Описана полностью автоматизированная установка "AURA" для УЗК железнодорожных колесных пар. Установка разработана в конце 1998 г., а с февраля 1999 г. эксплуа­тируется на дочернем предприятии DB-AG в Нюрнберге. Вторая установка "AURA" с августа 1999 г. работает на предприятии DB-AG в Мюнхене.

Об авторах 

 

 

 

Бернд Рокштро

Заведующий отделом Центра прикладных наук Фраунгоферовского института неразрушающего конт­роля (№Р; Саарбрюккен, Германия). Многолетний опыт в области НК на атомных станциях. III европейский уровень по ультразвуковому, радио­графическому, магнитопорошковому и капиллярному методам НК. Член Германского общества неразрушаю­щего контроля.

Фридгельм Baльтe 

Научный сотрудник Центра прикладных наук, дирек­тор по проектам. Работает в институте со дня его от­крытия (1973). Руководил группой "Специальный контроль", разрабатывавшей новейшие методы контроля для АЭС. Член других германских комитетов и комиссий. Научные интересы - системы ультразвукового контроля деталей и узлов железнодорожного транспорта.

Boльфгaнг Kaппec 

Член Центра прикладных наук, руководитель группы "Системы контроля". С 1980 г. занимается вопросами разра­ботки и применения автоматизированных систем УЗ контроля стального проката, а также изделий в процессе эксплуатации. Разрабатывал компьютерные методы характеристики де­фектов и методы повышения надежности УЗК. III европейский и американский уровни по НК.

Гepxapд Хюбшен 

 Постоянная оптимизация средств рельсо­вого транспорта, особенно скоростных поездов дальнего следования типа ICE и TGV, требует постоянного совершенствования техники безо­пасности. Эти требования ставят сложные зада­чи и перед неразрушающим контролем мате­риалов.

Для обеспечения безопасности эксплуата­ции и движения рельсового транспорта преду­смотрено проведение контроля колес и целых колесных пар в процессе изготовления и при экс­плуатации в заданных временных интервалах и по различным регламентам. При более полном контроле все колесные пары поезда, состоящие из дисков, втулок, осей и навесных деталей, сни­маются и исследуются на дефекты в материале и на механические повреждения (изменения). Основанием служит регламентирующее предпи­сание по содержанию железных дорог в ис­правности.

До сих пор снятые колесные пары в раз­монтированном состоянии подвергали ультра­звуковому контролю (УЗК). Ультразвуковой ручной контроль одной пары занимал более од­ного часа, причем протоколирование результатов велось вручную. Такой метод отнимает много времени, и результаты лишь ограниченно подда­ются воспроизведению.

В тесном сотрудничестве с акционерным обществом Deutsche Bahn AG (его научно-техни­ческим центром в г. Кирхмезер и предприятием в Нюрнберге) Фраунгоферовский институт неразрушающего контроля (IzfP) и Группа разработки технологий (TEG) создали полностью автомати­зированную установку "AURA" для контроля же­лезнодорожных колесных пар. С февраля 1999 г. установка эксплуатируется на дочернем пред­приятии Deutsche Bahn AG в Нюрнберге. Она дает положительные результаты при высоких экономических показателях.

  

 

 

Рис. 1. Установка "AURA" для УЗК колесных пар на предприятии DB-AG в Нюрнберге

 В колесных парах с помощью ультразвука проверяют на дефекты ободы и диски колес.

Из-за слоя краски на колесных дисках и звукопоглощающих деталях УЗ датчики можно закрепить только на рабочей поверхности и внутренней торцовой поверхности обода колеса.

Устройство сконструировано так, что можно обнаружить идущие от поверхностей трещинообразные и объемные дефекты. На установке мож­но проконтролировать колесные пары с диамет­ром в диапазоне от 780 до 1200 мм. Контроль одной колесной пары длится около 8 минут.

Можно отказаться от магнитопорошкового контроля диска колеса и тем самым снизить за­траты времени и средств на демонтаж и монтаж звукопоглощающих деталей. Кроме того, не нужно удалять слой антикоррозийного покрытия.

