SU1714492A1

SU1714492A1 - Способ контрол дефектности издели

Info

Publication number: SU1714492A1
Application number: SU894759827A
Authority: SU
Inventors: Евгений Викторович Беспрозванных; Николай Михайлович Лапенко; Анатолий Михайлович Алексеев; Инна Евгеньевна Беспрозванных
Original assignee: Омский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1992-02-23

Abstract

Изобретение относитс к неразрушающему контролю и предназначено дл диагностики изделий по параметрам их колебаний. Целью изобретени вл етс повышение достоверности контрол . Дл этого возбуждают в изделии вынужденные колебани , измен ют частоту вынужденных колебаний до возникновени резонансных колебаний в изделии и измер ют параметры резонансных колебаний, в качестве которых регистрируют верхнюю и нижнюю частоты, соответствующие заданной амплитуде отклика. Определ ют отношение этих частот. Дополнительно провод т аналогичные про- звучивани в N точках и определ ют отношение верхней и нижней частот каждого из N измерений, а о дефектности издели суд т по разности максимального и минимального этих отношений. 1 ил.

Description

Изобретение относитс к неразрушающему контролю и может быть использовано дл диагностики изделий по параметрам их колебаний.

В машиностроении и в ремонтном производстве при неразрушающем контроле изделий используютс способы, позвол ющие контролировать издели по параметрам их колебаний, например метод вынужденных колебаний, который позвол ет контролировать частоту собственных колебаний издели и в зависимости от ее величины определ ть различные свойства издели и контролировать его дефектность.

Однако эти способы на позвол ют с достаточной точностью контролировать дефектность изделий, частота собственных

колебаний которых измен етс в малых пределах в зависимости от дефектов (усталостных трещин, коррозийных повреждений и т.п.).

Известен cnociod контрол дефектности издели , реализованный в устройстве Звук-107, заключающийс в том, что в изделии возбуждают вынужденные колебани , при этом задают максимальную амплитуду колебаний возбуждающей силы и производ т регулировку ее частоты до взаимодействи колебаний этой силы с собственными колебани ми издели в зоне отклика его частоты собственных колебаний , которые фиксируют по возрастанию амплитуды результирующих колебаний относительно заданной максимальной амплитуды . Определ ют параметры этих колебаний , по которым суд т о дефектности издели .

Однако этот способ также не позвол ет контролировать дефектность изделий, частота собственных колебаний которых измен етс в малых пределах в зависимости от величины дефектов, и поэтому не обладает достаточной точностью.

Наиболее близким к изобретению вл етс способ контрол дефектности издели , заключающийс в том. что в нем возбуждают вынужденные колебани , измен ют частоту вынужденных колебаний до возникновени резонансных колебаний в изделии, измер ют параметры резонансных колебаний, в качестве которых регистрируют верхнюю и нижнюю частоты, соответствующие заданной амплитуде отклика , определ ют отношение этих частот, по которому суд т о дефектности издели .

Однако известный способ не позвол ет контролировать с достаточной достоверностью дефектность изделий, закалка которых по глубине издели неоднородна.

Целью изобретени вл етс повышение достоверности контрол .

Поставленна .цель достигаетс тем, что при способе контрол дефектности издели , заключающемс в том, что в нем возбуждают вынужденные колебани , измен ют частоту вынужденных колебаний до возникновени резонансных колебаний в изделии, измер ют параметры резонансных колебаний, в качестве которых регистрируют верхнюю и нижнюю частоты, соответствующие заданной амплитуде отклика , определ ют отношение этих частот, которое используют при суждении о дефектности издели , дополнительно провод т аналогичные прозвучивани издели в N точках и определ ют отношение верхней и нижней частот каждого из N измерений, а о дефектности издели суд т по разности максимального и минимального этих отношений .

Дополнительно введенные операции позвол ют, использу меньшую разницу между максимальным и минимальным из N отношений у бездефектных изделий, чем у дефектных, с большой достоверностью контролировать дефектность изделий.

На чертеже приведены амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) бездефектного (а) и дефектного (б) изделий.

Как в процессе изготовлени изделий, так и в процессе их эксплуатации возникают дефекты, св занные в первом случае с нарушением технологии изготовлени , а во втором , например, возникаюшие из-за

усталостных повреждений, вызванных знакопеременными циклическими нагрузками (микротрещины, изломы и т.п.). Чем раньше вы влен дефект (особенно в издели х, работающих в особо ответственных узлах, например в ходовых част х подвижного состава и т.п.). тем меньше веро тность по влени аварий, обусловленных внезапным изломом эксплуатируемых изделий, например деталей подшипниковых узлов. Кроме того, вы вление дефектов в издели х на ранней стадии их образовани позволит прогнозировать остаточный ресурс издели при его ремонте на ремонтных предпри ти х. Например, в подшипниках (их детал х) возникают за счет знакопеременных нагрузок при их эксплуатации усталостные повреждени (раковины, микротрещины и т.п.) на поверхност х качени . Эти повреждени

0 обусловливают изменени структуры материала издели и в св зи с этим его свойств, например параметров колебаний, возбужденных возмущающей силой с заданной максимальной амплитудой. Если изделие

5 подвергаетс действию внешней периодической возмущающей силы, то амплитуда его колебаний определ етс величиной этой силы, упругими свойствами издели , а также соотношением частот внешней силы и

0 частоты собственных колебаний издели .

Частота собственных колебаний издели , а также ширина АЧХ при заданной амплитуде отклика определ ютс формой издели и размерами: длиной, шириной и

5 толщиной. Кроме того, ширина АЧХ зависит от моДулей упругости, плотности и коэффи- циента Пуассона контролируемого материа- « ла, а также наличи дефектов. Все.эти факторы, вли ющие на частоту собственных

0 колебаний издели , обусловливают некоторый разброс значений частоты собственных колебаний и ширины АЧХ (при заданной амплитуде отклика). При этом разброс ширины АЧХ без дефектных изделий значительно

5 меньше, чем разброс ширины АЧХ у дефектных изделий. Таким образом, разброс ширины АЧХ (при заданной амплитуде отклика) издели при воздействии возмущающей силы с заданной максимальной амплитудой

0 дл бездефектных изделий остаетс в определенных границах, значительно меньших, чем у дефектных изделий. При этом границы АЧХ можно легко определить по отношению частот колебаний возмущающей силы при

5 заданнойамплитудеотклика дл каждого из N прозвучиваиий издели . По разности между максимальным и минимальным из N отношений упом нутых частот (выбранных из измеренных параметров резонансных колебаний, соответствующих N измерени м ) можно с большой достоверностью контролировать максимальный разброс ширины АЧХ и по ней дефектность изделий (микротрещины , коррозийные повреждени , дефекты металлургического происхождени и т.п.), так как разность упом нутых отношений частот (максимальна ширина АЧХ или максимальный разброс ширины АЧХ) значительно меньше у бездефектных изделий, чем у дефектных.

При контроле изделий, закалка которых по глубине издели неоднородна, например роликов подшипников, известным способом по вл етс разброс результатов измерений (как было установлено практическими измерени ми), обусловленный неравномерностью закалки поверхностного сло по глубине. При зтом уменьшение сло закалки в некоторых местак (по диаметру ролика) давало увеличение ширины АЧХ, т.е. исправные издели , не имеющие поверхностной закалки, имеют разброс результатов измерений, обусловленный только погрешностью аппаратуры и практически в каждом из изделий параметр контрол достаточно измерить один раз. В данном случае приемлем известный способ контрол . Издели с поверхностной закал кой имеют большой разброс результатов измерений , завис щий от глубины закалки поверхностного сло в отдельных местах издели , и,чтобы проконтролировать с достаточной достоверностью, необходимо проводить идентичные прозвучиванИ издели в N точках, определ ть отношение верхней и нижней частот каждого из N измерений , а о дефектности судить по разности максимального и минимального этих отношений.

П р и м е р. Определ лась дефектность роликов подшипников, примен емых в буксовых узлах подвижного состава. Предвар ительно были проконтролированы 120 бездефектных роликов, с целью определени граничных (пороговых) значений отношений частот возмущающей силы (при заданной амплитуде отклика дл известного Способа). Кроме того, определ лось граничное значение браковки роликов по предлагаемому способу путем шестикратного Изменени положени каждого из 120 роликов и нахождени Дл каждого из них разности между максимальным и минимальным из полученных отношений граничных частот, т;е. находилс контрольный параметр - максимальный разброс ширины АЧХ при заданной амплитуде отклика. Все данные по контрольным параметрам как по известному, так и предлагаемому способам получали с помощью устройства Звук-107

и осциллографа. После получени зталонных значений контрольных параметров контролировались 2 партии дефектных и бездефектных роликов по 10 шт. в партии 5 известным способом по отношению частот колебаний при заданной амплитуде отклика и предлагаемым по разности максимального и минимального из отношений частот (при заданной амплитуде отклика) при шестикратном прозвучивании издели .

