CC BY
90
УДК 621.86.07:620.178.1
СУЧАСНЕ ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДУ ТВЕРДОМЕТРП В ТЕХН1ЧН1Й Д1АГНОСТИЦ1 ВАНТАЖОП1Д1ЙМАЛЬНИХ МЕХАН1ЗМ1В
О.В. Сад1ло, начальник, В.Г. Макац, начальник вщдшу, О.М. Станкевич, шженер, Дорожн1й експертно-техн1чний центр ШвденноУ зал1зниц1, м. Харкчв
Анотаця. Пор1внюються результати euMipie meepdocmi металу несучих конструкцт ванта-жотдтмалъних механiзмiв стащонарними та переносними приладами. Проведено nepeeipKy ^rn^^i залежностей вигляду ai (R) = f (HB)..
Ключов1 слова: твеpдометpiя, ци^чне навантаження, нормальний закон розподшу, ^rni розподшу.
СОВРЕМЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ТВЕРДОМЕТРИИ В ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МЕХАНИЗМОВ
А.В. Садило, начальник, В.Г. Макац, начальник отдела, А.М. Станкевич, инженер, Дорожный экспертно-технический центр Южной железной дороги, г. Харьков
Аннотация. Сравниваются результаты измерений твердости металла несущих конструкций грузоподъемных механизмов стационарными и переносными приборами одной исследуемых группы. Проведена проверка устойчивости зависимостей вида ai ( R) = f (HB).
Ключевые слова: твердометрия, циклическая нагрузка, нормальный закон распределения, кривые распределения.
MODERN APPLICATION OF HARDNESS METHOD FOR LOAD-LIFTING MECHANISMS TECHNICAL DIAGNOSTICS
A. Sadilo, Chief, V. Makats, Head of Department, A. Stankevich, engineer, Road Expert Technical Center of Southern Railway, Kharkiv
Abstract. The article compares the results of hardness measurements of the metal of bearing structures of lifting mechanism by stationary and portable devices. The dependence steadiness of the form ai (R) = f (HB) has been tested.
Key words: method of hardness, cyclic loading, the normal distribution law, curves of distribution.
Вступ
Вщповщно до юнуючо1 в Укршт НД [14] вантажошдшмальш машини (дат - ВПМ) с визначеною перюдичнютю проходять експе-ртне обстеження (техшчне дiагностування), основою якого е визначення стану металу основних несучих металоконструкцш; при цьому застосування методiв руйшвного контролю (пов'язаного з вирiзанням взiрцiв) е
вкрай небажаним. Сдиною альтернативою методам руйшвного контролю е метод вим^ рювання твердосп (динамiчний або iмпедан-сний) iз застосуванням переносних приладiв.
Анал1з публжацш
Анатз лтературних джерел, проведений за сучасною науковою перюдикою («Техническая диагностика и неразрушающий конт-
роль», «Подъемные сооружения, специальная техника», «Контроль. Диагностика»), ви-явив мшмум шформаци про використання переносних приладiв-твердомiрiв для контролю стану основних несучих металоконст-рукцiй [2, 3]. У проанатзованш лiтературi вщсутне аргументоване обгрунтування мож-ливостi використання переносних прилащв iмпедансного та динамiчного принципу дп для контролю металоконструкцш та подаль-шого дослiдження мехашчних властивостей металу.
При проведеннi технiчного дiагностування об'eктiв шдвищено1 небезпеки фундамента-льним е визначення властивостей матерiалiв, з яких виготовлено основнi несучi метало-конструкци; при цьому оцiнка мехашчних властивостей повинна бути проведена з ура-хуванням змiн, якi мають мюце в процесi тривало! експлуатацп (змщнення або знемщ-нення), що графiчно показано на рис. 1 вщ-повiдно до [4, 5].
Рис. 1. Залежшсть коефiцiента вщ вели-чини коефiцiентa ^ для стал марки Ст. 3
На рис. 1 зображено залежшсть коефщента змши сВ (па) вщ коефiцiентa тренування
ТГ)
де Овтр та с^^ - тимча-
^В.ИСХ
совий опiр мiцностi тренованого та вихщно-N
го зразюв; ¿ТР = —— - коефщент тренуван-
NСР
ня, де Дср - середня кiлькiсть циктв до руйнування для даного рiвня навантаження.
