством резинометаллических амортизаторов (RU 103925 U1, 2011). Такая конструкция дефектоскопной тележки позволяет повысить стабильность магнитного зазора между датчиками магнитного поля и головкой рельса. За счет возможности взаимного поворота ведущей и консольной частей рамы вокруг оси, параллельной рельсовому пути, устраняется эффект вывешивания колес тележки при прохождении участков рельсового пути с продольными неровностями и участков рельсового пути с кривыми различного радиуса. Однако отсутствие в такой конструкции компенсации взаимного поворота ведущей и консольной частей рамы тележки вокруг оси, параллельной рельсовому пути, исключает возможность безотрывного прохождения колесными парами тележки вертикальных неровностей рельсового пути. Кроме того, узел намагничивания, выполненный в виде соленоидов, расположенных коаксиально осям колесных пар, не обеспечивает достаточного уровня магнитного потока в рельсах для надежного контроля дефектов. Поэтому такая дефектоскопная тележка также недостаточно эффективна в эксплуатации.
[6]Из известных устройств наиболее близким к предложенному является дефектоскопная тележка, содержащая опирающуюся на две колесные пары раму и размещенные на ней узел магнитного контроля и узел намагничивания рельса, выполненный в виде П-образного сердечника электромагнита, на вертикальных частях которого установлены намагничивающие катушки, под которыми закреплены защитные башмаки (RU 116110 U1, 2012). Рама в этом устройстве выполнена сплошной и представляет собой единый конструктивный элемент. Устройство снабжено узлом ограничения рассеяния магнитных потоков, выполненным в виде катушки электромагнита, размещенной на горизонтальной части П-образного сердечника. Конструкция узла намагничивания обеспечивает возможность применения мощных электромагнитов, размещенных непосредственно над рельсом, что позволяет увеличить глубину промагничивания рельса и, как следствие, выявлять дефекты на более ранней стадии развития, а также выявлять дефекты на большей глубине от поверхности рельса. Однако, при прохождении дефектоскопной тележкой участков рельсового пути с продольными и вертикальными неровностями и участков пути с кривыми различного радиуса происходит вывешивание ее колес. Это снижает надежность работы устройства (надежность контроля дефектов рельсов). Из-за значительного расстояния между центрами колесных пар, узел магнитного контроля, размещенный на сплошной раме тележки, при прохождении тележкой кривых участков рельсового пути значительно смещается от продольной оси рельса, что затрудняет обнаружение дефектов рельсов. При этом возможны искажения диагностических сигналов и пропуски дефектов. Качество контроля дефектов рельсов значительно снижается при потере контакта колес колесных пар с поверхностью катания рельсов как при наезде на вертикальные неровности, так и при смещении положения узла магнитного контроля относительно продольной оси рельса при прохождении кривых участков рельсового пути. К искажениям диагностического сигнала в этой дефектоскопной тележке могут приводить также свободные колебания конструкции, возникающие при наезде тележки на неровности рельсового пути, особенно при наезде быстро движущейся тележки на крупные неровности. Поэтому такая дефектоскопная тележка недостаточно эффективна в эксплуатации.
[7]Техническая проблема, решаемая полезной моделью, состоит в создании дефектоскопной тележки, лишенной недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в повышении эксплуатационной эффективности дефектоскопной тележки. Это обусловлено повышением надежности работы устройства и соответственно повышением качества контроля дефектов рельсов.
[8]Это достигается тем, что в дефектоскопной тележке, содержащей опирающуюся на две колесные пары раму и размещенные на ней узел магнитного контроля и узел намагничивания рельса, выполненный в виде П-образного сердечника электромагнита, на вертикальных частях которого установлены намагничивающие катушки, под которыми закреплены защитные башмаки, рама выполнена составной в виде опирающейся на одну из колесных пар несущей части и опирающейся на другую колесную пару прицепной части, связанных между собой посредством шарнирного узла, выполненного с обеспечением возможности их взаимного поворота вокруг горизонтальной оси, параллельной рельсовому пути, и вокруг вертикальной оси, перпендикулярной рельсовому пути, при этом шарнирный узел снабжен фрикционом, а на несущей и прицепной частях рамы закреплены жесткие упоры, выполненные с обеспечением возможности ограничения величины поворота несущей и прицепной частей рамы вокруг вертикальной оси.
[9]Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков, представленной в формуле полезной модели, каждый признак которой необходим, а вместе они достаточны для решения указанной технической проблемы и для достижения указанного технического результата. Заявленная дефектоскопная тележка представляет собой одно устройство, конструктивные элементы которого, характеризуемые соответствующими существенными признаками, находятся в конструктивном единстве и функционально взаимосвязаны (находятся в конструктивно-функциональном единстве). Их совместное использование привело к созданию нового устройства с указанным техническим результатом. Все конструктивные элементы устройства объединены в единую конструкцию и при его изготовлении соединяются между собой сборочными операциями на предприятии-изготовителе.
[10]На фиг. 1 показан общий вид дефектоскопной тележки сбоку. На фиг. 2 показан общий вид дефектоскопной тележки сверху. Конструкцию шарнирного узла поясняют фиг. 3 (общий вид) и фиг. 4 (сечение А-А).
