Федеральное агентство железнодорожноготранспорта
Федеральное государственноеобразовательное учреждение
Среднего профессионального образования
Пензенский техникум железнодорожноготранспорта
Неразрушающий контроль узлов и деталей, системытехнического диагностирования
Контрольная работа
2009
Содержание
Вопрос № 1. Общие положения неразрушающего контроля
Вопрос № 2. Магнитный вид неразрушающего контроля
Вопрос № 3. Задачи средств и классификация системтехнического диагностирования
Вопрос № 1. Общие положения неразрушающегоконтроля
Техническаядиагностика — область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определениятехнического состояния объектов (ГОСТ 20911-89) (17).
Техническоедиагностирование — процесс установления технического состояния объекта с указаниемместа, вида и причин возникновения дефектов и повреждений.
Систематехнического диагностирования ПС представляет собой совокупность объектов,методов и средств, а также исполнителей, позволяющую осуществить диагностированиепо правилам, установленным соответствующей нормативно-техническойдокументацией. Эта система предназначается для решения следующих задач:
диагноза(отгреческого «диагнозис» — распознавание, определение) — оценки техническогосостояния ПС или сборочной единицы в настоящий момент времени (при этомопределяется качество изготовления или ремонта вагонов и локомотивов);
прогнозирования(отгреческого «прогнозис» — предвидение, предсказание) технического состояния, вкотором окажется подвижная единица через некоторый период эксплуатации(например, на пунктах технического обслуживания (ПТО) вагонов не толькоопределяется техническое состояние, но и решается вопрос о возможностиследования вагонов до следующего ПТО без возникновения отказов);
генезиса(происхождение,возникновение, процесс образования) — установления технического состояния ПС впрошлом (например, перед аварией, крушением, другими чрезвычайными событиями);решение задач этого типа называется технической генетикой. Диагностирование выполняетсяна каждой стадии жизненного цикла ПС: на стадии проектирования, припроизводстве, в режиме эксплуатации и при всех плановых видах ремонта. Вагон,локомотив, сборочная единица или деталь как объекты диагностирования (ОД)испытывают эксплуатационные воздействия при обычном их функционировании итестовые воздействия от средств технического диагностирования (СТД),имитирующих условия работы ПС, близкие к эксплуатационным. О техническомсостоянии ОД можно судить по диагностическим параметрам (ДП).
/>
Рис.1 Структурная схема системы технического диагностирования вагонов илокомотивов.
Информацияот СТД, измеряющих и преобразующих параметры по заранее разработанномуалгоритму диагностирования (АД), поступает к оператору (О) для принятиярешения.
Настадии проектирования ПС разрабатывается математическая модель объектадиагностирования, определяется тактика управления работоспособностью,формулируются требования к диагностируемости и технологии ее выполнения,назначается последовательность профилактических и ремонтных работ на объекте.
Поназначению системы диагностирования разделяются на системы для проверкиработоспособности (исправен или неисправен вагон, локомотив или сборочная единица),правильности функционирования (соответствуют ли параметры его работы исправномутехническому состоянию), наличия дефекта (определение места, типа и видадефекта, причин его возникновения).
Системытехнического диагностирования разделяются также на общие (для оценкитехнического состояния сборочных единиц и деталей), функциональные в процессеэксплуатации вагонов, тестовые (когда на ПС или сборочную единицу воздействуют СТД)и комбинированные (сочетание функционального и тестового методовдиагностирования).
Вопрос № 2. Магнитный вид неразрушающегоконтроля
Магнитный вид НК основан на анализевзаимодействия объекта контроля с магнитным полем и применим лишь к деталям изметаллов или сплавов, способных намагничиваться. Им контролируют свободныедетали или открытые для доступа части деталей с целью выявления поверхностныхили подповерхностных дефектов.
На железнодорожном транспорте магнитномуконтролю подвергают следующие объекты подвижного состава: деталиударно-тягового и тормозного оборудования, рамы тележек различных моделей всборе и по элементам, шкворни, оси колесных пар всех типов, как в сборе, так ив свободном состоянии, диски, гребень и спицы локомотивных колес, свободныекольца буксовых подшипников, а также внутренние кольца, напрессованные на шейкиоси, венцы зубчатых колес и шестерни тягового редуктора, валы генераторов,тяговых двигателей и шестерен в сборе, упорные кольца, стопорные планки,пружины, болты и т.п.
Говорят, что в «пустом» пространстве существуетсиловое поле, если на предмет, находящийся в этом пространстве, действует сила.Например, человек постоянно испытывает действие гравитационного поля: где бы онни находился, Земля притягивает его с одной и той же по величине и направлениюсилой.
