CC BY
16
УДК 629.4.027.4: 620.179.162
Киреев А.Н., к.т.н., (ОАО «ХК «Лугансктепловоз») Горобченко А.Н.,к.т.н., доцент (Дон1ЗТ) Додонов В.И., ст. преподаватель (ВНУ им. В.Даля) Миронов Ю.В., студент (ВНУ им. В.Даля)
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КОЛЕСНЫХ ЦЕНТРОВ ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА УЛЬТРАЗВУКОВЫМ МЕТОДОМ ПОВЫШЕНИЕМ ДОСТОВЕРНОСТИ ОЦЕНКИ НЕСПЛОШНОСТЕЙ, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА НЕБОЛЬШОЙ ГЛУБИНЕ
Введение. При создании современного тягового подвижного состава преимущественное распространение получили составные колеса, состоящие из бандажа и колесного центра. Это связано с повышенным износом круга катания колес тяговых колесных пар, которые выполняют кроме функции качения, функцию передачи тягового усилия. При достижении предельного износа бандаж на тяговом колесе можно сменить без смены колесного центра.
При изготовлении составных колес тягового подвижного состава, применение катаных колесных центров, имеющих более высокие показатели механических свойств и меньшую неподрессоренную массу, чем литые центры [1], позволяет уменьшить динамическое воздействие на рельсовый путь и повысить коэффициент запаса прочности, тем самым повысить показатели безотказности и долговечности колесных центров в эксплуатации.
Вследствие воздействия различных факторов в процессе производства катаных колесных центров в них могут возникать дефекты типа нарушения сплошности, как внутренние та и выходящие на поверхность. Для контроля отсутствия поверхностных и подповерхностных (расположенных на глубине до 5 мм) недопустимых несплошностей применяются магнитные и электромагнитные методы неразрушающего контроля. Для контроля отсутствия внутренних недопустимых несплошностей, катаные колесные центры подвергаются диагностированию ультразвуковым импульсным эхо-методом.
Ультразвуковому контролю подвергается обод и ступица колесного центра в осевом направлении [1 - 3], а также обод и зона перехода от обода к диску в радиальном направлении [3 - 5].
В работах [2-5] представлен метод определения допустимости несплошностей обнаруженных в результате ультразвукового контроля при использовании пьезоэлектрического преобразователя П111-2,5-к12 в дальней зоне (зоне Фраунгофера) - при залегании несплошности на глубине свыше 20 мм, так как в ближней зоне (зоне Френеля) преобразователь имеет неравномерную чувствительность [6].
Цель статьи. Целью настоящей работы является разработка метода поиска и оценки, обнаруженных несплошностей расположенных на глубине 5 - 20 мм при диагностировании катаных колесных центров ультразвуковым эхо-методом.
Для решения поставленной задачи были проведены экспериментальные исследования.
Аппаратура, материалы и методика проведения эксперимента. Задачу выявления внутренних несплошностей, расположенных на глубине 5 - 20 мм можно решить применением раздельно-совмещенного пьезоэлектрического преобразователя (рсПЭП). Схема рсПЭП представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема рсПЭП: 1 - излучающий пьезоэлемент, 2 - принимающий пьезоэлемент, 3- призма, 4 - демпфер, 5 -соединительные провода, 6-корпус, 7- акустический экран
Для проведения эксперимента был изготовлен образец (рисунок 2) из обода катаного колесного центра, в котором были выполнены эталонные
отражатели в виде плоского дна цилиндрического сверления ориентированного перпендикулярно оси цилиндра диаметром 3 мм (опорный уровень оценочной чувствительности), расположенные на глубине 5, 7, 9, 12, 17 и 20 мм.
Рисунок 2 - Эскиз образца для проведения эксперимента
Для проведения экспериментальных исследований применялся ультразвуковой импульсный дефектоскоп УД 2-70 и рсПЭП П112-5-6, основная частота спектра ультразвуковых импульсов Г = 5 МГц (рисунок 3). В качестве контактной жидкости применялось масло индустриальное И-20.
В образце измерялась амплитудная характеристика ультразвуковых эхо-сигналов от искусственных отражателей. Измерение амплитудных характеристик производилось относительно амплитудной характеристики эхо-сигнала от боковой стенки в стандартном образце СО-2 (30 мм), значение амплитудной характеристики представлялось в виде: К=КИЗМ-КСО-2, где КИЗМ - амплитудная характеристика эхо-сигнала от искусственных отражателей, КСО-2 - амплитудная характеристика от боковой стенки в образце СО-2.
Рисунок 3 - Экспериментальная установка и образец для проведения
эксперимента
Результаты эксперимента и их анализ. Результаты измерения амплитудной характеристики N представлены в виде графика на рисунке 4 (кривая 1).
х, мм
0 5 10 15 20 25
Рисунок 4 - График зависимости амплитудной характеристики ультразвукового эхо-сигнала от отражателей в экспериментальном образце
от глубины залегания отражателя
Аппроксимировав экспериментальную зависимость, получаем математическую зависимость для расчета амплитудной характеристики от отражателей расположенных на глубине 5 -20 мм при использовании рсПЭП П112-5-6:
N = 201gi154 8541 е 00393602* Л V х2 0
(1)
где х - глубина залегания отражателя.
