CC BY
24
УДК 629.4.027.4: 620.179.162
Басов Г.Г.,к.т.н., доцент (ОАО «ХК «Лугансктепловоз») Киреев А.Н.,к.т.н. (ОАО «ХК «Лугансктепловоз») Додонов В.И., ст. препод. (Восточноукр. Нац. Университет им. В.Даля)
Горобченко А. Н., к.т.н., доцент (ДонИЖТ)
ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КОЛЕСНЫХ
ЦЕНТРОВ ЭЛЕКТРОВОЗОВ
В последние годы в связи с повышением темпов жизни, увеличением скоростей движения и пропускной способности на железных дорогах, требуется всестороннее развитие средств железнодорожной техники с использованием новейших достижений научно-технического прогресса. В этих условиях особое значение придается поддержанию на высоком уровне долговечности, работоспособности и безотказности элементов подвижного состава в эксплуатации.
Одним из важнейших условий обеспечения надежности элементов подвижного состава железных дорог является своевременное обнаружение и предупреждение на ранней стадии отказов и неисправностей. Для решения этой задачи применяется комплекс контрольных операций технического диагностирования. Одними из наиболее важных диагностических операций являются операции неразрушающего контроля элементов экипажной части, позволяющие осуществлять сплошной контроль технического состояния без разрушения объекта диагностирования.
В электровозах ЧС-2, ДЕ 1 и серии ВЛ в конструкции колесных пар используются литые колесные центры с удлиненной ступицей. Зона галтели втулки удлиненной части ступицы колесного центра при выпуске их из производства и в эксплуатации подвергается ультразвуковому контролю на отсутствие недопустимых несплошностей, в Украине в соответствии с [1], в Российской Федерации в соответствии с [2]. Контроль проводится ультразвуковым импульсным эхо-методом, продольными волнами на частоте 2,5 МГц. Настройка браковочного уровня чувствительности (Обр) производится на стандартном образце СО-2 или СО-3Р, путем доведения амплитуды эхо-сигнала от бокового сверления
диаметром 6 мм, расположенного на глубине 40 мм до середины экрана дефектоскопа (Goo) и добавления усиления на 34 дБ (Обр=О00+34дБ).
Целью данной работы является определение вероятности недостоверной оценки несплошностей при ультразвуковом контроле по существующей методике и выбор оптимального отражателя и уровня браковочной чувствительности для повышения достоверности результатов контроля.
Для решения поставленной задачи были проведены экспериментальные исследования. При проведении эксперимента применялся ультразвуковой импульсный дефектоскоп УД 2-70, прямой пьезоэлектрический преобразователь П111-2,5-к12-003 и стандартный образец СО-2.
Измерялась амплитудная характеристика ультразвукового эхо-сигнала от бокового сверления диаметром 6 мм, расположенного на глубине 40 мм в стандартном образце СО-2 и амплитудная характеристика донного эхо-сигнала в стандартном образце СО-2 (59 мм, 20 мкс). Было проведено 26 независимых измерений амплитуды эхо-сигнала от обоих типов отражателей разными специалистами по ультразвуковому методу контроля (аттестованными на II и III уровни квалификации). Результаты измерений представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 - Результаты измерений амплитуды А1п эхо-сигнала от отражателя (ё=6мм, И=40 мм) в стандартном образце СО-2
Амплитуда Ап Ап Агз А14 А15 А16
10 10,5 11 11,5 12 12,5
Количество измерений Шц Ш12 Ш13 Ш14 Ш15 Ш16
10 5 5 4 1 1
Таблица 2 - Результаты измерений амплитуды А2п донного эхо-сигнала (59 мм, 20 мкс) в стандартном образце СО-2
Амплитуда А21 А22 А23
2 2,5 3
Количество Ш21 Ш22 Ш23
измерений 17 7 2
Амплитуда эхо дискретностью 0,5 дБ. сигнала является величиной дискретной с
Рассчитаем вероятность р1п событий А1п и вероятность р2п событий А2п. Вероятность рассчитывается по формуле:
р=т/п, (1)
где п - общее количество измерений
Результаты расчета вероятностей представлены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3 - Вероятность р1п событий А1п
Р]] Р]2 Р]3 Р]4 Р]5 Р]6
0,39 0,19 0,19 0,15 0,04 0,04
Таблица 4 - Вероятность р2п событий А2п
Р22 Р22 Р23
0,65 0,27 0,08
Представим графически закон распределения вероятностей р1п (рисунок 1) событий А]п и вероятностей р2п (рисунок 2) событий Л2„.
