Aparato y método para el ensayo de ultrasonidos de una rueda de ferrocarril.

Un equipo de ensayo de ultrasonidos para una rueda, que comprende:

una pluralidad de rodillos de accionamiento para soportar la rueda, en el que al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento comprende una primera sección anular (510) fijada alrededor de un árbol de accionamiento (158); y

un motor de accionamiento conectado al árbol de accionamiento (158) para hacer girar el al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento;

en el que el al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento comprende además:

una segunda sección anular (520) acoplada de manera deslizante alrededor del árbol de accionamiento, siendo la segunda sección anular (520) adyacente a la primera sección anular (510) para formar una hendidura (190) entre la primera sección anular (510) y la segunda sección anular (520) para acoplar la rueda;

un elemento de sujeción (530) que conecta la primera sección anular (510) a la segunda sección anular (520), en el que la segunda sección anular (520) puede desplazarse de manera axial en relación con la primera sección anular (510); y

un elemento resiliente (540) para impulsar la segunda sección anular (520) hacia la primera sección anular (510).

Aparato y método para el ensayo de ultrasonidos de una rueda de ferrocarril Campo de la Invención

Esta Invención se refiere a ensayos de ultrasonidos y, más específicamente, en una realización, al ensayo de ultrasonidos de ruedas de ferrocarril.

Antecedentes de la Invención

Las ruedas de ferrocarril son, en general, o de acero forjado o fundido, y pese a las medidas estrictas de control de calidad, pueden contener defectos que resultan del proceso de fabricación. Estos defectos pueden Incluir potencialmente espacios vacíos, grietas, así como inclusiones, que pueden debilitar la rueda y conducir potencialmente a un fallo de la rueda. Los ensayos de ultrasonido se han empleado comúnmente para detectar tales

defectos.

Las ruedas de ferrocarril analizadas de manera ultrasónica por transductores de posición fija examinan, normalmente, la rueda y su estructura subyacente solamente en localizaciones discretas, individuales alrededor del perímetro de la cara de rodadura de la rueda o el reborde de rueda. Para obtener un análisis de diagnóstico más completo de toda la estructura de la rueda, sin el análisis Intensivo necesario por un transductor de posición fija, se ha desarrollado un método de ensayo de ultrasonidos automatizado.

Los ensayos de ultrasonidos automatizados se han cuestionado, en cierta medida, por el tamaño y el peso de las ruedas de ferrocarril (que suelen pesar de 318 a 454 kg (700 a 1000 libras)) lo que pueden hacer difícil la recogida automatizada de datos de ensayo de ultrasonidos precisos. Específicamente problemáticas son las ruedas de ferrocarril con tolerancias dimensionales que, aunque dentro de un Intervalo aceptable para fines de producción, obstaculizan la recopilación automatizada de datos de ensayo precisos.

En equipos de ensayo de la técnica anterior, la rueda de ferrocarril típica puede tener tolerancias dimensionales capaces de producir inestabilidades dinámicas cuando la rueda se acciona de manera giratoria para el examen por ultrasonidos. Estas inestabilidades dan como resultado la deflexión de la rueda a partir del giro central axial alrededor del centro geométrico de la rueda en el equipo de ensayo. Esto ha demostrado ser problemático, ya que la recogida de datos de ensayo de ultrasonidos precisos a menudo necesita mantener una orientación geométrica estable cuando la rueda gira. Los documentos US 5864065, US 5574233 y US 3596503 divulgan unos equipos de ensayo de la técnica anterior. El documento US 5864065 divulga el ensayo de ultrasonidos de una rueda de ferrocarril mientras se soporta en unos rodillos de accionamiento, al menos uno de los cuales se hace girar por un árbol de accionamiento conectado a un motor de accionamiento. Dicho rodillo de accionamiento que gira comprende, fijada alrededor de dicho árbol, una sección anular que tiene una hendidura anular para acoplarse a la rueda durante la ensayo. El documento US 6248035 divulga un dispositivo giratorio.

Sumario de la invención

Se proporciona un método de acuerdo con la reivindicación 15 y un aparato de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 7 para la aplicación de los ensayos de ultrasonidos automatizados a una rueda de ferrocarril. Para lograr tasas más rápidas de recogida de datos, así como datos de ensayo de ultrasonidos más exactos y reproducibles, se presentan un método y un aparato novedoso para mitigar las oscilaciones y otras inestabilidades dinámicas que resultan del giro de la rueda de ferrocarril en el equipo de ensayo de ultrasonidos. Más específicamente, un conjunto de accionamiento novedoso en el equipo de ensayo de ultrasonidos que adapta de manera flexible las tolerancias dimensionales en la rueda de ferrocarril de giro, las deflexiones de amortiguación y otras oscilaciones que de otro modo afectarían de manera potencial a la precisión y la reproducibilidad de los datos de ensayo de ultrasonidos.

