Анализ ультразвуковой дефектоскопии осей колесных пар вагонов

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Введение

Технология вагоностроения и ремонта является наукой, которая изучает сущность, взаимосвязь, развитие многочисленных и разнообразных технологических процессов, используемых при изготовлении и ремонте вагонов в целом, их сборочных единиц и деталей.

Сложны и многообразны процессы изготовления и ремонта вагонов. Для их осуществления требуются значительные затраты труда и времени, необходимы различное технологическое оборудование и оснастка.

Технология вагоностроения в современных условиях базируется на применении большого числа разнообразных технологических процессов (механических, электрических, электрохимических, акустических, химических, термических и др.) и на их комплексной механизации и автоматизации.

Развитие технического уровня конструкций новых вагонов осуществляется в направлении повышения их прочности и надежности, соответствующем условиям современной эксплуатации.

Для повышения качества ремонта и надежности вагонов большое значение имеет уровень технологии вагоноремонтного производства. Поэтому предусмотрены внедрение на вагоноремонтных предприятиях прогрессивных технологических процессов восстановления деталей и сборочных единиц вагонов, повышение уровня требований к соблюдению технологической дисциплины.

Главное направление развития современного вагоноремонтного производства состоит в его дальнейшей индустриализации, основой которой служит система машин, обеспечивающая комплексную механизацию и автоматизацию технологических процессов ремонта вагонов и производства запасных частей.

Основной путь повышения уровня механизации и автоматизации вагоноремонтного производства - применение методов и технических средств программного управления.

Намечаются перспективные направления дальнейшего развития технологии вагоностроения и ремонта вагонов: составление математического описания всех звеньев технологического процесса для получения их точных аналитических соотношений и взаимосвязи; использование цифровой вычислительной и аналоговой техники на всех этапах проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта вагонов, что позволит быстрее и эффективнее решать задачи рационального построения, внедрения и выполнения технологических процессов.

В связи с этим большое значение имеет типизация технологических процессов на основе унификации объектов производства и дальнейшего внедрения стандартизации в вагоностроении и вагоноремонтном производстве.

В расчетно-графической работе дается анализ ультразвуковой дефектоскопии осей колесных пар вагонов. Приводится обоснование выбранного технологического процесса, и делаются необходимые технико-экономические расчеты.

1. Назначение осей колесных пар и их роль в безопасности движения поездов

Вагонная ось - это элемент колесной пары, на котором укрепляются колеса. Она представляет собой стальной брус круглого, переменного по длине поперечного сечения. Вагонные оси различаются: размерами основных элементов - в зависимости от значения воспринимаемой нагрузки, формой шейки оси, формой поперечного сечения - сплошные или полые. Кроме этих признаков, определяющих конструкцию, оси классифицируются: по материалу, способу изготовления, способу торцового крепления подшипников качения - корончатой гайкой или шайбой.

У вагонной оси имеются две шейки, предподступичные и подступичные части, а также средняя часть оси. Для снижения концентрации напряжений в местах изменения диаметров оси делают плавные переходы - галтели, выполненные определенным радиусом. Снижение концентрации напряжений, вызванных посадкой деталей подшипников качения, достигается разгружающей канавкой, расположенной у начала задней галтели шейки оси.

Оси для роликовых подшипников по концам шеек имеют нарезную часть для навинчивания корончатой гайки. Кроме того, на каждом торце таких осей имеется паз с двумя отверстиями, в которых выполнена нарезка. Паз дает возможность поставить стопорную планку, которая крепится двумя болтами. В вагонных осях с креплением подшипников качения при помощи шайбы в торцах осей делаются отверстия с нарезкой. Такое крепление может быть выполнено в двух вариантах: при помощи трех или четырех болтов.

