Результат интеллектуальной деятельности: Стенд испытаний боковых рам тележек железнодорожного подвижного состава

Изобретение относится области технической диагностики, а именно к средствам для испытания боковых рам тележек грузовых вагонов с использованием метода акустической эмиссии.

Известен автоматизированный многоканальный диагностический акустико-эмиссионнный стенд для испытания боковых рам тележек грузовых вагонов (В.В. Муравьев. Анализ работы акустико-эмиссионных стендов для контроля литых деталей тележек грузовых вагонов. - Железнодорожный транспорт, 2014, №12, с. 58, рис. 1б), содержащий акустико-эмиссионную систему СПАД, преобразователи акустической эмиссии, предварительные усилители, имитатор сигналов акустической эмиссии и нагружающее устройство НУ-02Р. Нагружающее устройство содержит раму-основание, корпус опоры вертикального нагружения с силовым рычагом, соединенным с упором, взаимодействующим с опорной частью рессорного проема боковой рамы посредством резьбового соединения, цилиндры вертикального нагружения с силовыми рычагами и смонтированные на штоках этих цилиндров две пары малых цилиндров горизонтального нагружения с силовыми рычагами. Передача усилия на объект осуществляется через площадки со звукоизолирующими резиновыми прокладками, приклеиваемыми на силовые рычаги.

К недостаткам описанного устройства относится наличие резьбового сочленения опоры вертикального нагружения с силовым рычагом, подводимым к опорной части рессорного проема вручную. При этом за счет существенных зазоров в резьбовом соединении и неровности опорной поверхности снижается точность фиксации боковой рамы. Кроме того, за счет неравномерного хода цилиндров вертикального нагружения испытуемая боковая рама перекашивается, возникают дополнительные акустические шумы при трении силовых рычагов об опорные поверхности. При многократном повторении циклов нагружения разрушается клеевое соединение звукоизолирующих прокладок с силовыми рычагами. С учетом упомянутых недостатков, данный стенд для испытания боковых рам недостаточно надежен.

Известна установка акустико-эмиссионного контроля боковых рам и надрессорных балок (Шелест Д.А. Установка акустико-эмиссионного контроля боковых рам и надрессорных балок тележек вагонов АЭ-РБ-1. - Вагонный парк, 2014, №8, с. 21-24), включающая комплекс дефектоскопический акустико-эмиссионный ГАЛС-1 и стенд нагружения с гидростанцией. Стенд нагружения содержит рельсовое полотно, несущую металлоконструкцию, на которой смонтированы опорные тумбы для установки контролируемых деталей (надрессорных балок и боковых рам), рычаг передачи распорного усилия в рессорный проем боковой рамы и модули распорных гидроцилиндров. На рельсовом полотне с возможностью перемещения между позициями контроля установлена тележка, несущая главный пресс, оборудованный упорной плитой и гидравлическим цилиндром. Испытательное нагружение рессорного проема боковой рамы осуществляется главным прессом через рычаг передачи усилия. Площадка контакта рычага передачи усилия с боковой рамой выполнена в виде колец, охватывающих семь кольцевых выступов на опорной поверхности рессорного проема боковой рамы. Контакт боковой рамы с каждой из двух опорных тумб стенда происходит по всей площади горизонтальных контактных площадок буксовых проемов боковой рамы. Модули распорных гидроцилиндров установлены в опорных тумбах и обеспечивают приложение распирающего усилия к вертикальным стенкам буксовых проемов боковой рамы.

К недостаткам известной установки относится сложная металлоемкая конструкция и наличие дополнительного кинематического звена в виде рычага передачи усилия вертикального нагружения от главного пресса на рессорный проем боковой рамы. Другим недостатком известной установки является невысокая достоверность контроля, в частности, из-за выполнения площадки контакта рычага передачи усилия с боковой рамой в виде колец, охватывающих кольцевые выступы на опорной поверхности рессорного проема. С учетом неровностей этой опорной поверхности, поверхностей вертикальных стенок буксовых проемов боковой рамы, взаимодействующих с упорными элементами распорных цилиндров, в местах контакта деталей стенда нагружения с элементами боковой рамы образуются зазоры, наличие которых значительно снижает достоверность контроля, увеличивая количество ложных акустических сигналов, не связанных с развитием усталостных дефектов в боковой раме.