Для всех силовых полей структура формулы дляопределения силы поля одинакова. В ней всегда фигурирует произведение одной илинескольких величин, характеризующих тело (масса, заряд, скорость и т.д.), навекторную величину, которая характеризует поле в точке, где находится тело. Этавеличина называется напряженностью поля. Каждое силовое поле создаетсятеми и только теми телами, на которые оно может действовать. Например, любойпредмет независимо от размера, массы, цвета и др. создает вокруг себягравитационное поле, которое притягивает к себе другие предметы вдоль линии,соединяющей их центры тяжести. Возьмем другое по физической природе,электростатическое (кулоновское) поле. Подчеркнем, что электростатическое полеболее избирательно, оно создается только заряженными телами, заряды которых могутбыть и положительными, и отрицательными, масса же всегда положительна. Нопостроение формул одно и то же: чтобы получить силу, надо определеннуювеличину, относящуюся к телу, умножить на напряженность поля в этой точке.
Силовые поля описываются силовыми линиями.Главное свойство силовой линии любого поля состоит в том, что в любой точке,через которую она проходит, направление вектора напряженности совпадает снаправлением касательной к ней в этой же точке, а длины векторов, т.е. значениянапряженностей во всех точках силовой линии одинаковы. Напряженность поля повеличине больше там, где линии будут гуще. По совокупности линий можносудить не только о направлении, но и о величине напряженности поля в каждойточке. Поле, напряженность которого одинакова во всех точках, называетсяоднородным. В противном случае оно неоднородно.
Магнитное поле — это один из видов силовыхполей. Но в отличие от электростатического оно еще более избирательно —действует только на движущиеся заряды. На неподвижные заряженные предметы дажев самых сильных магнитных полях никакая сила не действует. Становитсяочевидным, что «конструкция» формулы для определения силы, действующей надвижущееся тело в магнитном поле, должна быть сложнее предыдущих.
Магнитные методы контроля можно использоватьтолько для деталей, изготовленных из ферромагнитных материалов. Они основаны наобнаружении или измерении магнитных полей рассеивания, которые возникают наповерхности намагниченной детали в местах, где имеются нарушения целостностиматериала или включения с другой магнитной проницаемостью. Данный методконтроля состоит из следующих технологических операций: подготовка изделия кконтролю; намагничивание изделия или его части; нанесение на поверхностьизделия ферромагнитного порошка (сухой метод) или суспензии (мокрый метод);исследование поверхности и расшифровка результатов контроля; размагничивание.Подготовка изделий к контролю заключается в его тщательной очистке. Существуеттри способа намагничивания: полюсное (продольное) бесполюсное (циркулярное) икомбинированное.
При полюсном намагничивании применяютсяэлектромагниты и соленоиды. При намагничивании через деталь пропускаетсябольшой ток низкого напряжения.Если деталь полая, то используютэлектродный метод намагничивания. Комбинированный способ представляет собойкомбинацию бесполюсного и полюсного способов намагничивания. При полюсномнамагничивании образуется продольное поле, при котором обнаруживаютсяпоперечные трещины. При бесполюсном намагничивании выявляютсяпродольныедефекты (трещины, волосовины и др.) и радиальные трещины на торцовыхповерхностях. При комбинированном намагничивании изделие находится подвоздействием одновременно двух взаимно-перпендикулярных магнитных полюсов, чтодает возможность обнаружить дефекты любых направлений. Для намагничиванияизделий может использоваться переменный и постоянный, а также импульсный ток. Вкачестве магнитных порошков применяют магнезит (закись-окись железа Fe3O4)черного или темно-коричневого цвета для контроля изделий со светлой поверхностью.Окись железа (Fe2O3) буро-красного цвета применяют дляконтроля изделий с темной поверхностью. Лучшими магнитными свойствами обладаютопилки из мягкой стали. Для контроля изделий с темной поверхностью применяюттакже окрашенные порошки. Жидкой основой для смесей (суспензий) служаторганические масла. При приготовлении смеси обычно в 1 л жидкости добавляют 125—175 г порошка из окиси железа или 200 г опилок. В зависимости от магнитных свойств материала контроль можно производить по остаточной намагниченностиизделия или в приложенном магнитном поле. В первом случае порошок наносят надеталь при выключенном дефектоскопе, а во втором — при включенном. При наличиидефекта частицы порошка, оседая в зоне краев трещины, обрисовывают ее контур,т.е. показывают ее месторасположение, форму и длину. Детали, обладающие большимостаточным магнетизмом, могут длительное время притягивать к себе продуктыистирания, которые могут вызвать повышенный абразивный износ. Поэтому указанныедетали обязательно размагничивают.
Вопрос № 3. Задачи средств и классификациясистем технического диагностирования
Подсредствами технической диагностикипонимается комплекс техническихсредств для оценки технического состояния объекта контроля.
Взависимости от поставленных задач и области применения, средства техническойдиагностики можно квалифицировать по разным признакам.