Нестационарный режим нагружения при вращении колесной пары вызывает в оси знакопеременные напряжения с амплитудами изменяющейся величины, что требует применения специальных мер, повышающих предел выносливости осевой стали. К таким мерам относятся, обточка средней части оси и упрочнение всей поверхности оси тем накатки роликами, а также контроль оси ультразвуком или другими методами дефектоскопии.

В качестве материала для изготовления вагонных осей применяется: для вагонов основных типов сталь ОсВ, для вагонов электропоездов - сталь ОсЛ. Гарантийный срок эксплуатации осей установлен 8,5 лет, а срок службы - 15 лет. Химический состав: углерода 0,40-0,48; марганца 0,55-0,85; кремния 0,15-0,35; фосфора не более 0,04; серы не более 0,045; хрома не более 0,3; никеля не более 0,3; меди не более 0,25%.

После обработки методами ковки, штамповки, винтовой прокатки или радиально-ротационным горячим деформированием черновые оси подвергают нормализации или нормализации с дополнительным отпуском. Механические свойства термически обработанных осей из стали марки ОсВ должны соответствовать следующим данным: временное сопротивление при растяжении (580-595)МПа, относительное удлинение не менее 21%, ударная вязкость 0,6 МДж/м2 .

В осях не допускаются: флокены, ликвация, пузыри, расслоения, трещины, плены, рванины, инородные металлические и неметаллические включения, следы усадочных раковин и рыхлость. На окончательно обработанной поверхности осей не допускаются черновины, волосовины и забоины. Видимые невооруженным глазом продольные мелкие риски на подступичной части оси глубиной не более 0,03 мм должны быть плавно зачищены вдоль оси.

Оси колесных пар - наиболее ответственные узлы вагонов, от их исправного состояния во многом зависит безопасность движения поездов и работоспособность вагона. Поэтому они должны удовлетворять определенным требованиям: обладать достаточной прочностью, износостойкостью, иметь небольшую массу для снижения тары вагона и уменьшения динамического воздействия на верхнее строение пути, а также обладать некоторой упругостью для смягчения динамических сил, возникающих при движении вагона. В соответствии с ПТЭ запрещается выпускать в эксплуатацию и допускать к следованию в поездах вагоны с трещиной в любой части оси колесной пары, а также при наличии следующих износов и повреждений осей колесных пар:

а)протертости средней части оси глубиной более 2,5 мм;

б)следов контакта с электродом или электросварочным проводом в любой части оси.

Эскиз оси колесной пары с изображением основных размеров представлен на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 - Эскиз оси колесной пары

2. Эскиз оси колесной пары с указанием действующих сил и вызываемых этими силами неисправностей и повреждений

Безопасность движения подвижного состава в большой степени зависит от надежности оси колесной пары, которая характеризуется способностью безотказной ее работы в сложных условиях эксплуатации. Надежность зависит от качественных параметров оси колесной пары и ее напряженного состояния, возникающего под влиянием действующих нагрузок, которые приводят к появлению дефектов. На ось колесной пары оказывают воздействие внешние переменные статические и динамические нагрузки и постоянно действующие, силы, обусловленные посадками с натягом колес на подступичные части и роликовых подшипников на шейки осей. Во время движения ось колесной пары нагружается пространственной системой сил, изменяющихся по величине и времени. Основная составляющая сил - вертикальная нагрузка на шейки оси - зависит от массы брутто вагона. Статическая нагрузка на ось составляет в среднем 180 - 220 кН. При вписывании вагона в кривую на ось колесной пары действует центробежная сила от боковин тележки, которая достигает 50 кН. Дополнительно ось колесной пары нагружается ветровой нагрузкой с удельным давлением ветра на боковую стенку вагона до 500 Н/м2. В результате извилистого движения колесной пары в рельсовой колее в местах контакта колес с рельсами возникают силы трения, вызывающие изгиб колеса. Силы, возникающие при торможении в результате трения между колодками и колесами, вызывают дополнительное нагружение осевых шеек от 20 до 60 кН, а также создают вращающий момент, стремящийся повернуть колесо на оси. Схема основных сил, действующих на ось колесной пары, представлена на рисунке 2.1.