Мета та постановка задачi
В роботi було необидно виявити стушнь спiвпaдiння кривих розподiлу значень, отри-маних при дослiдженнi рiзних груп ВПМ приладами рiзних принцишв ди (стацюнар-ний, iмпедaнсний та динaмiчний) та визначи-ти за результатами дослщження устaленiсть залежностей ог (Я) = /(НВ).
Використання методу твердометрп для перевiрки ВПМ, що вiдпрацювали нормативний строк
На думку aвторiв, единим можливим методом неруйшвного контролю, який може надати достатньо достовiрнi дaнi, е метод твердометрп (вимiрювaння твердостi) iз за-стосуванням прилащв нового поколiння iм-педансного та динaмiчного принципу дп (ТКР-45 НПФ «Ультракон» та ТДМ-1(2), розробленi УкрНИНК ). Цi дaнi можна отри-мати з урахуванням таких явищ як змiцнення (знемiцнення) та деградащя металу за [6, 7].
З метою перевiрки устaленостi залежностей вигляду
о (я ) = / (НВ),
(1)
авторами проведено експериментальш досль дження. В рiвняннi (1) ) - це один з пока-
зникiв мiцностi (границя текучосп оТ (0 2)
або тимчасовий ошр оВ).
Алгоритм дослщжень такий:
1. Вирiзaння заготовок з 70 ВПМ, як трива-лий час (20 - 60 роюв) знаходились в експлуатацп при циклiчному нaвaнтaженнi з коеф> цiентом асиметрп циклу р = 0,1 ^ 0,2 ;
2. Проведення випробувань заготовок на розтяг за методикою [8], з метою отримання значень оТ (0,2), оВ та вимiрювaння твердо-
стi НВ на стaцiонaрному прилащ ТШ-2М;
3. Вимiрювaння твердостi приладами ТКР-45 та ТДМ-1(2) (рис. 2) з опрацюванням результaтiв вимiрювaння, вщповщно до ви-мог [8], за методолопею непевностi вимiрю-вань зпдно з [9-11]. Результати отримано у вигщщ
НВ = НВ ± ис (НВ).
(2)
тобто знайдене для окремого елемента зна-чення НВ як визначення з п некорельованих (або п/ - кiлькостi з урахуванням кореляцш-ного доданку значень), розподшених за нор-мальним законом. Несуперечнють нормального закону розподшу до отриманих результaтiв вимiрювaнь, а саме поелемент-них вибiрок випливае iз закону великих чисел (за [12]). При цьому за кожною вибiркою (групою поелементного вимiрювaння) вста-
новлювалась вщсутшсть аномальних як 31 статистично!, так { з мехашчно! точки зору результата.
На рис. 2 зображено розподши значень твер-дост НВ металоконструкцш, вим1ряш пере-носними та стащонарними твердом1рами.
Рис. 2. Крив1 розподшу значень твердост^ вим1ряних р1зними твердом1рами: 1 -стащонарним ТШ-2М; 2 - переносним ТДМ-1(2); 3 - переносним ТКР-45
На рис. 3 показано крив1 розподшу значень границ текучосп сТ (02), на рис. 4 - крив1
розподшу значень тимчасового опору, одержат р1зними способами.
Рис. 3. Крив1 розподшу значень границ те-кучост сТ(0 2), що отримаш р1зними методами: 1- експериментальш кривц 2 -експериментальш крив1, приведет до початкових значень; 3, 4, 5 - крив1, по-
будоваш за залежностями с
Т (0,2)
=0,206х
хНВ+9 (3); сТ = 0,222 • НВ - 26 (4);
Обмеження методу, яю накладаються на результата будь-якого експерименту, таю:
- однотипшсть металу (сталь Ст.3 р1зних мо-дифшацш, 09Г2С, фасонний або листовий металопрокат без додатково! термообробки);
- одномаштшсть умов експлуатацп (коеф1-щент асиметри циклу р = 0,1 + 0,2, кшьюсть вщпрацьованих циктв навантаження N = (1,5 - 2) 105, штенсившсть навантаження) [10-13].