11------
0,9
0,8
0.7
о.
; о,с
о о
г о,5
в;
о
Амплитуда эхо-сигнала А, дБ
Рисунок 1- Закон распределения вероятностей р]п событий А]п
1
о.з 0,8 0.7
о.
л о,С
н
о
¡Е 0,5 к о
Ф 0,4 сй
0,3 0.2 0,1 0
2 2.5 3 3,5
Амплитуда донного эхо-сигнала А, дБ
Рисунок 2 - Закон распределения вероятностей р2п событий А2п
Рассчитаем математическое ожидание дискретных случайных величин А]п и А2п. Математическое ожидание рассчитывается по формуле:
М(А)=А1р1+А2Р2+-+АпРп., (2)
где М(А]п)=10,69; М(А2п)=2,215.
Рассчитаем дисперсию дискретных случайных величин А1п и А2п. Дисперсия рассчитывается по формуле:
В(А)=М(А2)-[М(А)]2; (3)
где М(А2) = А2р + А2р2 +... + А2Рп; £^=0,5089;
^Ап)=0,1013.
Рассчитаем среднеквадратическое отклонение дискретных случайных величин А1п и А2п. Среднеквадратическое отклонение рассчитывается по формуле:
а( А) = ,[Щ). (4)
где с( 4п) = 0,7134;
с( Л2n) = 0,3182.
Истинное значение измеряемой величины амплитудной характеристики соответствует максимальной амплитуде принятого эхо-сигнала, то есть минимальному показанию децебельного аттенюатора, и соответствует:
- при определении амплитуды эхо-сигнала от бокового сверления диаметром 6 мм в стандартном образце СО-2 Аист=А]]=Ю дБ;
- при определении амплитуды донного эхо-сигнала в стандартном образце СО-2 (59 мм, 20 мкс) Аист=А2]=2дБ.
В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Точность определения амплитудной характеристики эхо-сигнала от донной поверхности в СО-2 выше чем от бокового отверстия, так как:
П(А2п)<0(А]п); с( Л2п) < <с( Лы).
2. Вероятность определения истинного значения амплитудной характеристики донного эхо-сигнала в стандартном образце СО-2 выше, чем от бокового отверстия:
Р2](событияЛ2]=Лист=2 дБ)=0,65 > р]](события А]]=Аист=Ю дБ)=0,39.
3. Вероятность недостоверной оценки несплошностей в зоне галтели втулки удлиненной части ступицы колесного центра по боковому отверстию в СО-2 выше (р2 + р3 + р4 + р5 + р6 = 0,61) чем при определении порогового значения по донному сигналу в СО-2 (р2 + р3 = 0,35).
4. Рекомендуемая схема определения порогового значения при ультразвуковом контроле колесного центра в зоне галтели втулки удлиненной части ступицы следующая:
0бр=000+К,
где Обр - пороговый браковочный уровень;
Ооо - амплитудная характеристика ультразвукового донного эхо-сигнала в стандартном образце СО-2 (59 мм, 20 мкс);
К - дополнительный коэффициент усиления, определяется из соотношения:
К = 34 - (А11-А21); К = 26 дБ.
Список литературы
1. ЦТ-0069 1нструкщя з ультразвуково! дефектоскопа вщповщальних деталей та нероз'емних вузлiв при ремонтах ТРС i МВРС. Введ. 11.07.2003р. - К.: Укрзалiзниця, 2003. - 223с.
2. ЦТэр-13/1 Инструкция по ультразвуковому контролю деталей электровозов серии ВЛ. Введ. 30.06.1999г. - М.: МПС России, 1999. - 43с.
