RU2387987C1

RU2387987C1 - Method for control of assembly quality and reliability of assembled unit

Info

Publication number: RU2387987C1
Application number: RU2009111208/28A
Authority: RU
Inventors: Валерий Викторович Васин (RU); Валерий Викторович Васин; Евгений Николаевич Емельянов (RU); Евгений Николаевич Емельянов; Александр Викторович Конаков (RU); Александр Викторович Конаков; Валерий Сергеевич Фадеев (RU); Валерий Сергеевич Фадеев; Юрий Леонидович Чигрин (RU); Юрий Леонидович Чигрин; Олег Викторович Штанов (RU); Олег Викторович Штанов; Юрий Васильевич Ободовский (RU); Юрий Васильевич Ободовский; Николай Михайлович Паладин (RU); Николай Михайлович Паладин; Сергей Павлович Мартыненко (RU); Сергей Павлович Мартыненко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Информационные Технологии"
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-04-27

Abstract

FIELD: testing equipment.

SUBSTANCE: application: to control quality of assembly and reliability of assembled unit. The invention concept is as follows: consists in the fact that resonant mechanical oscillations are excited by ultrasonic radiator in specified frequency range, including the main harmonics, resonant peaks are identified in specified frequency range, compared to reference values, at the same time reference value is additionally accepted as specified standardised resistance of electric circuit, excitation of resonant mechanical oscillations is carried out in process of assembled unit manufacturing, in process of control of electric resistance of assembled unit circuit, at the same time radiator of ultrasonic mechanical oscillations is arranged on control element of assembled unit, and control is carried out by one resonant peak, quality of assembled unit assembly and availability of defects are identified by value of variance between frequencies of resonant peak and reference ones, and by comparison of assembled unit electric circuit resistance to the reference one, reliability of assembled unit operation in process of its utilisation is detected by variance of resonant peak frequencies and reference value with absence of assembled unit electric circuit resistance control.

EFFECT: improved quality of assembled unit assembly and provision of assembled unit reliability assessment in process of operation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано для диагностики объектов при сборке по параметрам их механических колебаний, например, серийных изделий устройств контроля схода подвижного состава (УКСПС).The invention relates to non-destructive testing methods and can be used to diagnose objects during assembly according to the parameters of their mechanical vibrations, for example, serial products of rolling stock descent control devices (UKPSS).

Уровень техники контроля дефектности объекта известен из способа, заключающегося в том, что в контролируемом объекте возбуждают вынужденные колебания, изменяют частоту вынужденных колебаний до возникновения резонансных колебаний в объекте, измеряют параметры этих колебаний, в качестве которых выбирают верхнюю и нижнюю частоты, соответствующие заданной амплитуде отклика, определяют соотношение этих частот, которое используют для суждения о дефектности изделия (авторское свидетельство СССР №1552091, МКИ: G01N 29/04).The level of technology for controlling the defectiveness of an object is known from the method consisting in the fact that forced oscillations are excited in a controlled object, the frequency of forced oscillations is changed until resonant oscillations occur in the object, the parameters of these oscillations are measured, which are selected as the upper and lower frequencies corresponding to a given response amplitude , determine the ratio of these frequencies, which is used to judge the defectiveness of the product (USSR copyright certificate No. 1552091, MKI: G01N 29/04).

Однако данный способ не позволяет контролировать качество сборки с достаточной достоверностью объектов, состоящих из нескольких деталей, и оценить надежность установленных на рабочих местах.However, this method does not allow to control the quality of the assembly with sufficient reliability of objects consisting of several parts, and to evaluate the reliability of workplaces.

Известен акустический способ дефектоскопии объектов, заключающийся в том, что в контролируемом и эталонном объектах возбуждают резонансные механические колебания, определяют их параметры и по результатом сравнения параметров судят о дефектности контролируемого объекта. Отличительной чертой данного способа является то, что с целью повышения чувствительности и надежности контроля объектов малых размеров определяют число резонансных пиков контролируемого объекта в заданном частотном интервале, сравнивают с аналогичным числом для эталонного образца и по разности этих чисел судят о дефектности контролируемого объекта (авторское свидетельство СССР №655961, МПК: G01N 29/04).There is an acoustic method for defectoscopy of objects, which consists in the fact that resonant mechanical vibrations are excited in the controlled and reference objects, their parameters are determined and the result of a comparison of the parameters is used to judge the defectiveness of the controlled object. A distinctive feature of this method is that in order to increase the sensitivity and reliability of control of small objects, the number of resonant peaks of the controlled object in a given frequency range is determined, compared with the same number for the reference sample and the defect of the controlled object is judged by the difference of these numbers (USSR copyright certificate No. 655961, IPC: G01N 29/04).