Рис. 4. Крив1 розподшу значень тимчасового опору сВ, що отримаш р1зними методами: 1- експериментальш кривц 2 -експериментальш крив^ приведет до початкових значень; 3, 4, 5, 6 - крив^ побудоваш за залежностями
сВ = 0,331 НВ+ 47 (3); сВ = 0,36^НВ (4); сВ = 0,35• НВ (5); сВ = 0,35^ НВ-14
Ц обмеження не е визначальними для даного класу машин, внаслщок того, що кшьюсть об'екпв (ВПМ) досягае 80 тис. по Укра!ш, 1 здебшьшого тдпадають тд щ умови.
Висновок
Проведет експериментальш дослщження дозволяють з достатньою в1ропдшстю ствер-джувати, що залежносп ) = /(НВ) мають
добру зб1жшсть з результатами прямих ви-пробувань на розтяг { можуть бути застосо-ваш для неруйшвного контролю стану ВПМ.
Л^ература
1. НПАОП 0.00-8.18-04. Порядок проведення огляду, випробування та експертного обстеження (техшчного д1агностування) машин, мехашзм1в, устаткування шд-вищено! небезпеки. - Затверджено : постанова Кабшету Мшютр1в Укра!ни вщ 26.05.2004 №687. - 10 с.
2. Карпаш О.М. Общий обзор методов оцен-
ки физико-механических характеристик металлов / О.М. Карпаш, И.А. Молодецкий, М.О. Карпаш // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. -2004. - № 2. - С. 18-22.
3. Векслер Е.Я. Неразрущающие методы кон-
троля механических свойств металла энергооборудования в процессе длительной эксплуатации по твердости с использованием современных переносных твердомеров / Е.Я. Векслер, И.В. Замеку-ла, В.Ю. Толстов, Е.В. Семешко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 2008. - № 1. - С. 39-42.
4. Иванова В.С. Ускоренный метод опреде-
ления предела выносливости / В.С. Иванова. - М. : Машиностроение, 1974. -174 с.
5. Гребенюк В.М. Надежность металлургиче-
ского оборудования (оценка эксплуатационной надежности и долговечности) : справочник / В.М. Гребенюк, В.К. Цап-ко. - М. : Металлургия, 1989. -592 с.
6. Лебедев А.А. Оценка поврежденности кон-
струкционных сталей по параметрам рассеяния характеристик твердости в нагруженном и разгруженном состоянии / А. А. Лебедев, В.П. Швец // Проблемы прочности. - 2008. - № 3. - С. 29-37.
7. Лебедев А. А. Новые характеристики де-
градации материала на стадии развития рассеянных повреждений / А.А. Лебедев // Техническая диагностика и неразру-шающий контроль. - 2008. - № 4. -С.35-45.
8. ГОСТ 8.010-99. Методика выполнения из-
мерений. Основные положения. - Взамен ГОСТ 8.010-1990. - Введ. 01-05-202.
- К. : Госстандарт Украины, 2002. - 17 с.
9. Дорожовець М.М. Опрацювання результа-
т1в вимiрювання / М.М. Дорожовець. -Львiв : Вид-во НУ «Львiвська полггех-шка», 2007. - 624 с.
10. ДСТУ 2651:2005 /ГОСТ 380-2005. Сталь
вуглецева звичайно! якосп. Марки. - На замшу ДСТУ 2651-94. - Введ. 2006-11-01.
- К. : Держспоживстандарт Украши. -17 с.
11. ГОСТ 19282-73. Сталь низколегированная толстолистовая и широкополосная универсальная. Технические условия. -Утвержден : Госстандарт СССР (24.12.1973). - Введен : 1 января 1975 г.
- М. : Государственный комитет по стандартам. - 29 с.
12. ГОСТ 585-88. Прокат сортовой и фасон-
ный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические требования. - Введен : 01.01.90. - М. : Издательство стандартов, 1988. - 9 с.
13. ГОСТ 14637-89. Прокат тонколистовой из
углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия. - Введен : 01.01.91. - М. : Издательство стандартов, 1990. - 14 с.
Рецензент: С.С. Дяченко, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надшшла до редакци 20 серпня 2010 р.
