Ультразвуковой контроль оси колёсной пары электровоза ВЛ-10
Информация - Транспорт, логистика
Другие материалы по предмету Транспорт, логистика
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Уральский государственный университет путей сообщения
Кафедра ТКМ и химии
Ультразвуковой контроль оси колёсной пары электровоза ВЛ-10
Проверил
преподаватель
Ригмант М.Г. Выполнил
студент группы 2003 - Т - 1062
Шумаков Г.В.
Екатеринбург
2008
Содержание
1 Описание контролируемой детали
2 Сущность метода контроля УЗК
2.1 Физические основы
2.2 Пьезоэффект и пъезоэлектрические преобразователи
3 Методика работы
4 Обоснование метода
Список используемых источников
1 Описание контролируемой детали
Унифицированные колёсные пары с зубчатым колесом на удлиненной ступице устанавливаются на электровозы ВЛ60к, ВЛ80, ВЛ80к, а так же ВЛ10 и ВЛ11. Они состоят из оси, на которую с усилием 110-150 тс напрессованы колёсный центр с бандажом и зубчатым колесом. Колёсные пары должны удовлетворять требованиям ГОСТ 11018-64.
Оси изготовляют из осевой локомотивной стали Ос. Л ГОСТ 4728-72. Откованные заготовки осей нормализуют с последующим отпуском. Ось должна удовлетворять требованиям ГОСТ 3281-59. Допуск диаметра подступичной части оси подбирают по фактическим размерам сопрягаемых поверхностей колеса и оси, обеспечивающим условия запрессовки.
Рисунок 1 Унифицированная колёсная пара электровозов ВЛ60к, ВЛ80, ВЛ80к, а так же ВЛ10 и ВЛ11.
2 Сущность метода контроля УЗК
2.1Физические основы
Акустические методы контроля основаны на свойствах упругих механических колебаний, которые могут быть возбуждены в различных физических средах: твёрдых, жидких и газообразных. Упругие колебания представляют собой колебания частиц среды относительно своего положения равновесия, которые могут передаваться от одних частиц к другим т.е. такие колебания сопровождаются распространением энергии. Распространение энергии при упругих колебаниях происходит в виде волн за iёт упругих межмолекулярных связей.
В зависимости от частоты механических колебаний различают звук (механические колебания с диапазоном частот от 16 Гц до 20 кГц, воспринимающиеся человеческим ухом), ультразвук (механические колебания iастотой свыше 20 кГц) и инфразвук (механические колебания iастотой ниже 16 Гц). При контроле акустическими методами неразрушающего контроля используется, как правило, ультразвук. Упругие волны, распространяемые в среде источником ультразвука, в зависимости от своих свойств подразделяются на продольные, поперечные и поверхностные, причём поперечные и поверхностные волны могут распространяться только в твёрдых телах. Поверхностные волны могут распространяться в твёрдых телах только в поверхностном слое, глубина которого не превышает длину волны (?). Акустические параметры некоторых материалов приведены в таблице 1.
Длина волны равна пути, пробегаемому волной за время полного цикла колебаний. Это время называется периодом колебаний (Т ). Число периодов колебаний в секунду называется частотой колебаний (f). Частота колебаний с периодом колебаний связаны простой зависимостью:
f= (1)
Длина волны выражается зависимостью
? = стАвТ, (2)
где с - скорость распространения волны в данной среде.
Учитывая формулы (1) и (2) длину волны можно выразить через частоту:
?=. (3)
Эти соотношения справедливы для всех типов волн.
Величина энергии, проходящая в единицу времени через площадь 1 м2, расположенную перпендикулярно к направлению движения волны, называется интенсивностью волны I Вт/м (силой звука). Но поскольку на практике интенсивности звуковых волн изменяются в больших пределах, то для удобства их сравнения применяются относительные логарифмические единицы -децибелы (дБ). Уровень силы звука в децибелах будет:
N = 10тАвlg (4)
где I0 - некоторое пороговое значение интенсивности звуковой волны.
Важными характеристиками для ультразвукового контроля являются значения амплитуд колебаний (А) и звукового давления (Р):
Р = ртАвстАв?тАвА, (5)
где р - плотность среды;
с - скорость распространения волны;
? = 2тАв?тАвf - круговая частота колебаний.
Волновое сопротивление среды Z (Z = ртАвс) имеет большое значение при переходе ультразвуковой волны через границу раздела сред.
При прохождении ультразвуковой (УЗ) волны через границу раздела двух сред одна часть энергии волны проходит через границу, а другая отражается от неё. В этом случае интенсивность отражённой волны (Iотр) будет пропорциональна интенсивности падающей волны (Iпад) и коэффициенту отражения R:
Iотр = RтАвIпад. (6)
Коэффициент отражения в свою очередь равен разности волновых сопротивлений граничащих сред:
R = Z1 -Z2 (7)
При R=0 будет наблюдаться полное прохождение ультразвука через границу раздела сред. Чем больше различие волновых сопротивлений сред, тем большая часть энергии отразится от границы раздела сред.
На этом физическом явлении основаны все контактные методы ультразвуковой дефектоскопии. Т.к. при наличии дефекта (несплошности) всегда имеется граница раздела между материалами несплошности и изделия c R ? 0 (сталь - шлак, сталь - воздух и т.п.), то в результате на ней будет происходить отражение Уз в