Теоретическая кривая (рисунок 4, кривая 2), рассчитанная по формуле 1, представляет собой диаграмму амплитуда-расстояние-диаметр (АРД-диаграмма) рассчитанную для рсПЭП П112-5-6 и диаметра отражателя 3 мм, предназначена для оценки допустимости несплошностей обнаруженных на глубине 5 - 20 мм при диагностировании катаных колесных центров тягового подвижного состава ультразвуковым эхо-методом. Максимальная абсолютная погрешность аппроксимации 0,43 дБ, что меньше погрешности децибельного аттенюатора дефектоскопа, которая составляет 0,5 дБ.
Выводы. Проведенные в работе исследования показали, что в существующей технологии диагностирования катаных колесных центров ультразвуковым эхо-методом отсутствует методика оценки несплошностей расположенных на глубине 5 - 10 мм.
В работе предложен метод ультразвукового контроля колесных центров на отсутствие внутренних недопустимых несплошностей, расположенных на глубине 5 - 20 мм, с применением рсПЭП П112-5-6.
Впервые получена математическая зависимость (1) для расчета и построения АРД-диаграммы по которой осуществляется оценка обнаруженных в результате ультразвукового контроля несплошностей, расположенных на глубине 5 - 20 мм.
Применение АРД-диаграммы позволяет избавиться от необходимости изготовления стандартных образцов предприятия, с присущими им недостатками [7] и тем самым уменьшить экономические затраты на диагностирование.
Список литературы
1. Киреев А.Н. Улучшение показателей качества и надежности катаных колесных центров тепловозов путем повышения достоверности ультразвукового контроля / А.Н. Киреев // Збiрник наукових праць УкрДАЗТ. - Харюв, 2004. - вип. 64. - С. 110-117.
2. Киреев А.Н. Повышение достоверности результатов ультразвукового контроля катаных колесных центров тягового подвижного состава / А.Н. Киреев // Збiрник наукових праць УкрДАЗТ. - Харюв, 2006. - вип. 76. - С. 92-99.
3. Юреев А.М. Удосконалення виготовлення та контролю колюних центрiв рухомого складу залiзниць: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.22.07 „Рухомий склад залiзниць та тяга по'1здв" / А.М. Юреев. - Харюв, 2007. -20 с.
4. Басов Г.Г. Применение АРД-диаграмм при ультразвуковом контроле в радиальном направлении катаных колесных центров локомотивов / Г.Г. Басов, В.Л. Марков, А.Н. Киреев // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - К., 2006. -№ 2. - С. 53-55.
5. Киреев А.Н. Особенности ультразвукового контроля катаных колесных центров локомотивов в радиальном направлении / А.Н. Киреев // Вюник Схщноукрашського нацюнального ушверситету iменi Володимира Даля. - Луганськ, 2006. - № 8(102). - ч. 2. -С.153-157.
6. Крауткремер Иозеф. Ультразвуковой контроль материалов. Справочник. / Йозеф Крауткремер, Герберт Крауткремер, пер. с нем. Е.К. Бухмана. - М.: Металлургия, 1991. - 752 с.
7. Басов Г.Г. Повышение достоверности диагностической операции ультразвукового контроля осей колесных пар. / Г.Г. Басов, А.Н. Киреев, А.В. Можейко, М.А. Киреева. // Ресурсозбер^акта технологи виробництва та обробка тиском матерiалiв у машинобудуванш. Збiрник наукових праць. - Луганськ, 2008. - С. 292-299.
УДК 656.085
Ломотько Д. В., д.т.н. (УкрДАЗТ) Горобченко О.М., к.т.н. (Дон1ЗТ)
ВИЗНАЧЕННЯ ФОРМИ ВИХ1ДНИХ ДАНИХ ДЛЯ МОДЕЛЮВАННЯ НЕШТАТНИХ СИТУАЦ1Й ПРИ ВЕДЕНН1
ПО1ЗДУ
Постановка проблеми. Пщвищення рiвня безпеки руху по1здв е одним з головних завдань як пращвниюв заизничного транспорту, так i науковщв. Моделювання транспортних подш дозволяе проводити всебiчний анаиз причин 1х виникнення та шляхiв зменшення 1х кшькосл i шкоди, що вони спричиняють. У зв'язку зi складнiстю i чисельнiстю факторiв, що спричиняють появи шциденлв i аварш на транспортi, завдання побудови математично! моделi аваршно! ситуаци е достатньо складним.
Анал1з до^джень i публЫацш. Питання безпеки руху постшно знаходяться в чи^ прiоритетних. 1х всебiчнi дослiдження проводять науковцi УкрДАЗТ, спещалюти Укрзалiзницi, фахiвцi транспортно! галузi СНГ [1-3]. Якщо способи аналiзу i виявлення причин виникнення транспортних подш розроблеш i широко вiдомi, то процесу моделювання