 

 

 

 Рис. 2. Общий вид держателя системы ультразвуковых преобразователей: пневматический

цилиндр прижимает его к контролируемым поверхностям

 Для ультразвуковой электроники исполь­зуется 28-канальная система PCUS40, встроен­ная в промышленный компьютер. Обслуживание и управление установкой осуществляется при помощи интерактивной программы, которая рабо­тает под операционной системой Windows NT 4.0.

УЗК обода и диска колеса проводится 26 обычными УЗ датчиками и двумя ЭМА-датчи- ками, закрепленными в пружинящих держателях, которые обеспечивают контакт с поверхностью.

Контроль проводится перпендикулярно и наклонно УЗ волнами следующих видов:

-        продольными волнами (пьезоэлектрический способ);

-        поперечными волнами (пьезоэлектрический способ);

-        поперечными волнами, поляризованными па­раллельно диску колеса (ЭМА-метод).

Во время контроля колесо поворачивается на 360°. После поворота держателя датчиков на 180° контроль повторяют.

 

 

 

 

 

 Рис. 3. Колесная пара с искусственными дефектами

Для настройки системы УЗК используется образец колесной пары с искусственными де­фектами. Он проходит через установку в начале и в конце смены, т. е. приблизительно через каж­дые 8 часов, для контроля параметров настрой­ки и чувствительности.

Искусственные дефекты выполнены на ободе и диске во всех зонах контроля, имеющих значение для выявления дефектов.

Преимущества стенда для УЗК колесных пар заключаются в следующем:

-        малые затраты времени на контроль одного колеса;

-        автоматические подача и отвод колесных пар;

-        отсутствие необходимости в магнитопорошковом контроле диска колеса;

-        простота обслуживания систем программными средствами, ориентированными на потреби­теля;

-        удобство ухода и ремонта посредством интег­рированного контроля функций;

-        возможность дистанционной диагностики сос­тояния установки;

-        непосредственное документирование резуль­татов контроля;

-        возможность последующей оценки показаний, благодаря запоминанию разверток типа А, В и С;

-        составление документации с обеспечением ка­чества;

-        быстрое получение информации о наличии без­дефектных колесных пар с помощью програм­много обеспечения "Информационный ме­неджмент";

-        возможность задания параметров и запомина­ние функций контроля;

-        визуализация техники контроля в системе CAD;

-        возможность проверки и документирование ра­ботоспособности установки в соответствии с регламентирующим документом.

Система УЗК "AURA" оснащена самой сов­ременной компьютерной техникой. Все механи­ческие, гидравлические и пневматические дви­жения осуществляются автоматически. Данные измерений в ходе контроля вводятся в память для возможного воспроизведения, анализируют­ся, а обнаруженные индикации отмечаются непосредственно на объекте контроля. Данные измерений и результаты вводятся в память для постоянного контроля за качеством колесных пар (в течение всего срока эксплуатации).

Вторая установка "AURA" введена в экс­плуатацию в августе 1999 г. на предприятии акционерного общества Deutsche Bahn AG в Мюнхене. На рис. 4 показана установка "AURA" в Мюнхене с контрольной колесной парой.

 

 

 

Рис. 4. Установка "AURA" на предпри­ятии DB-AG в Мюнхене

 Разработка системы контроля колесных пар "AURA" основывалась на:

-        использовании "ноу-хау" железной дороги на базе очень подробного журнала обследования;

-        использовании разработанной в IzfP электрон­ной карты PCUS40 в виде модульных УЗ карт для интеграции в ПК;

-        применении оправдавших себя механических элементов прежних стендов контроля DB-AG;

-        тесном сотрудничестве с предприятием DB-AG в Нюрнберге еще на этапе создания концеп­ции;

-        многолетнем "ноу-хау" контроля при бескон­тактном возбуждении поляризованных попе­речных волн (ЭМА-метод);

-        многолетнем опыте контроля сложных поковок;

-        компетенции группы TEG в вопросах автомати­зации.

Установка "AURA", созданная IzfP и TEG в сотрудничестве с DB-AG, работает автоматичес­ки и существенно облегчает контроль колес. В результате повышается не только надежность контроля, но и его воспроизводимость. Пара­метры и результаты контроля документируются точно и полностью.