Р1,Р2 - вертикальные силы; Н1,Н2 и Н - боковые силы; РИ1,РИ2 и РИС - вертикальные инерционные силы; МЛ,МП - моменты, получаемые при удалении колес; RС,RD - вертикальные реакции в опорах оси; 2s - расстояние между кругами катания колес; 2b - расстояние между точками приложения вертикальных расчетных сил Р1 и Р2; е1,е2 - расстояние между точками приложения сил Р1 и РИ1, Р2 и РИ2; l - расстояние от точки приложения силы РИС до вертикальной оси симметрии оси.

Рисунок 2.1 - Схема сил, действующих на ось колесной пары.

Цикл эксплуатационного нагружения колесной пары характеризуется периодическим резким скачком амплитудных напряжений в ее элементах при прохождении стыков, крестовин и неровностей на рельсах, а также от воздействия неровностей на поверхности катания колес.

Большое влияние на условия работы колесных пар оказывают возрастающие скорости движения поездов. Увеличение скоростей приводит к динамическим перегрузкам колесных пар и появлению высокочастотных колебаний на участках с большой жесткостью пути. В зимних условиях силы взаимодействия пути и подвижного состава особенно возрастают.

Комплекс вертикальных, горизонтальных, боковых и тормозных сил, действующих на колесную пару, вызывает сложное напряженное состояние оси и колес. Наиболее напряженными сечениями оси являются подступичные части, на которые напрессовывают ступицы колес, а также шейки в местах напрессовки роликовых подшипников. Напряженное состояние материала в зоне напрессовок характеризуется объемным характером в результате действия изгибающего момента, воспринимаемого осью, сил контактного давления от ступицы колеса и сил трения вследствие явлений сдвига при напрессовке колеса на ось. Контактные давления, а также напряжения от изгибающего момента распределяются по длине подступичной части неравномерно, концентрируясь вблизи торцов ступицы. На знакопеременные напряжения, действующие в оси от внешней нагрузки, накладываются остаточные напряжения от технологической обработки и от напрессовки в зоне сечений, ограничивающих посадку с натягом. Высокая эксплуатационная напряженность осей приводит к образованию различных дефектов, чаще всего усталостного происхождения.

Образование дефектов и скорость нарастания износов колесных пар зависят от многих факторов: условий эксплуатации, химического состава и механических свойств осевой и колесной сталей, характеристик рельсов и тормозных колодок, размеров колесной пары, качества формирования и ремонта ее, содержания ходовых частей вагона, времени года и климатических условий.

В процессе изготовления, эксплуатации и ремонта могут возникать следующие виды неисправностей и повреждений:

- задиры и риски на шейках и предподступичных частях;

- конусообразность шейки или предподступичной части более допускаемой;

- овальность шейки или предподступичной части более допускаемой;

- радиусы галтелей менее допускаемых;

- протертость на средней части - углубление от трения деталей тормозной рычажной передачи более допускаемого;

- трещины на цилиндрических поверхностях шеек и предподступичных частей;

- трещины в галтелях шеек и предподступичных частей;

- трещины в подступичной части;

- трещины на средней части;

- излом шейки от перегрева;

- излом оси от развития трещин;

- цвета побежалости на шейке;

- сварочные ожоги;

- наклеп (намины) на шейке от кольца роликового подшипника;

- забоины и вмятины более допускаемых размеров;

- изогнутость оси;

- разработка центрового отверстия;

- неисправность торцового крепления;

- коррозия, волосовины и другие дефекты в любой части оси, кроме указанных выше.

