Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ И СЧЕТА ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в установках автоматизированного неразрушающего контроля, например, зубьев большого зубчатого колеса локомотивной колесной пары.

Контроль на наличие дефектов в зубчатых колесах, особенно в межзубных впадинах и на зубных кромках венца, в процессе ремонта подвижного состава производится магнитопорошковым методом по штатной технологии: контролируемые поверхности намагничивают и после нанесения магнитного порошка или суспензии анализируют образовавшиеся магнитные индикации.

Рассмотрим некоторые аспекты существующей технологии на примере магнитопорошкового контроля зубьев большого зубчатого колеса. Здесь намагничивают все 88 зубьев путем циклического подвода - отвода индуктора с соответствующими его включениями отключениями и пошаговыми поворотами колесной пары последовательно восемь раз циклами по 11 зубьев в каждом. Здесь важно, чтобы ни один зуб колеса не оказался ненамагниченным.

Видно, что помимо ручных манипуляций отмеченные технологические переходы в операции намагничивания содержат визуальные регистрацию и отсчет зубьев как на очередном шаге, так и всего колеса в целом. Все это свидетельствует о преобладании ручного труда, ограниченной производительности контроля и вследствие влияния субъективного фактора о его низкой достоверности. Устранение этих недостатков может быть достигнуто путем автоматизации данной технологии, но которая не может быть осуществлена без ввода в контуры управления устройств регистрации и счета зубьев. Схемотехнические решения последних могут быть построены на основе известных индуктивных датчиков, регистрирующих относительное перемещение металлических объектов путем измерения изменений их комплексного сопротивления, которое затем преобразуется в электрический сигнал тока или напряжения. Например, известный индуктивный датчик счета колес по патенту RU №2089424, МПК B61L 1/16 от 10.09.1997 г., регистрирующий текущие значения частоты его возбуждения, подключенный к концу соединительной линии, с которой связаны две катушки, каждая из которых через свой формирователь соединена с входом сумматора, при этом катушки размещены внутри рельсовой колеи с горизонтальным расположением плоскости витков на уровне прохождения реборды колеса, а расстояние от плоскости головки рельса выбрано превышающим разность между максимальным значением радиуса реборды колеса и минимальным значением радиуса изношенного обода колеса. Это устройство принято за прототип предлагаемого.

Известно, что контроль большого зубчатого колеса в сборе с колесной парой локомотива осуществляется на катковом приводе, имитирующим ее вращение. Очевидно, что индуктивный датчик, будучи помещенным внутрь, согласно прототипу, рельсовой колеи на уровне головки рельса, не будет способен на таком удалении производить полноценную регистрацию зубьев зубчатого колеса, т.е. будет иметь место низкая надежность регистрации. Кроме того, преимущественно нижняя конструктивная компоновка устройства прототипа затрудняет доступ к нему при настройке и в эксплуатации, что свидетельствует об ограниченной его технологичности.

Таким образом, целью изобретения является повышение надежности и технологичности регистрации и счета зубьев зубчатого колеса в сборе с колесной парой.

Поставленная цель достигается тем, что устройство регистрации и счета зубьев, например, большого зубчатого колеса локомотивной колесной пары, оборудованной катковым приводом, встроенным в раму, содержащее чувствительный элемент в виде индуктивного датчика, кинематически связанного с рамой, согласно изобретению дополнено протектором, в отверстии которого индуктивный датчик размещен радиально зубчатому колесу и с гарантированным зазором относительно вершин его зубьев, при этом упомянутый протектор, выполненный из немагнитного материала, имеющий ось поворота, ориентированную перпендикулярно к индуктивному датчику и смещенную от него встречно направлению вращения зубчатого колеса, шарнирно подвешен к плечу двухстороннего кронштейна с возможностью поворота его и протектора в плоскости вращения зубчатого колеса с обеспечением контакта вершин зубьев с нижней плоскостью протектора, упомянутый кронштейн своей осью смонтирован на раме, и его другое плечо шарнирно сочленено со штоком пневмоцилиндра, полости которого через пневмораспределитель соединены с пневмосетью.

На фигурах 1 и 2 представлены соответственно фронтальный и профильный виды предлагаемого устройства, на фигуре 3 - схема узла управления его привода.