Однако недостатком этого технического решения является невозможность контролировать качества сборки с достаточной достоверностью объектов, состоящих из нескольких деталей (сборочной единицы), и оценить надежность изделий, находящихся в процессе эксплуатации.However, the disadvantage of this technical solution is the inability to control the quality of the assembly with sufficient reliability of objects consisting of several parts (assembly unit), and to assess the reliability of products in operation.

Наиболее близким к заявляемому решению является способ определения дефектности объекта, заключающийся в возбуждении резонансных механических колебаний в контролируемом объекте, определении их параметров, в качестве одного из которых выбирают количество резонансных пиков в заданном частотном интервале, сравнении их с эталонными значениями, по отклонению от которых судят о наличии дефекта согласно предлагаемому решению, используют минимальную вынуждающую силу, позволяющую выявлять все значимые резонансные частоты, частоту вынуждающей силы последовательно изменяют в заданном частотном интервале, содержащем основные гармоники и несколько обертонов в серии эталонных объектов, после чего строят акустический спектр объекта - зависимость амплитуды возникающих колебаний от частоты, а резонансные пики определяют по превышению величины их добротности над пороговым эталонным значением. При этом в качестве параметров резонансных колебаний дополнительно выбирают добротность колебаний и/или собственные частоты резонансных колебаний, и/или соотношение их амплитуды (патент РФ 2308028).Closest to the claimed solution is a method for determining the imperfection of an object, which consists in exciting resonant mechanical vibrations in a controlled object, determining their parameters, one of which is the number of resonant peaks in a given frequency range, comparing them with reference values, from which deviations are judged the presence of a defect according to the proposed solution, use the minimum driving force, allowing to identify all significant resonant frequencies, forcing the frequency For it, the forces are successively changed in a given frequency range containing the main harmonics and several overtones in a series of reference objects, after which the acoustic spectrum of the object is built - the dependence of the amplitude of the arising oscillations on the frequency, and the resonance peaks are determined by the excess of their Q factor over the threshold reference value. In this case, the quality factor of the oscillations and / or the natural frequencies of the resonant oscillations, and / or the ratio of their amplitude (RF patent 2308028) are additionally chosen as the parameters of the resonant oscillations.

Недостаток данного технического решения, невозможность контролировать качество сборки с достаточной достоверностью объектов, состоящих из нескольких деталей, и оценить надежность сборочных единиц, находящихся в эксплуатации.The disadvantage of this technical solution is the inability to control the quality of the assembly with sufficient reliability of objects consisting of several parts, and to evaluate the reliability of the assembly units in operation.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении качества сборки сборочной единицы УКСПС, обеспечении минимального электрическое сопротивления электрической цепи, выявлении дефектных деталей в процессе сборки и оценке надежности УКСПС, установленных на железнодорожном пути и находящихся в процессе эксплуатации.The technical result from the use of the invention is to improve the assembly quality of the assembly unit UKPSS, ensure minimum electrical resistance of the electrical circuit, identify defective parts during assembly and assess the reliability of UKKSPS installed on the railway and in operation.