3. Объем, характер и методы ультразвуковой дефектоскопии оси колесной пары

3.1 Общие сведения

ось колесный пара дефектоскопия

На железнодорожном транспорте чаще всего приходится встречаться с трещинами, возникающими в деталях в процессе их эксплуатации. Эти трещины возникают из-за усталостных явлений в металлах, находящихся длительное время под воздействием знакопеременных нагрузок. Усталостные трещины, развивающиеся с поверхности детали, называют поверхностными, чем подчеркивают их отличие от трещин глубинных (внутренних). Дефекты в ответственных деталях вагонов могут повлиять на безопасность движения поездов, поэтому при наличии в деталях опасных трещин их нельзя допускать к эксплуатации. Поверхностные трещины в начальной стадии развития в большинстве случаев не обнаруживаются визуальными методами контроля. Поэтому для определения трещин пользуются более совершенным методом - методом ультразвуковой дефектоскопии.

Ультразвуковая дефектоскопия применяется для контроля: подступичных частей оси при полном освидетельствовании у колесных пар для подшипников качения, не требующих ремонта со сменой элементов; шеек и предподступичных частей осей для роликовых подшипников -- при полном освидетельствовании колесных пар без снятия внутренних и лабиринтных колец с цилиндрическими роликовыми подшипниками на горячей посадке и без снятия лабиринтных колец с роликовыми подшипниками на втулочной посадке; осей с целью проверки прозвучиваемости их у вновь сформированных колесных пар.

Ультразвуковые методы контроля основаны на свойстве ультразвуковых волн отражаться от неоднородностей в среде, по которой они распространяются, или поглощаться этой средой. Достоинствами ультразвуковых методов является возможность контроля внутренних и закрытых зон изделий, возможность автоматизации расшифровки результатов контроля, а недостатками их являются необходимость «акустического контакта» преобразователя (искателя) с контролируемым изделием, а также трудности его применения для контроля изделий с грубыми, неочищенными поверхностями и неоднородной структурой. В качестве излучателя и приемника ультразвуковых колебаний применяют пластины (пьезоэлементы) из титаната бария или цирконата титаната свинца, способные преобразовывать подводимое к ним электрическое напряжение в механические колебания, которые передаются в контролируемую деталь. Все необходимое для работы пьезопластины собрано в отдельном блоке, называемом искателем. Для контроля колесных пар применяют прямые (плоские) и наклонные (призматические) искатели. Каждый искатель содержит пьезопластину, демпфер, протектор, катушку индуктивности, провода, подводящие напряжение от штепсельного гнезда к пьезопластине, и корпус. Для надежного акустического контакта между протектором и поверхностью контролируемой детали вводится прослойка масла. Напряжение в виде коротких импульсов подается на пьезопластину, вызывая ее колебания. Упругие волны от пьезопластины проходят с одной стороны к демпферу, а с другой - через протектор и прослойку масла в деталь.

Ультразвуковые колебания от прямых искателей проходят в глубь контролируемой детали перпендикулярно той поверхности, через которую они вводятся, а от наклонных искателей - под углом к поверхности. Если искатели служат для формирования и приема ультразвуковых колебаний, то все другие функции (подача напряжения на пьезопластины для возбуждения ультразвуковых колебаний, индикация принятых ультразвуковых колебаний и т. д.), необходимые для дефектоскопирования деталей, выполняются другими блоками дефектоскопов.

3.2 Методы ультразвуковой дефектоскопии

Разнообразие задач, решаемых ультразвуковыми дефектоскопами при неразрушающем контроле металлоизделий, привело к разработке и использованию целого ряда различных методов. Наиболее широкое применение в практике ультразвуковой дефектоскопии находит импульсный эхо-метод и метод звуковой тени (последний называют также теневым методом). Применяют также резонансный метод, метод акустического импеданса, метод свободных колебаний и метод акустической эмиссии.