Колесная пара 1 локомотива (фиг. 1), например электровоза типа ВЛ-10, содержит жестко связанные с ней большие зубчатые колеса 2, по одному на каждой стороне. Необходимость в устройстве регистрации и счета зубьев как функционального элемента просматривается, например, в автоматизированном стенде магнитопорошкового контроля зубьев больших зубчатых колес локомотивной колесной пары 1 по патенту RU №2601295, МПК G01M 17/08, G01N 27/84 от 14.04.2015 г., в котором оно содержит (фиг. 1, 2) индуктивный датчик 3, осью ориентированный радиально зубчатому колесу 2 и размещенный в сверлении протектора 4. Последний имеет отверстие для валика 5 с осью поворота, ориентированной перпендикулярно оси индуктивного датчика 3 и смещенной от него встречно направлению вращению зубчатого колеса 2. Протектор 4 сочленен посредством валика 5 с левым (по фиг. 2) плечом двухстороннего кронштейна 6, с возможностью его поворота, а вместе с ним и протектора 4, в плоскости вращения зубчатого колеса 2. Двухсторонний кронштейн 6 смонтирован своей осью 7 на раме (портале) 8. Здесь же закреплен пневмоцилиндр 9, шток 10 которого шарнирно соединен с другим плечом двухстороннего кронштейна 6. Протектор 4 выполнен из немагнитного материала, например полипропилена. Полости пневмоцилиндра 9 сообщены с пневмосетью 11 через пневмораспределитель 12, выполненный двухпозиционным с пружинным возвратом в исходное положение и управлением от выносного пульта 13, снабженного фиксатором 14 положений «ПОДВОД» и «ОТВОД»; причем в первом положении штоковая полость пневмоцилиндра 9 сообщена с атмосферой и поршневая полость с пневмосетью 11 через управляемый дроссель 15, а во втором положении наоборот. Выход индуктивного датчика 3 присоединен к блоку счета 16.

Работа устройства регистрации и счета зубьев зубчатого колеса состоит в следующем. Исходное положение: катковый привод обесточен, колесная пара 1 неподвижна, фиксатор 14 пневмораспределителя 12 находится в положении «ОТВОД», в результате чего шток 10 выдвинут в нижнее положение и протектор 4 посредством двухстороннего кронштейна 6 отведен от вершин зубьев зубчатого колеса 2 так, что нижняя грань протектора 4 не имеет механического контакта с ними и индуктивный датчик 3 на таком удалении от последних не актуализирован.

Включают катковым привод, колесная пара 1 и вместе с ней зубчатые колеса 2 начинают медленно вращаться в направлении, показанном стрелкой на фиг. 2. Устанавливая фиксатор 14 в положение «ПОДВОД», осуществляют подачу сжатого воздуха от пневмосети 11 через дроссель 15 и пневмораспределитель 12 в штоковую полость пневмоцилиндра 9. В результате шток 10, преодолевая действие возвратной пружины пневмораспределителя 12, поднимает правое плечо двухстороннего кронштейна 6, который, поворачиваясь, вводит левым плечом в соприкосновение нижнюю грань протектора 4 с вершинами одного двух зубьев вращающегося зубчатого колеса 2. «Мягкое» вхождение в соприкосновение при этом обусловливается упругостью упомянутой возвратной пружины, округлым ребром протектора 4 и движением зубьев от оси валика 5 к оси индуктивного датчика 3 при их скольжении по нижней грани протектора 4, что достигается выбранным направлением вращения колесной пары 1 (показано на фиг. 2) и смещением L оси шарнира 5 относительно центра тяжести протектора 4 встречно вращению колеса 2. Чувствительность индуктивного датчика 3, обусловленная приближением последнего к поверхности вершин зубьев, можно дозировать глубиной его «погружения» в сверление протектора 4 и соответственно косвенно фиксировать ее величиной h гарантированного зазора.

Каждый зуб колеса 2, попадая в зону срабатывания датчика 3 (т.е. пересекая его ось), изменяет его комплексное сопротивление. Тем самым индуктивный датчик 3 формирует сигналы регистрации в виде последовательности поступивших на вход блока счета 16 импульсов, который затем производит их счет, например, с помощью содержащихся в нем параллельно включенных счетчиков импульсов на 11 и 88 единиц, выходные сигналы которых используются для формирования команд управления исполнительными органами и информационным табло автоматизированной системы магнитного неразрушающего контроля колесных пар подвижного состава.

Работу предлагаемого устройства завершают установлением на выносном пульте 13 фиксатора 14 в положение «ОТВОД». При этом сжатый воздух из пневмосети 11 поступает через дроссель 15 и пневмораспределитель 12 в поршневую полость пневмоцилиндра 9, шток 10, выдвигаясь, опускает правое плечо двухстороннего кронштейна 6, который, поворачиваясь, отводит левым плечом протектор 4 в исходное положение. Индуктивный датчик 3 в этом положении, лишенный на удалении связи с металлом зубьев, не возбуждается, импульсы в блок счета 16 не поступают. Устройство регистрации и счета зубьев готово к работе в новом цикле.

Предлагаемое устройство выгодно отличается от прототипа тем, что

- индуктивный датчик 3 в момент срабатывания гарантированно приближен к вершинам зубьев и затем удален от их донной поверхности на расстояние, равное высоте зуба, что обуславливает надежность регистрации;

- обеспечен автоматический и «мягкий» подвод - отвод индуктивного датчика 3 без ограничений его «удобного» доступа к зубчатому колесу 2 в сборе с колесной парой, что свидетельствует о повышенной технологичности предложенного технического решения.