Курсовая работа: Ультразвуковой контроль ближней подступной части оси колесной пары

Величиной углов отражения и преломления плоских ультразвуковых волн подчиняются закону Снеллиуса только в том случае, если поверхность раздела сред является зеркально-плоской. Однако на практике таких поверхностей нет. Чистота их обработки определяется средним размером высоты шероховатостей. Поверхность может считаться «акустически зеркальной», если размер длины волны в несколько раз превышает уровень шероховатости. Если же размеры шероховатости соизмеримы с длиной волны, то поверхность считается диффузной, т.е. когда отраженные и преломленные волны случайным образом рассеиваются в различных направлениях.

1.4 Излучатели и приемники ультразвуковых волн

Пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП) служат для излучения и приема акустических (ультразвуковых) волн в контролируемой среде.

Основной элемент ПЭП – пьезопластина 1, которая приклеена с одной стороны к демпферу, а с другой – к протектору 3. В реально существующих ПЭП пьезопластина (ПП) выполнена круглой или прямоугольной формы из пьезокирамики типа ЦТС-19 (цирконата титана свинца). На обе поверхности ПП нанесены тонкие слои серебра 4, к которым присоединены электроды 5 (рисунок 6,а). Демпфер в ПЭП служит для подавления паразитных колебаний, укорочения длительности импульса колебаний и повышения механической прочности ПП. Протектор предназначен для защиты ПП от механических повреждений, обеспечения электрического согласования с выходом генератора и акустического контакта.

а б в

Рисунок 6 – Схема пьезоэлектрического преобразователя

Работа ПЖП основана на явлениях обратного (при излучении) и прямого (при приеме) пьезоэффектов, суть которых состоит в следующем. Если ПП сдавливать или разжимать, то на ее поверхностях возникают электрические заряды, полярность которых определяется направлением действия сжимающих или растягивающих сил. Величина заряда прямо пропорциональна силе, т.е. амплитуде упругой волны. Это прямой пьезоэффект и используется для приема акустических колебаний (рисунок 6,в). Пьезоэффект – явление обратимое, т.е. если на пластину подавать электрическое напряжение, то в зависимости от его полярности пьезопластилина будет сжиматься или разжиматься. Это обратный пьезоэффект, используется для излучения акустических колебаний. Например, если на пьезопластину подавать переменное электрическое напряжение, то она, деформируясь в поперечном направлении, будет как бы «колотить» по поверхности ОК, создавая эффект работы «поршня» и возбуждая при этом в ОК продольные волны (рисунок 6, б).

2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА УЛЬТРАЗВУКОВОГО

НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Существует множество ультразвуковых дефектоскопов, такие как УД2-12, УД2-70, УДС2-32 и д. р. На железнодорожном транспорте имеют право использования только те дефектоскопы, которые разрешены в соответствующей документации. В данной работе был выбран ультразвуковой дефектоскоп УД2-102, так как он разрешен документацией. Он является одним из последних достижений отечественной промышленности и по своим функциональным возможностям превосходит, такие дефектоскопы УД2-12 И УДС2-32. А также этот дектооп нашел боле лушее применение на предприятиях железнодоржного транспорта.

2. 1 Дефектоскоп УД2-102

Дефектоскоп УД2-102 отличается достаточно гибкой системой программирования операций контроля на базе типовых вариантов, надежностью в эксплуатации, удобством управления и набором дополнительных сервисных функций. Пеленг является наиболее удобным и информативным дефектоскопом, позволяет повысить производительность за счет использования типовых настроек, создания, запоминания их. Эффективность операций по контролю колесных пар определяется уровнем подготовки операторов и качеством аппаратуры, применяемой для контроля.

Дефектоскоп предназначен для ультразвукового контроля осей и ободьев колесных пар, других деталей грузовых и пассажирских вагонов при плановых видах ремонта и освидетельствовании колесных пар в вагонных депо.

«Пеленг» может использоваться для проведения контроля на железнодорожном транспорте, в метрополитенах; на предприятиях городского электротранспорта и других отраслях.

С помощью дефектоскопа обеспечивается ультразвуковой контроль в вагонных депо, вагоноремонтных (вагоностроительных) заводах (далее - заводы) и других объектах.

Дефектоскоп предназначен для выявления дефектов типа нарушения сплошности (трещины, поры и др.) с измерением и регистрацией в памяти дефектоскопа характеристик выявленных дефектов (амплитуда отраженного сигнала и координаты) при контроле вручную и (или) с использованием устройств сканирования в соответствии с типовыми вариантами работы или предварительно созданных и запомненными настройками.

Рисунок 7 - Лицевая панель дефектоскопа УД2-102

В дефектоскопе предусмотрено:

• типовое представление результатов ультразвукового контроля (А-развертка) и визуализация контролируемого сечения элемента колесной пары (В- и W-развертки);

• энергонезависимая память для созданных настроек и записанных результатов контроля (протоколов);

• возможность создания и сохранения в памяти дефектоскопа блоков этапов (для реализации многоэтапного контроля);

• ведение и сохранение в памяти дефектоскопа отчетов о проведении контроля однотипных изделий (например, колесных пар);

• применение эхо и зеркально-теневого методов (ЗТМ) ультразвукового контроля, а также всех необходимых частот ультразвуковых колебаний (УЗК), позволяющих надежно выявлять дефекты в элементах колесных пар;

• использование автоматической регулировки усиления (АРУ) для контроля осей и ободьев колес;

• существенное упрощение процедуры создания настроек, а также повышение их достоверности благодаря наличию типовых вариантов работы;

• возможность подключения дефектоскопа к типовой ПЭВМ.

Методы ультразвукового контроля, реализованные в дефектоскопе: