В ИПМ РАН разрабатывают диагностический комплекс выявления скрытых дефектов в колесных парах🚊
В конце 2021 года Российская железная дорога совместно с НОЦ Нижегородской области объявили конкурс инновационных проектов, направленный на технологическое и инновационное развитие железнодорожного транспорта. Одним из победителей стал проект ученых Института проблем машиностроения РАН (филиал ИПФ РАН).
Они разрабатывают систему для выявления скрытых развивающихся дефектов в бандажах колесных пар поездов. Почему возникает такая проблема и как ее можно решить, рассказывает доктор технических наук, руководитель лаборатории неразрушающего контроля и диагностики материалов и конструкций Василий Васильевич Мишакин.
«Бандаж – это сменное стальное кольцо, которое напрессовывается на колесный центр (аналог шины автомобильного колеса). Он напрямую взаимодействует с рельсом и из-за больших нагрузок подвергается значительному износу.
Очень важно проводить своевременный контроль состояния бандажей, особенно при увеличении скоростей железнодорожных перевозок. Со временем в бандаже могут появляться поверхностные и внутренние дефекты, в том числе в труднодоступных местах. Одно из таких мест - упорный бурт, сдерживающий горизонтальное перемещение бандажа. Угол упорного бурта бандажа подвергается большому напряжению, поэтому около него могут образовываться трещины.
Методы контроля, которыми чаще всего пользуются (щуп и УЗИ-контроль), не позволяют уверенно выявлять дефекты в районе упорного бурта, особенно на ранней стадии развития. Наша задача - разработка методики ультразвукового контроля и создание аппаратно-программного диагностического комплекса для надежного и оперативного обнаружения скрытых дефектов в районе упорного бурта.
Для этого мы предложили многоканальную схему прозвучивания и создали опытный образец оригинального многоэлементного акустического блока. Чтобы повысить чувствительность прибора, мы использовали три типа волн: головные, продольные и поперечные. Также наша группа планирует разработать программное обеспечение для обработки результатов контроля и визуализации расположения дефекта, оценки размера и степени опасности дефекта в режиме online.
В начале своей работы нам было важно определить, как наиболее эффективно диагностировать дефекты скрытого характера. Для этого вместе со старшим научным сотрудником лаборатории Вячеславом Клюшниковым мы провели натурные ультразвуковые исследования бандажей в мотор-вагонном депо с помощью серийных дефектоскопа и ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП) различного типа. В итоге мы определили наиболее выгодные места установки датчиков для акустической системы. Для проведения лабораторных ультразвуковых исследований из элемента разрушенного бандажа был изготовлен настроечный образец, на котором методом электроэрозии были нанесены искусственные дефекты различного размера. Результаты этих исследований позволили выбрать оптимальные характеристики многоэлементного акустического блока разрабатываемого диагностического комплекса. Творческий поход старшего научного сотрудника Алексанра Гончара был реализован при разработке оригинального акустического блока и многоканальной схемы ультразвукового контроля с учетом различных типов волн.
В нашем многоканальном акустическом блоке реализована многоканальная схема обнаружения дефектов с помощью головных, поперечных и продольных ультразвуковых волн, а также предусмотрен автоматический контроль акустического контакта, что существенно повысит надежность обнаружения дефектов. Отметим, что диагностический комплекс будет изготавливаться на территории РФ из отечественных комплектующих. Мы уверены, что эффективная и дружная работа в команде позволит создать инновационный и действительно востребованный продукт на территории РФ и за её пределами».