Теневой метод (рисунок 3.1) одним из первых стал применяться для ультразвукового контроля металлоизделий. Излучатель ультразвуковых волн И, деталь и приемник П образуют «акустический тракт». Решение о состоянии проверяемой детали выносится по уровню принятого сигнала U (на электродах приемного искателя П). Если на пути ультразвуковых волн от излучателя до приемника нет препятствий (несплошностей), отражающих или рассеивающих ультразвуковые волны, то уровень принятого сигнала максимален. Этот уровень резко уменьшается или падает почти до нуля, если в детали есть несплошность Д. Решение выносится при соблюдении требований к условиям акустического контакта обоих искателей с деталью. Как видно из рисунка 3.1, зеркально-теневой метод в принципе не отличается от теневого и удобен лишь тогда, когда к детали имеется односторонний доступ. Перед проведением контроля теневым методом требуется настройка усилителя принятых сигналов. Настройку, или «юстировку», выполняют на бездефектном образце. При этом показание регистрирующего прибора (например, стрелочного указателя) устанавливается на максимальное деление шкалы (100%). Излучение ультразвуковых волн может производиться в непрерывном и импульсном режимах.

Серьезным недостатком теневого метода являются значительные погрешности показаний прибора, регистрирующего уровень принятого сигнала, из-за нестабильности акустического контакта обоих искателей с контролируемой деталью. Кроме того, теневой метод не дает информации о расположении (координатах) и виде обнаруженной несплошности. По этим причинам этот метод в дефектоскопии деталей железнодорожного транспорта имеет лишь ограниченное применение.

а - теневой метод; б - зеркально-теневой метод

Рисунок 3.1 - Разновидности теневого метода ультразвуковой дефектоскопии

Широко используют на железнодорожном транспорте эхо-импульсный метод. В этом случае применяют один искатель, который излучает и принимает ультразвуковые волны. От искателя 4 (рисунок 3.2) периодически исходят короткие ультразвуковые импульсы, которые распространяются по контролируемой детали 5, В промежутке между импульсами искатель принимает отраженные от дефектов 6 и различных стенок детали 5 ультразвуковые волны. При нормальном падении волн, когда стенки детали параллельны (рисунок 3.2, а), на экране дефектоскопа возникают сигналы 2 от дефекта 6 и сигналы 3 от противоположной стенки. При наклонном падении ультразвуковых волн (рисунок 3.2, б) на экране дефектоскопа в общем случае появляется только сигнал 2 от дефекта 6. Наличие дефекта определяют по появлению сигнала на экране дефектоскопа, а глубину залегания его - по времени прохождения ультразвука. Эхо-импульсным методом обнаруживают дефекты меньших размеров.

1 - начальный сигнал; 2 - сигнал от дефекта; 3 - донный сигнал; 4 - прямой искатель; 5 - деталь; 6 - дефект; 7 - наклонный искатель

Рисунок 3.2 - Эхо-импульсный метод

3.3 Технология ультразвуковой дефектоскопии осей колесных пар

Для ультразвуковой дефектоскопии осей колесных пар используют следующие основные технологические приемы:

а) сквозной контроль продольными ультразвуковыми волнами путем их ввода с торца оси с помощью прямого ультразвукового искателя; при этом может быть проверена ближняя к точке ввода шейка оси и удаленные от нее подступичная часть и половина средней части оси;

б) контроль продольными волнами путем их наклонного ввода с торца с помощью наклонного искателя с малым углом падения (6--8°); при этом проверяется ближняя к точке ввода подступичная часть с более высокой чувствительностью, чем при первом приеме;

в) контроль поперечными волнами путем их наклонного ввода с цилиндрической поверхности оси с помощью наклонного искателя с углом падения порядка 37 - 40°. Этот метод используется, как правило, лишь при подтверждении дефекта, обнаруженного одним из первых двух методов, поскольку он, хотя и более чувствителен, требует больших затрат времени. Таким образом, каждая ось проверяется не менее чем двумя типами искателей: прямым искателем 0° и призматическим 6° (8°) или 37° (40°).

