СТАБИЛИЗАТОР АКУСТИЧЕСКОГО КОНТАКТА ПРИ

ДИАГНОСТИРОВАНИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

ПОДВИЖНОГО СОСТАВА УЛЬТРАЗВУКОВЫМ МЕТОДОМ

Киреев А.Н., к.т.н., зам. начальника центральной заводской
лаборатории (ОАО «ХК «Лугансктепловоз»)

Горобченко А.Н., к.т.н., доцент (ДонИЖТ)


Источник: http://www.nbuv.gov.ua/portal/natural/znpdizt/2009_18/8%20kireev.pdf



Растущая конкуренция на международном транспортном рынке требует от предприятий,  деятельность  которых  связана  с  эксплуатацией парка подвижного состава, целенаправленных действий, ориентированных на повышение экономической эффективности.  В  результате снижения численности парка подвижного состава до необходимого минимума в центре внимания предприятий выпускающих и эксплуатирующих подвижной состав оказались надежность и эксплуатационная эффективность локомотивов и мотор-вагонных поездов [1].
Для обеспечения качества,  надежности и эксплуатационной эффективности тягового подвижного состава в процессе изготовления и эксплуатации проводится комплекс мероприятий технического диагностирования.  Весомое место в комплексе диагностических мероприятий,  направленных на контроль технического состояния, занимают операции ультразвукового контроля элементов тягового подвижного состава на отсутствие внутренних недопустимых несплошностей.
Для ультразвукового контроля деталей в локомотивостроении наибольшее распространение получил ультразвуковой импульсный эхо-метод [2] (рисунок 1),  основанный на генерации электромагнитных высокочастотных импульсов ультразвуковым эхо-дефектоскопом, преобразовании их пьезоэлектрическим преобразователем (ПЭП)  в акустические (ультразвуковые)  импульсы,  ввода их через контактную жидкость в контролируемое изделие, отражения от дефекта типа нарушения сплошности,  обратном преобразовании ПЭП в электромагнитные колебания,  обработкой их приемо-усилительным устройством эхо-дефектоскопа,  визуализацией импульсом на экране дефектоскопа и расшифровкой специалистом неразрушающего контроля.

Структурная схема ультразвукового импульсного эхо-метода

Рисунок 1 - Структурная схема ультразвукового импульсного эхо-метода
1 – генератор; 2 – излучатель; 3 – объект контроля; 4 – приемник; 5 –
усилитель; 6 – синхронизатор; 7 – индикатор, I – зондирующий импульс,
II – эхо-импульс от несплошности,
III – эхо-импульс от донной поверхности изделия.

Одной из актуальных насущных задач, направленных на повышение достоверности результатов ультразвукового контроля,  является  вопрос стабилизации акустического контакта между ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем и поверхностью объекта контроля (ОК), через которую вводится ультразвуковая волна. Особое  значение это имеет при контроле элементов подвижного состава цилиндрической формы в радиальном направлении. 
При ультразвуковом контроле цилиндрических деталей с малым диаметром кривизны (50-150мм),  вследствие  углового  перемещения ПЭП (рисунок 2), возникает сложность в стабилизации акустического контакта.

Угловые перемещения ПЭП на поверхности ОК

Рисунок 2 - Угловые перемещения ПЭП на поверхности ОК
1 – ПЭП, 2 – ОК.

Известен способ стабилизации акустического контакта между ПЭП и ОК применением съемных призм [3],  выполненных из органического стекла,  с радиусом вогнутой части контактной поверхности соответствующей радиусу контролируемого изделия (рисунок 3).

Применение съемных призм для стабилизации акустического контакта

Рисунок 3 - Применение съемных призм для стабилизации акустического контакта
1 – ПЭП, 2 – призма, 3 – ОК.

Недостатками применения съемных призм являются следующие факторы:
- необходимость в изготовлении множества призм с разными контактными радиусами, для контроля объектов разного диаметра;
- необходимость смены призмы при переходе к  контролю другого диаметра;
- потеря энергии ультразвуковой волны на границе ПЭП – призма;
- потеря энергии ультразвуковой волны на границе призма – ОК.
Была поставлена цель поиска конструкции устройства, позволяющего стабилизировать акустический контакт и исключить недостатки съемных призм.
Авторами предложено конструктивное решение стабилизатора акустического контакта (САК) (рисунок 4).

Стабилизатор акустического контакта

Рисунок 4 - Стабилизатор акустического контакта
1 – ПЭП, 2 – САК, 3 – ОК.

Применение САК позволяет исключить изменения акустического контакта, вследствие угловых перемещений ПЭП на поверхности ОК. САК не обладает недостатками съемных призм и предназначен для диагностирования ультразвуковым импульсным эхо-методом элементов подвижного состава железных дорог цилиндрической формы диаметром 50 – 150 мм.

Список литературы

1. Харламов П.О. Способи визначення показників надійності нових маневрових тепловозів //  Перспективи розвитку рухомого складу залізниць:  Зб.  наук.  праць. – Харків: УкрДАЗТ, 2006. – Вип.. 76. – С. 104-113.
2. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. Изд. 2-е испр. и доп. / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2003. – 656с.
3. Ермолов И.Н.  Теория и практика ультразвукового контроля. /  М.: Машиностроение, 1981. – 240с.