Изобретение направлено на создание надежного и удобного в эксплуатации испытательного стенда, позволяющего минимизировать количество ложных сигналов, которые приводят к избыточной браковке боковых рам тележек железнодорожного подвижного состава.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в повышении надежности и упрощении конструкции нагружающего устройства, а также повышении достоверности контроля испытуемого объекта.

Для достижения указанного результата стенд испытания боковых рам тележек железнодорожного подвижного состава включает систему акустико-эмиссионного контроля с подсоединяемыми к ней датчиками, нагружающее устройство, содержащее основание, на котором смонтированы стойка со средствами для вертикального нагружения рессорного проема боковой рамы, гидроцилиндр вертикального нагружения с упором, тумбы для опоры буксовых проемов боковой рамы с закрепленными в их верхней части распорными гидроцилиндрами, взаимодействующими с вертикальными поверхностями буксовых проемов боковой рамы. Стойка нагружающего устройства выполнена Г-образной и снабжена направляющими для центрирования боковой рамы. Гидроцилиндр вертикального нагружения закреплен на горизонтальном плече этой стойки. К поверхностям упоров гидроцилиндров нагружения, опорным поверхностям тумб и направляющих, контактирующим с испытуемым объектом, прикреплены звукоизолирующие прокладки.

Благодаря выполнению стойки, несущей средства для вертикального нагружения рессорного проема боковой рамы, Г-образной, с закреплением гидроцилиндра вертикального нагружения на горизонтальном плече этой стойки, достигается упрощение конструкции стенда путем исключения промежуточного рычага передачи усилия нагружения.

Снабжение Г-образной стойки направляющими в средней части позволяет точнее центрировать боковую раму на стенде, уменьшая тем самым влияние зазоров и неровности поверхностей на достоверность контроля средствами акустической эмиссии.

Оснащение нагружающего устройства датчиками, подсоединенными к тензометрическим каналам системы акустико-эмиссионного контроля, позволяет регистрировать деформации нагружающего устройства и определять значения сил нагружения, соответствующих моменту регистрации сигналов акустической эмиссии.

За счет прикрепления звукоизолирующих прокладок к поверхности упоров гидроцилиндров вертикального и горизонтального нагружения, опорной поверхности тумб, контактирующей с испытуемым объектом, обеспечивается надежный контакт в местах приложения вертикальных и горизонтальных усилий от нагружающих элементов стенда к опорным площадкам боковой рамы и снижается количество ложных акустических сигналов, не связанных с развитием усталостных дефектов в боковой раме, в результате чего повышается достоверность контроля испытуемого объекта.

Выполнение звукоизолирующих прокладок составными, с нанесением полиуретана слоем не менее 10 мм на металлическое основание, создает соединение, устойчивое к многократным циклам нагружения.

Закрепление на горизонтальном плече стойки проушин для транспортировки стенда, создает удобство для его транспортирования и монтажа не месте эксплуатации.На фиг. 1 изображен стенд испытания боковых рам тележек, общий вид; на фиг. 2 - нагружающее устройство, вид сверху; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид А на фиг. 1; на фиг. 5 - нагружающее устройство, вид сбоку; на фиг. 6 - приведена схема установки контрольных преобразователей акустической эмиссии (ПАЭ) на поверхность боковой рамы.

Стенд испытания боковых рам тележек железнодорожного подвижного состава (фиг. 1) содержит нагружающее устройство 1 с гидростанцией и пультом управления (на чертеже не показаны), а также систему акустико-эмиссионного контроля 2 (в данном примере - СПАД-16.03 разработки ФГУП «СибНИА им. С.А. Чаплыгина»).