Технический результат достигается тем, что в способе контроля качества сборки и надежности сборочной единицы, в которой возбуждают резонансные механические колебания ультразвуковым излучателем в заданном частотном интервале, содержащем основные гармоники, выделяют резонансные пики в заданном частотном интервале, сравнивают их с эталонными значениями, при этом за эталонное значение дополнительно принимают заданное нормируемое сопротивление электрической цепи, возбуждение резонансных механических колебаний производят в процессе изготовления сборочной единицы, при осуществлении контроля сопротивления электрической цепи объекта, при этом излучатель ультразвуковых механических колебаний располагают на разрушающемся контрольном элементе сборочной единицы, а контроль проводят по одному резонансному пику, о качестве сборки сборочной единицы и наличии дефектов судят по величине расхождения частот резонансного пика и эталонного и по сравнению сопротивления электрической цепи сборочной единицы с эталонным, о надежности работы сборочной единицы в процессе эксплуатации судят по расхождению частот резонансного пика и эталонного при отсутствии контроля сопротивления электрической цепи сборочной единицы.The technical result is achieved by the fact that in the method of monitoring the quality of the assembly and the reliability of the assembly unit, in which resonant mechanical vibrations are excited by an ultrasonic emitter in a given frequency range containing the main harmonics, resonant peaks are isolated in a given frequency range, compared with reference values, while the reference value is additionally taken to a given normalized resistance of the electrical circuit, the excitation of resonant mechanical vibrations is carried out in the process and the preparation of the assembly unit, while monitoring the resistance of the electrical circuit of the object, while the emitter of ultrasonic mechanical vibrations is placed on the collapsing control element of the assembly unit, and the control is carried out according to one resonant peak, the assembly quality of the assembly unit and the presence of defects are judged by the magnitude of the frequency difference of the resonant peak and reference and in comparison of the resistance of the electrical circuit of the assembly unit with the reference, on the reliability of the assembly unit during operation Nations are judged by the discrepancy between the frequencies of the resonance peak and the reference in the absence of control of the resistance of the electrical circuit of the assembly unit.

Описанный выше способ позволяет контролировать качество сборки сборочной единицы УКСПС, которое устанавливается в электрическую цепь СЦБ железнодорожной станции.The method described above allows you to control the build quality of the assembly unit UKSPS, which is installed in the electrical circuit of the signaling system of the railway station.

УКСПС устанавливается на шпалах в междурельсовом пространстве и электрически изолировано от платформы и от рельсов.UKPSS is installed on sleepers in the rail space and is electrically isolated from the platform and from the rails.

Полностью в сборе устройство содержит большое количество электрических контактов (более 30 электрических соединений), которые необходимо все контролировать при сборке устройства и в процессе работы устройства. Наличие постоянной вибрации при прохождении составов повышает вероятность срабатывания цепи вследствие разрыва контактов, не связанных со сходом состава или наличием волочения тяжелых предметов.The complete assembly of the device contains a large number of electrical contacts (more than 30 electrical connections), which must be controlled during the assembly of the device and during operation of the device. The presence of constant vibration during the passage of the compounds increases the likelihood of a circuit tripping due to breaking contacts that are not associated with the descent of the composition or the presence of dragging of heavy objects.

При необходимости контроля предлагаемый способ позволяет оценить надежность УКСПС, находящихся в рабочем состоянии, тем самым избежать трудоемкой и сложной операции монтажа и демонтажа устройства.If necessary, the control of the proposed method allows you to evaluate the reliability of UKPSS in working condition, thereby avoiding the time-consuming and complex operation of mounting and dismounting the device.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором показана одна сборочная единица УКСПС (таких сборочных единиц, соединенных между собой в единую электрическую цепь, в УКСПС может быть несколько) с указанием на ней места установки ультразвукового излучателя, места электрических контактом в сборочной единице и места подключения прибора для измерения сопротивления электрической цепи сборочной единицы.The invention is illustrated in the drawing, which shows one assembly unit of the UCPSS (there can be several assembly units connected to each other in a single electric circuit) with an indication of the installation location of the ultrasonic emitter, the location of the electrical contact in the assembly unit and the connection point of the device for measuring the resistance of an electrical circuit of an assembly unit.

Способ контроля качества сборки осуществляется следующим образом.The method of controlling the quality of the assembly is as follows.