Сточки зрения области применения СТД можно подразделить на штатные испециальные. Штатные СТД в основном предназначены для функциональнойдиагностики, т.е. для обычного текущего контроля технического состояния. К нимотносятся стенды, микрометрический инструмент, индикаторы, дефектоскопы,приборы для измерения различных физических величин. По назначению СТД подразделяютсяна универсальные (общего назначения) и специализированные. УниверсальныеСТДпредназначены для измерения параметров (электрического тока, напряжения,напряженности и индукции магнитного поля, спектрального анализа вибрации ишума, средства дефектации и т.д.) технического состояния ПС различногоконструктивного исполнения. СпециализированныеСТД создаются длядиагностики конкретных элементов машин, однотипных вагонов и локомотивов. СТДсостоят, как правило, из источников воздействия на контролируемый объект (притестовом методе), преобразователей, каналов связи, усилителей ипреобразователей сигналов, блоков измерения, расшифровки и регистрации (записи)диагностических параметров, блоков накопления и обработки информации на основемикропроцессорной техники, совместимой с персональным компьютером. С точкизрения мобильности СТД подразделяются на встроенные и переносные. ВстроенныеСТД компонуются в общей конструкции объекта контроля (например, датчикинагрева буксовых подшипников пассажирских вагонов) и применяются длянепрерывного контроля сборочных единиц, отказы которых угрожают безопасностидвижения поездов или техническое состояние которых может быть определено толькопри рабочих нагрузках (параметры работающего дизеля, компрессора).
ВнешниеСТДвыполняют в виде стационарных, передвижных установок, переносных приборов,подключаемых к вагону в период контроля.
Повидам диагностирования методы и средства диагностирования подразделяются на функциональныеи тестовые.Функциональные методы заключаются в измерении сигналов,возникающих при работе ПС или сборочных единиц в обычных условиях эксплуатации.При тестовом методе сигналы образуются как отражение внешнего воздействиядиагностического средства. Современные диагностические установки представляютсобой компактные комплексы специализированных ЭВМ, внутри которых предусмотренысоответствующие блоки (структура Д—У—ЭВМ).
Наметилисьдве тенденции построения СТД: в виде многопараметрических структур и систем суглубленной дешифровкой информации.
Впервом случае на объект диагностирования устанавливают по определенной схемебольшое количество различных преобразователей, с помощью которых регистрируютмного параметров для оценки технического состояния объекта. Такой подходтребует значительных затрат времени и снижает вероятность безотказной работысистемы диагностирования.
Втораятенденция заключается в установке минимального количества преобразователей, ноболее углубленном анализе получаемой информации за счет выделения сигналов —помех и полезных сигналов от контролируемого объекта, по которым принимаетсярешение о его техническом состоянии.
СовременныеСТД позволяют реализовать вторую тенденцию, при которой, несмотря на усложнениеобщей схемы диагностирования, можно достигнуть значительного сокращенияматериальных затрат при высокой достоверности контроля. Основные СТД,применяемые в эксплуатации и при плановых видах ремонта вагонов, представлены втаблице.
/>
Дляконтроля вагонов в прибывающих поездах разработана аппаратура АРМ-ОВ—автоматизированного рабочего места осмотрщика вагонов.
Планомперспективного развития вагонного хозяйства предусматривается применениевысокоэффективных безотходных технологий технического обслуживания и ремонтавагонов с широким применением автоматизированных диагностических комплексовконтроля технического состояния сборочных единиц:
—автоматизированный бесконтактный комплекс контроля колесных пар подвижногосостава на ходу «Экспресс-Профиль»;
—автоматизированный диагностический комплекс для измерения колесных пар вагоновна подходах к станции «Комплекс»;
—система определения качества загрузки вагонов;
—автоматическое устройство контроля колес и сползания буксы;
—комплексная система контроля заторможенных колес, ползунов, наваров,
выщербин,неравномерного проката, тонкомерного гребня, трещины колеса;
—система контроля открытых незафиксированных, деформированных люков и дверейгрузовых вагонов;
—автоматизированная система обнаружения вагонов с отрицательной динамикой(АСООД) на подходе к станции. Оборудование пунктов технического обслуживаниясетевого значения автоматизированными диагностическими комплексами обеспечитбезопасное проследование поездов массой до 14 тыс, тонн на увеличенных гарантийныхучастках.
Литература
1. Неразрушающий контроль в вагонном хозяйстве.Д.А. Мойкин.
2. Современные методытехнической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов подвижногосостава железнодорожного транспорта. Криворудченко В.Ф., Ахмеджанов Р.А.
3. Неразрушающий контроль в вагонном хозяйстве. Д.А.Мойкин.
4. Технология ремонта вагонов. Б.В. Быков, В.Е. Пигарев.