Нагружающее устройство 1 содержит основание 3, на котором закреплены Г-образная стойка 4 и две опорные тумбы 5. На горизонтальном плече стойки 4 смонтирован гидроцилиндр 6 (фиг. 3) вертикального нагружения боковой рамы с закрепленным на его штоке упором 7. К последнему при помощи винтов (не обозначены) прикреплено основание 8 со звукоизолирующей прокладкой 9. Для горизонтального нагружения боковой рамы, в верхней части обеих тумб 5, закреплены защищенные от повреждения стойками 10 распорные гидроцилиндры 11 (фиг. 1, 4), штоки которых взаимодействуют с вертикальными поверхностями буксовых проемов. Каждый из штоков гидроцилиндров 11 снабжен упором 12 с прикрепленными к нему основанием 13 и звукоизолирующей прокладкой 14.

На опорной поверхности каждой из тумб 5 (фиг. 2), контактирующей с горизонтальной поверхностью буксового проема боковой рамы, закреплены основания 15 со звукоизолирующими прокладками 16. На стойке 4 нагружающего устройства закреплен комплект из четырех датчиков для измерения деформаций 17 (фиг. 1), подсоединенных к тензометрическим каналам системы акустико-эмиссионного контроля 2. Стойка 4 снабжена направляющими 18 и 19 (фиг. 1, 3) для центрирования боковой рамы на стенде. Поверхности этих направляющих, контактирующие с боковой рамой, снабжены звукоизолирующими прокладками 20, 21 соответственно. На горизонтальном плече стойки 4 закреплены проушины 22 для транспортировки стенда (фиг. 5). Звукоизолирующие прокладки 9, 14, 16, 20, 21 выполнены в виде стальных пластин с нанесенным путем наплавления эластичным материалом, например, полиуретаном толщиной 10-15 мм.

Система акустико-эмиссионного контроля 2 включает комплект датчиков для регистрации сигналов акустической эмиссии (ПАЭ) 23 (фиг. 6), закрепляемых на испытуемой боковой раме.

Работает стенд испытания боковых рам следующим образом.

Перед подачей на стенд испытания боковую раму, при необходимости, очищают, зачищают площадки для установки датчиков для регистрации сигналов акустической эмиссии (ПАЭ).

Боковую раму при помощи грузоподъемного механизма (не показан) устанавливают на нагружающее устройство 1 (фиг. 1) стенда таким образом, чтобы опорные поверхности буксового проема оказались над опорными тумбами 5. При этом горизонтальное плечо стойки 4 с гидроцилиндром 6 (фиг. 3) вертикального нагружения должно разместиться внутри рессорного проема боковой рамы. Центрирование боковой рамы относительно нагружающего устройства производят с использованием направляющих 18 и 19, закрепленных на стойке 4 (фиг. 1), после чего ее опускают до опоры горизонтальных поверхностей буксовых проемов на тумбы 5 со звукоизолирующими прокладками 16.

На зачищенные площадки боковой рамы закрепляют датчики для регистрации сигналов акустической эмиссии 23 (фиг. 6) и включают управляющий компьютер системы акустико-эмиссионного контроля 2. Подключают к системе акустико-эмиссионного контроля датчики для измерения деформаций 17, размещенные на стойке 4 нагружающего устройства (фиг. 1), с помощью которых регистрируют значение механической силы, соответствующее моменту появления сигналов акустической эмиссии и создаваемой гидроцилиндром 6 вертикального нагружения боковой рамы.

Поочередно включая гидроцилиндр 6 и распорные гидроцилиндры 11, производят вертикальное и горизонтальное нагружение боковой рамы путем передачи усилий через упор 7 со звукоизолирующей прокладкой 9 и упоры 12 со звукоизолирующими прокладками 14 в соответствии с графиком нагружения.

В период циклов нагружения проводят сбор данных на системе акустико-эмиссионного контроля 2 и анализируют полученные результаты.

После завершения испытаний все гидроцилиндры отводят от боковой рамы, снимают с нее датчики для регистрации сигналов акустической эмиссии 23, затем, используя грузоподъемный механизм, удаляют боковую раму с нагружающего устройства стенда.