Breve descripción de las figuras

Se describen y se ilustran diversas realizaciones del aparato de ensayos de ultrasonidos en las figuras adjuntas. Las figuras se proporcionan solo como ejemplos y no están destinadas a considerarse como limitaciones a la Invención. En consecuencia, el aparato de ensayos de ultrasonidos y el equipo de ensayo de ultrasonidos se ilustran a modo de ejemplo y no por limitación en las figuras adjuntas, en las que:

La figura 1 es una vista en alzado en sección transversal de una realización ejemplar del aparato de ensayos de ultrasonidos;

La figura 2 es una vista en alzado en sección transversal a través de la sección 2-2 de la figura 1;

La figura 3 es una vista en alzado frontal del soporte de montaje y del conjunto codificador del aparato de ensayos de ultrasonidos representado en la figura 1;

La figura 4 es una vista en alzado lateral del conjunto codificador de la figura 3;

La figura 5 es una realización que ilustra un esquema de circuito de control para el aparato de ensayos de ultrasonidos ejemplar de la figura 1;

La figura 6 es una vista en planta del aparato de ensayos de ultrasonidos ilustrado en la figura 1;

La figura 7 es una vista en alzado a través de la sección 7-7 de la figura 6;

La figura 8 es una vista en planta de una realización del conjunto codificador;

La figura 9 es una vista isométrica de una rueda de ferrocarril ejemplar;

La figura 10 es una vista ortográfica de una realización de una técnica anterior ejemplar, un rodillo de accionamiento unitario;

La figura 11 es una vista en sección transversal a través de la sección de 10-10 de la técnica anterior, un rodillo de accionamiento unitario representado en la figura 10;

La figura 12 es una vista en sección transversal parcial de una rueda ejemplar acoplándose con el rodillo de accionamiento ejemplar representado en la figura 11;

La figura 13 es una vista en sección transversal de una realización de un rodillo de accionamiento por división

ejemplar;

La figura 14 es una vista ortográfica del rodillo de accionamiento por división representado en la figura 13;

La figura 15 es una vista en sección transversal parcial de una segunda realización ejemplar de un rodillo de accionamiento por división;

La figura 16 es una vista lateral ortográfica del elemento cilindrico de la segunda realización ejemplar ilustrada en la figura 15;

La figura 17 es una vista frontal ortográfica del elemento cilindrico ilustrado en la figura 16;

La figura 18 es una vista lateral ortográfica de la sección anular de la segunda realización ejemplar ilustrada en la figura 15; y

La figura 19 es una vista frontal ortográfica de la sección anular ilustrada en la figura 18.

Descripción detallada

Aunque esta memoria descriptiva se dirige a los ensayos de las ruedas de ferrocarril, debería entenderse que el aparato y los métodos divulgados en esta memoria descriptiva son igualmente aplicables a otras ruedas fundidas y forjadas usadas en las industrias no relacionadas con la industria ferroviaria. En consecuencia, la descripción del novedoso método y aparato como referida a las ruedas de ferrocarril es solo por conveniencia.

Aparato de ensayos de ultrasonidos de rueda de ferrocarril

Se representa una realización del aparato de ensayos de ultrasonidos en la vista en alzado frontal de la figura 1 y en la vista en alzado lateral de la figura 2. El aparato de ensayos de ultrasonidos está diseñado para una evaluación no destructiva y para un mapeo subsuperficial de la estructura de una rueda de ferrocarril 100 del tipo ejemplificado por la ilustración de la figura 9.

El aparato de ensayos de ultrasonidos comprende, en una realización, el equipo de ensayos de ultrasonidos 11 para capturar y girar la rueda y el conjunto de detección de ultrasonidos 90. Además, puede usarse una CPU (por ejemplo, un circuito lógico programable (PLC)) (no mostrado), en algunas realizaciones, para coordinar las actividades de adquisición de datos del conjunto de detección de ultrasonidos 90 con el manejo de la rueda, la transferencia y las funciones de accionamiento realizadas por el equipo de ensayo de ultrasonidos 11.

El aparato de ensayos de ultrasonidos 10 puede tener muchas realizaciones diferentes que incluyen conjuntos adicionales en diversas combinaciones. Por ejemplo, la extensión a la que está automatizado el manejo de la muestra de ensayo de la rueda de ferrocarril afectará al número y tipos de conjuntos necesarios por el aparato de ensayo. En una realización, el aparato de ensayo 10 puede incluir un número de conjuntos opcionales para posicionar y girar la muestra de ensayo en el aparato de ensayo 11. Estos conjuntos incluyen, en una realización, un conjunto de transferencia 50, un conjunto... [Seguir leyendo]

1. Un equipo de ensayo de ultrasonidos para una rueda, que comprende:

una pluralidad de rodillos de accionamiento para soportar la rueda, en el que al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento comprende una primera sección anular (510) fijada alrededor de un árbol de accionamiento (158); y

un motor de accionamiento conectado al árbol de accionamiento (158) para hacer girar el al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento;

en el que el al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento comprende además:

una segunda sección anular (520) acoplada de manera deslizante alrededor del árbol de accionamiento, siendo la segunda sección anular (520) adyacente a la primera sección anular (510) para formar una hendidura (190) entre la primera sección anular (510) y la segunda sección anular (520) para acoplar la rueda;

un elemento de sujeción (530) que conecta la primera sección anular (510) a la segunda sección anular (520), en el que la segunda sección anular (520) puede desplazarse de manera axial en relación con la primera sección anular (510); y

un elemento resiliente (540) para impulsar la segunda sección anular (520) hacia la primera sección anular (510).