Подступичные части осей для роликовых подшипников контролируют прямым и призматическим 37°-ным искателями со стороны шеек и со стороны средней части оси. Оси типов РУ1 и РУ1Ш дополнительно контролируют без снятия внутренних колец подшипников в наружной и внутренней зонах подступичной части искателем 37° (40°), который устанавливают на среднюю часть оси. Признаками для браковки оси является одиночный импульс в зоне контроля, превышающий уровень помех в несколько раз (при условии, что помехи в зоне контроля будут не выше 5 - 10 мм), а также непрозвучиваемость оси, т. е. отсутствие донного отражения и отражения от дальней галтели при прямом искателе.

Контроль осей колесных пар методом сквозного прозвучивания прямым искателем осуществляется обязательно с обоих торцов при проверке осей всех типов. Этот метод применяют для выявления опасных поперечных трещин и других скрытых дефектов в любой части оси, а также для браковки осей с крупнозернистой структурой.

Оси колесных пар, у которых не обнаруживаются донное отражение и отражения от галтелей (это показывает на большое поглощение ультразвука, вызванное крупнозернистой структурой металла), являются «непрозвучивающимися». Колесные пары с такими осями подлежат расформированию для проверки подступичной части оси магнитным методом при условии, если со дня последнего формирования они находились в эксплуатации более восьми лет. Подступичные части «непрозвучивающихся» осей со сроком эксплуатации до восьми лет должны быть проверены призматическим искателем 37° (40°) со стороны шейки и со стороны средней части оси. При отсутствии сигналов, отраженных от поверхности посадки и граней ступицы (что свидетельствует о непрозвучиваемости контролируемого участка оси), колесные пары подлежат расформированию.

Контроль на заводах необточенных осей с целью проверки структуры металла (размера зерна) и обнаружения внутренних пороков производят с каждого торца оси. При изготовлении осей или осевых заготовок колесных пар следует производить проверку структуры их стали методом прозвучивания таким образом, чтобы донное отражение в оси или ее заготовке по высоте было не ниже отражения в эталонном бруске при том же положении регуляторов дефектоскопа. Если оно ниже, то ось бракуют и направляют на дополнительную термообработку.

Выполнение ультразвукового контроля оси колесных пар с применением различных искателей, а также настройка дефектоскопов и расшифровка осциллограмм при дефектоскопировании различных зон оси, описанные в руководстве, требуют определенных навыков и опыта у исполнителей.

4. Технически обоснованная норма времени на ультразвуковую дефектоскопию оси колесной пары

Методы установления норм времени, применяемые на практике, зависят от характера и типа производства. Применяются два метода нормирования труда:

- аналитический исследовательский метод;

- суммарный или опытно-статистический.

Первый метод предусматривает установление нормативных затрат времени на основе глубокого анализа элементов, составляющих операцию.

Второй метод нормирования предусматривает установление опытно-статистических норм времени без анализа технологических операций и определения затрат по составным частям нормы.

Технически обоснованная норма времени рассчитывается на основе следующих предпосылок:

- исходя из уровня производительности труда рабочего соответствующей квалификации, превышающей средний уровень производительности рабочих на данных работах, но не являющейся оптимальной;

- разработки наиболее рационального технологического процесса при использовании производительного исправного оборудования и инструмента, наиболее высокопроизводительных и экономически целесообразных режимов;

- применение рациональной организации рабочего места и его обслуживание;

- использование прогрессивных нормативных материалов по труду.

Технически обоснованная норма времени состоит из нормы подготовительно-заключительного времени и нормы штучного времени .

,(4.1)

В норму штучного времени входят:

- оперативное время , состоящее из основного времени и вспомогательного времени , =15 мин;

- время обслуживания рабочего места

,(4.2)

мин;

- время на отдых и личные надобности

,(4.3)

мин.

Следовательно, в общем случае норма штучного времени:

,(4.4)

мин.