Начальные услови . Задаралась максимальна амплитуда отклика, равна 300 MB. котора контролировалась по осциллографу . Максимальна амплитуда (при резонансе) контролировалась по сближению полос индикатора устройства Звук-Ю и осциллографу . Частота колебаний определ лась по частотомеру . Вычисление отношений частот, а также их разности производилось с помощью микроЭВМ МК-46 С точностью до 7 знаков.

Пороговые значени контрольных параметров по первому и втррому способам получены после предварительного крнтррл

5 120 бездефектных роликов.

Данные контрол сведены в табл.1 и 2 (+ - ролик признан дефектным, - - дефект в ролике не обнаружен).

По данным табл. 1 и 2 видно, что пред-

0 лагаемый способ значительно повышает точность контрол .

Таким образом, сущность способа состоит в следующем. Возбуждают вынужденные колебани в изделии, измен ют частоту

5 вынужденных колебаний до возникновени резонансных колебаний в изделии, измер ют параметры резонансных колебаний,в качестве которых регистрируют верхнюю и нижнюю частоты, соответствующие заданной амплитуде отклика, определ ют отношение этих частот, провод т аналогичные прозвучивани в N точках и определ ют-отношение верхней и нижней частот каждого из N измерений, а о дефектности издели

5 суд т по разности максимального и минимального этих отношений.

Способ контрол дефектности издели по сн етс на приведенных АЧХ бездефектного (а) и дефектного (б) изделий, где дл

0 сравнени вз ты АЧХ с шириной максимальной (кривые 1) и минимальной (кривые 2) при заданной амплитуде отклика (порога). Таким образом, разброс ширины АЧХ (при заданной амплитуде отклика А), ограниченный дл ; исправного издели частотами (fi)H, (f2)H и (fi)H, (f2V значительно меньше разброса ширины АЧХ дл дефект ного издели , котора дл него ограничена частотами (fi)fl, (12)д и (fi )д, (f2)fl. Соответственно , разность максимального и минимального из отношений частот дл бездефектных изделий меньше, чем дл дефектных , т.е.

1Йд

M) (fl, № ( f)fl

Это говорит о том, что с достаточной достоверностью можно контролировать издели по разбросу ширины АЧХ при заданной амплитуде отклика, принима за контрольный параметр разность максимального и минимального из N отношений при N прозвучивани х издели .

Предлагаемый способ обеспечивает следующие преимущества.

Повышаетс достоверность контрол дефектности изделий как при их изготовлении , так и при их ремонте. Обеспечиваетс возможность автоматизации контрол при реализации его в устройстве.

Указанные преимущества обусловливают повышение эффективности нёразрушающего контрол , что позволит снизить пропуск дефектных изделий при контроле, за счет чего повысить надежность изделий при их эксплуатации.

За базовый обьект прин т способ контрол дефектности изделий, реализованный в устройстве Звук-107. Учитыва , что применение предлагаемого способа контрол

планируетс при контроле дефектов деталей подшипников подвижного состава, то при сравнении с базовым обьектом он обеспечивает следующие преимущества (за счет

повышени достоверности контрол ): снижение отказов подвижного состава в процессе эксплуатации за снижени пропуска деталей подшипников (дефектных) при их ремонте; повышение межремонтных сроков по

техническому обслуживанию и ремонту буксовых узлов; повышение безопасности движени поездов.

Claims

Формула изобретени

Способ контрол дефектности издели , заключающийс в том, что в нем возбуждают вынужденные колебани , измен ют частоту вынужденных колебаний до возникновени резонансных колебаний в изделии, измер ют параметры резонансных колебаний, в качестве которых регистрируют верхнюю и нижнюю частоты, соответствующие заданной амплитуде отклика, определ ют отношение этих частот , по которому суд т о дефектности издели , от л и чающийс тем, что, с целью повышени достоверности, дополнительно ; провод т аналогичные прозвучивани издели в N точках и определ ют отнош вние верхней и нижней частот каждого из N измерений, а о дефектности издели суд т по разности максимального и минимального этих отношений.

Таблица 1

Таблица 2

О А

S А

ЦЩ

Ш Щ(1