[11]Дефектоскопная тележка содержит раму и размещенные на ней узел магнитного контроля и узел намагничивания рельса. Рама выполнена составной в виде несущей (основной) части 1 и прицепной (вспомогательной) части 2. Обе части 1, 2 рамы связаны между собой посредством шарнирного узла 3. Рама опирается на две колесные пары 4. При этом несущая часть 1 рамы опирается на одну из колесных пар 4, а прицепная часть 2 рамы - на другую. Шарнирный узел 3 выполнен с обеспечением возможности взаимного поворота частей 1, 2 рамы вокруг горизонтальной оси, параллельной рельсовому пути, и вокруг вертикальной оси, перпендикулярной рельсовому пути. Взаимный поворот частей 1, 2 тележки вокруг горизонтальной оси, параллельной рельсовому пути, обеспечивается осью 5 шарнирного узла 3 и фрикционом 6, которым снабжен шарнирный узел 3. Диаметр оси 5 может быть выбран, например, 75 мм. Фрикцион 6 выполнен, например, в виде сухаря 7 с втулкой 8, в которой размещена ось 5 шарнирного узла 3 с плотной посадкой (F8/k7). При этом сухарь 7 имеет возможность смещаться в поперечной плоскости в корпусе 9, выполненным в виде двух жестко соединенных между собой крышек 10 и 11, которые жестко связаны с прицепной частью 2 рамы. Взаимный поворот частей 1, 2 рамы вокруг вертикальной оси (преимущественно в пределах ±4°), перпендикулярной рельсовому пути, обеспечивается осью 12 шарнирного узла 3. Диаметр оси 12 может быть выбран, например, 80 мм. Шарнирный узел 3 размещен в корпусе 9 посредством сферического подшипника 13. На обеих частях 1, 2 рамы закреплены жесткие упоры 14 с обеспечением возможности ограничения поворота частей 1, 2 рамы вокруг вертикальной оси, перпендикулярной рельсовому пути, до допустимого угла, преимущественно до ±40. Узел 15 намагничивания рельса выполнен в виде П-образного сердечника 16 электромагнита, на вертикальных частях которого размещены намагничивающие катушки 17. Под намагничивающими катушками 17 закреплены защитные башмаки 18. Между намагничивающими катушками 17 размещен узел магнитного контроля, преимущественно в виде магнитного датчика 19. Узел магнитного контроля и узел намагничивания рельса выполнены с обеспечением возможности электрической связи с электронным блоком управления и регистрации (на чертежах не показан).
[12]Дефектоскопную тележку размещают под кузовом транспортного средства, преимущественно вагона-дефектоскопа или автомотрисы. Вместе с ним она перемещается по рельсовому пути посредством колесных пар 4. При этом на намагничивающие катушки 17 подается электрический ток, создающий индукцию магнитного поля в П-образном сердечнике 16 электромагнита. В результате этого над соответствующим участком рельса образуется магнитный поток, обеспечивающий его эффективное намагничивание и позволяющий выявить в нем дефекты, что фиксируется посредством магнитного датчика 19. Защитные башмаки 18 в процессе рабочего движения дефектоскопной тележки выполняют защитную функцию от воздействия возможных препятствий на рельсовом пути, в том числе при прохождении рельсовых стрелок. Выполнение рамы составной из двух раздельных несущей части 1 и прицепной части 2, связанных между собой посредством шарнирного узла 3, позволяющим обеспечить их взаимный поворот вокруг горизонтальной оси, параллельной рельсовому пути, и вокруг вертикальной оси, перпендикулярной рельсовому пути, обеспечивает повышение надежности работы устройства и соответственно повышение качества контроля дефектов в рельсах. Взаимный поворот вокруг горизонтальной оси, параллельной рельсовому пути, обеспечивается осью 5 шарнирного узла 3. Такой поворот частей 1, 2 рамы устраняет вывешивание колес дефектоскопной тележки при прохождении участков пути с продольными неровностями и участков пути с кривыми различного радиуса, что устраняет в том числе возможность пропуска дефектов. Взаимный поворот вокруг вертикальной оси, перпендикулярной рельсовому пути, обеспечивается осью 12 шарнирного узла 3. Такой поворот не позволяет магнитному датчику 19 смещаться от продольной оси рельса, что исключает пропадание диагностического сигнала и обеспечивает надежное получение информации о состоянии рельсового пути. Фрикцион 6 в шарнирном узле 3 позволяет при прохождении неровностей рельсового пути исключить возникновение свободных колебаний дефектоскопной тележки, которые могут значительно искажать диагностический сигнал. Фрикцион 6 обеспечивает демпфирование этих колебаний за счет сопротивления повороту вокруг горизонтальной оси, параллельной рельсовому пути, что достигается, например, благодаря тому, что ось 5 шарнирного узла 3 размещена во втулке 8 сухаря 7 с плотной посадкой, при этом сухарь 7 имеет возможность смещаться в поперечной плоскости в корпусе 9. Жесткие упоры 14 на частях 1, 2 рамы ограничивают до допустимой величину их поворота вокруг вертикальной оси, перпендикулярной рельсовому пути, во избежание нарушения целостности конструкции.
[13]Дефектоскопная тележка прошла натурные испытания в составе вагона-дефектоскопа ВД-УМТ2 (АО «Фирма ТВЕМА»). Результаты испытаний на рельсовых путях с различной геометрией рельсовой колеи показали ее высокую эксплуатационную эффективность.
[14]Дефектоскопная тележка, выполненная в соответствии с полезной моделью, обладает более высокой эксплуатационной эффективностью по сравнению с известными аналогичными. Она надежна в работе и обеспечивает высокое качество контроля дефектов в рельсах, в том числе высокую вероятность отсутствия пропуска дефектов на сложных участках рельсового пути.