5. Эскизы и характеристики оборудования и приспособлений, необходимых для осуществления ультразвуковой дефектоскопии оси колесной пары

Каждую ось колесной пары независимо от ее типа проверяют не менее чем двумя ультразвуковыми способами с применением дефектоскопа УЗД-64, снабженного комплектом искателей.

Внешний вид дефектоскопа УЗД-64 представлен на рисунке 5.1

1 - включатель питания; 2 - регулятор «Усиление»; 3 - переключатель режима работы искателей; 4 - разъемы для подключения искателей; 5 - регулятор «Калибратор»; 6 - переключатель скорости развертки; 7 - регулятор положения метки «Глубина»

Рисунок 5.1 - Внешний вид дефектоскопа УЗД-64

Устройство и принцип действия ультразвукового дефектоскопа УЗД-64 показаны на рисунке 5.2. Дефектоскоп содержит следующие основные узлы: генератор зондирующих импульсов ГИ, приёмник, индикатор, генератор развёртки ГР, глубиномер Гл, узел питания БП, электронно-лучевая трубка ЭЛТ типа 8Л029И. Приёмник дефектоскопа содержит следующие каскады: три каскада усилителей высокой частоты УВЧ, каскад детектора Д и каскад видеоусилителя ВУ.

К выходному высокочастотному разъёму 1 или 2 дефектоскопа подключают ультразвуковой искатель. Схема ультразвукового искателя приведена на рисунке 5.3

Рисунок 5.2 - Функциональная схема дефектоскопа УЗД-64.

1 - пьезоэлемент; 2 - протектор; 3 - слой контактной жидкости; 4 - электрод; 5 - демпфер.

Рисунок 5.3 - Схема ультразвукового искателя

Современные ультразвуковые дефектоскопы комплектуют наборами универсальных и специализированных искателей. Основные типы искателей, которые находят наиболее широкое применение в ультразвуковой дефектоскопии осей колёсных пар, схематично изображены на рисунке 5.4, а, б.

а - прямой; б - наклонный.

Рисунок 5.4 - Основные типы ультразвуковых искателей

Для облегчения труда дефектоскопистов и ускорения процесса ультразвукового контроля осей колесных пар в курсовом проекте применяем установку механизированного контроля. Эта установка позволяет контролировать ось во всех ее элементах, а также - ободья колес. В установке поочередно используются искатели продольных, поперечных и поверхностных волн. Каждому искателю соответствует коммутация определенных зон контроля сигнальных блоков. Блоки реагируют не только на наличие импульса от дефекта, но и на потерю акустического контакта.

Искатели пневматически соединяются с поверхностью колесной пары, непрерывно смачиваемой контактной жидкостью.

Колесная пара контролируется во время вращения при постановке искателя на поверхность оси через специальный держатель.

Дефектоскоп типа УЗД-64 (рисунок 5.5) соединен коротким шлангом с двухканальным сигнальным устройством 2, связанным с блоком управления 3 и набором держателей 4 для миниатюрного искателя дефектоскопа. Все эти устройства совмещены и могут в процессе работы перемещаться по кронштейну над колесной парой. Для вращения колесной пары служит мотор 7, связанный с роликовой опорой. Рядом с устройствами расположены блок питания 5 и блок регистрации типа самопишущего прибора 6. Они закреплены неподвижно.

Первый канал сигнального устройства 2 предназначен для включения сигнализации при появлении на экране дефектоскопа сигнала в зоне контроля. Второй его канал служит для слежения за устойчивостью акустического контакта искателя с колесной парой, сигнализируя о пропадании сигналов, обусловленных формой колесной пары. Блок управления 3 обеспечивает автоматическую перестройку зон контроля каналов сигнального устройства в момент постановки искателя в тот или иной держатель 4. При этом срабатывает одно из пяти, имеющихся в блоке реле, задающее своими контактами цепи настройки параметров стробирующих импульсов сигнального устройства.