Производят сборку сборочной единицы УКСПС. После того как произведена предварительная сборка сборочной единицы УКСПС, на контрольную вставку 1 устанавливают ультразвуковой излучатель 2, а к клеммам 3 и 4 подсоединяется прибор 5 для измерения сопротивления, (например, Микроомметр Ф4104-М1). Возбуждают резонансные механические колебания ультразвуковым излучателем в частотном интервале 5-40 кГц, содержащем основные гармоники, выделяют резонансные пики в заданном частотном интервале, выбирают один резонансный пик, частота которого ближе всего совпадает с резонансной частотой, и начинают производить окончательную затяжку каждого резьбового соединения гайками. Гайкой 6 затягивают соединение между подводящей клеммой 3 и стойкой 7. Гайкой 8 затягивают соединение между стойкой 7 и контрольной вставкой 1. Гайкой 9 затягивают соединение между контрольной вставкой 1 и ударовоспринимающей планкой 10. После обтяжки всех соединений контрольной вставки 1, ультразвуковой излучатель устанавливают на другую контрольную вставку и производят действия, описанные выше. Если не удается добиться совпадения резонансных частот с эталонными значениями в некотором допустимом интервале или соответствия сопротивления электрической цепи нормируемым значениям, сборочную единицу признают не пригодной для установки в УКСПС и производят ее разборку.Build the assembly unit UKPSS. After the preliminary assembly of the UKSSPS assembly unit has been performed, an ultrasonic emitter 2 is installed on the control insert 1, and a resistance measuring device 5 is connected to the terminals 3 and 4 (for example, the Microohmmeter F4104-M1). Resonant mechanical vibrations are excited by an ultrasonic emitter in a frequency interval of 5-40 kHz containing the main harmonics, resonant peaks are isolated in a given frequency range, one resonant peak is selected, the frequency of which is closest to the resonant frequency, and the nuts are finally tightened with nuts. Use a nut 6 to tighten the connection between the input terminal 3 and the stand 7. A nut 8 to tighten the connection between the stand 7 and the control insert 1. Use the nut 9 to tighten the connection between the control insert 1 and the shock-absorbing strip 10. After tightening all the connections of the control insert 1, the ultrasonic emitter is installed on another control insert and perform the actions described above. If it is not possible to achieve the coincidence of the resonant frequencies with the reference values in a certain acceptable range or if the resistance of the electric circuit matches the normalized values, the assembly unit is deemed unsuitable for installation in the UXPS and disassembled.

В процессе эксплуатации УКСПС в контрольной вставке могут накапливаться усталостные явления, которые могут вызвать разрушение контрольной вставки, предметами свисания за пределы нижнего габарита, усилиями значительно меньше, чем те, на которые рассчитана данная контрольная вставка в исходном состоянии. В процессе вибрации может ослабнуть затяжка крепежных элементов.During the operation of the UCPSS, fatigue phenomena can accumulate in the control insert, which can cause the destruction of the control insert, with objects hanging over the lower dimension, with forces significantly less than those for which this control insert is designed in the initial state. During vibration, the fastening of the fasteners may loosen.

Контроль надежности сборочных единиц УКСПС, находящихся в эксплуатации и установленных на железнодорожных путях, производится аналогичным образом, как при контроле качества сборки, отличие состоит в том, что здесь на производят измерения сопротивления электрической цепи. Затяжку каждого болтового соединения производят в случае не совпадения резонансных частот с эталонными значениями в некотором допустимом интервале. Если данная операция, затяжка крепежных элементов, не приводит к желаемым результатам, т.е. разность резонансных частот выходит за пределы допустимой величины, то считают сборочную единицу не пригодной для дальнейшей эксплуатации.The reliability control of the UKSSPS assembly units that are in operation and installed on the railway tracks is carried out in the same way as in the control of the assembly quality, the difference is that they measure the resistance of the electric circuit here. Tightening of each bolted connection is carried out in case the resonant frequencies do not coincide with the reference values in a certain acceptable interval. If this operation, tightening the fasteners, does not lead to the desired results, i.e. the difference in resonant frequencies is beyond the permissible value, then the assembly unit is considered unsuitable for further operation.

Данный способ может быть реализован на приборах из пьезокерамики, выпускаемых электронной промышленностью.This method can be implemented on instruments made of piezoceramics produced by the electronic industry.

Claims

A control method for an assembly unit in which resonant mechanical vibrations are excited by an ultrasonic emitter in a given frequency range containing the main harmonics, isolate resonant peaks in a given frequency range, compare them with reference values, characterized in that the predetermined normalized electrical circuit resistance is additionally taken as a reference value excitation of resonant mechanical vibrations is carried out in the process of manufacturing an assembly unit in the control of electric In this case, the emitter of ultrasonic mechanical vibrations is placed on the control element of the assembly unit, and the control is carried out according to one resonant peak, the assembly quality of the assembly unit and the presence of defects are judged by the difference in the frequencies of the resonant peak and the reference frequency and by comparison of the resistance of the assembly electrical circuit units with a reference, the reliability of the assembly unit during operation is judged by the discrepancy between the frequencies of the resonant peak and the reference and the lack of control of the resistance of the electrical circuit of the assembly unit.