2. El equipo de ensayo de ultrasonidos de la reivindicación 1, que comprende además un taladro (521) a través de la segunda sección anular (520), en el que el elemento de sujeción (530) se acopla de manera deslizante al taladro (521).

3. El equipo de ensayo de ultrasonidos de la reivindicación 1 o 2, en el que el elemento de sujeción (530) se fija a la primera sección anular (510).

4. El equipo de ensayo de ultrasonidos de la reivindicación 1, que comprende además:

un primer taladro (511) a través de la sección primera anular (510); y un segundo taladro (521) a través de la segunda sección anular (520);

en el que el elemento de sujeción (530) se extiende a través del primer (511) y el segundo taladro (521).

5. El equipo de ensayo de ultrasonidos de la reivindicación 4, en el que el elemento de sujeción (530) se acopla de manera deslizante con el segundo taladro (521).

6. El equipo de ensayo de ultrasonidos de la reivindicación 4 o 5, en el que el primer taladro (511) está roscado para acoplarse con el elemento de sujeción (530).

7. Un equipo de ensayo de ultrasonidos para una rueda, que comprende:

una pluralidad de rodillos de accionamiento para soportar la rueda, haciendo girar al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento la rueda, en el que al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento comprende un elemento cilindrico (560) fijado a un árbol de accionamiento (158); y

un motor de accionamiento conectado al árbol de accionamiento para hacer girar el al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento;

en el que el al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento comprende además:

una sección anular (570) acoplada de manera deslizante alrededor del árbol de accionamiento (158), siendo la sección anular (570) adyacente al elemento cilindrico (560) para formar una hendidura (291) entre el elemento cilindrico (560) y la sección anular (570) para acoplar la rueda;

un elemento de sujeción (530) que conecta el elemento cilindrico (560) a la sección anular (570), en el que la sección anular (570) puede desplazarse de manera axial en relación con el elemento cilindrico (560); y un elemento resiliente (540) para impulsar la sección anular (570) hacia el elemento cilindrico (560).

8. El equipo de ensayo de ultrasonidos de la reivindicación 7, que comprende además un taladro a través del elemento cilindrico, en el que el elemento de sujeción (540) se acopla de manera deslizante al taladro.

9. El equipo de ensayo de ultrasonidos de la reivindicación 7, que comprende además:

un primer taladro a través del elemento cilindrico (560); y un segundo taladro (572) a través de la sección anular (570);

en el que el elemento de sujeción (530) se extiende a través del primer y el segundo taladro (572).

10. El equipo de ensayo de ultrasonidos de la reivindicación 9, en el que el elemento de sujeción (530) se acopla de manera deslizante con el primer taladro del elemento cilindrico (560) y/o en el que el elemento de sujeción (530) es estacionarlo en relación con la sección anular (570).

11. El equipo de ensayo de ultrasonidos de cualquier reivindicación anterior, que comprende además un depósito (22) que contiene o para contener un fluido de acoplamiento (155).

12. El equipo de ensayo de ultrasonidos de la reivindicación 11, en el que la pluralidad de rodillos de accionamiento están montados dentro del depósito (22).

13. El equipo de ensayo de ultrasonidos de la reivindicación 11, que comprende además un conjunto de bastidor (12), en el que el depósito (22) está montado en el conjunto de bastidor (12), y en el que además la pluralidad de rodillos de accionamiento están montados dentro del depósito (22).

14. El equipo de ensayo de ultrasonidos de la reivindicación 13, que comprende además un rodillo de restricción (360) montado en el conjunto de bastidor (12), acoplándose el rodillo de restricción (360) de manera selectiva a la rueda para mantener la orientación vertical de la rueda en la pluralidad de rodillos de accionamiento.

15. Un método de ensayo de ultrasonidos de una rueda, que comprende:

soportar la rueda en una pluralidad de rodillos de accionamiento, haciendo girar al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento la rueda, en el que el al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento comprende un elemento cilindrico (560) fijado a un árbol de accionamiento (158);

hacer girar el eje (158) con un motor de accionamiento para hacer girar el al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento;

en el que el al menos uno de la pluralidad de rodillos de accionamiento comprende además:

una sección anular (570) adyacente al elemento cilindrico (560) para formar una hendidura (291) entre la sección anular (570) y el elemento cilindrico (560) para acoplar la rueda, en el que la sección anular (570) puede desplazarse de manera axial en relación con el elemento cilindrico (560) para adaptar los cambios en el espesor de la rueda; y

que comprende además la etapa de mantener una fuerza de compresión en la rueda con el elemento cilindrico (560) y la sección anular (570) mientras que la sección anular se desplaza de manera axial.