Одновременно подготавливается цепь самописца 6, предназначенного для регистрации процесса контроля, начинающегося с момента образования акустического контакта. Спустя 3 с после его нарушения запись прекращается. На ленту самописца подается информация, отнесенная к левой или правой стороне оси: о номерах искателей, использованных при контроле; о продолжительности действия каждого из них; о срабатываниях сигнализации по каналам дефекта и акустического контакта и об устойчивости акустического контакта в течение каждого оборота колесной пары. Условный номер последней с помощью номеронабирателя также фиксируется на ленте.

Рисунок 5.5 - Схематическое расположение переносной аппаратуры

6. Технологическая карта ультразвуковой дефектоскопии оси колесной пары

Технологический процесс - часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. Он связан непосредственно с последующим изменением геометрических форм, размеров, состояния поверхностей, физических или химических свойств материалов и полуфабрикатов, взаимного расположения деталей и сборочных единиц в целях получения деталей и изделий в соответствии с заданными техническими требованиями.

Технологический процесс по организации производства может быть:

- единичным - изготовление или ремонт изделия одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от типа производства;

- типовым - изготовление группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками, например, валы, втулки, диски и др.;

- групповым - изготовление группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками. Групповые процессы значительно сокращают или исключают время на переналадки оборудования, приспособлений, инструментов.

Вспомогательные процессы направлены на качественное и своевременное обеспечение основных процессов всем необходимым (производство инструмента, технологической оснастки, энергоносителей; ремонт оборудования, зданий и сооружений; выполнение складских и транспортных операций, консервации и упаковки; процессы лабораторных испытаний и анализа материалов, полуфабрикатов; контроль точности применяемых приборов и инструментов и др.). Совокупность вспомогательных процессов образует вспомогательное производство.

По характеру объекта производства производственные процессы бывают простые и сложные.

Технологические процессы весьма разнообразны и сложны, поэтому для удобства описания их разделяют на отдельные структурные элементы -- технологические операции.

Технологическая операция - законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. Границами операции являются переход рабочего с одного рабочего места на другое или такое же перемещение изделия.

Технологическое оборудование - средства технологического оснащения, в которых для выполнения какой-либо части технологического процесса размещают материалы, заготовки или детали, а также средства воздействия на них (например, сборочные стенды, станки, прессы и др.).

Технологическая оснастка - средства технологического оснащения, добавляемые к технологическому оборудованию для выполнения технологического процесса (например, различные приспособления).

Технологическая операция имеет соответствующее наименование, определяющее вид технологического процесса; характеризуется оборудованием, оснасткой и инструментом, а также составом и последовательностью технологических переходов. Структура операции зависит от объема выпуска продукции и специализации производства.

Технологическая операция является основой для производственного планирования и нормирования технологического процесса (например, расчета трудоемкости ремонта или изготовления изделия, необходимого оборудования, оснастки и материалов, требуемого числа рабочих соответствующей квалификации).

При ремонте или изготовлении изделия на одном месте технологическая операция характеризуется определенным видом работы и (или) участком ремонта или изготовления изделий.

Технологическая карта ультразвуковой дефектоскопии оси колесной пары представлена в графической части расчетно-графической работы

7. Конструктивные и технологические мероприятия по увеличению срока службы

Для увеличения качества контроля деталей применяется люминесцентный метод контроля.

В люминесцентном методе контроля использовано свойство некоторых веществ светиться собственным видимым светом под воздействием ультрафиолетовых лучей.

Таких веществ, называемых люминофорами, в природе очень много. К ним относятся многие виды нефтепродуктов - минеральные масла, дизельное топливо, керосин и т. д. Наиболее широко используются в люминесцентной дефектоскопии авиационные масла (марки МС или МК), трансформаторное масло, отбеленная нефть, продукт переработки нефти - нориол и т. д.

Наряду с жидкими люминофорами для дефектоскопии применяют и некоторые твердые вещества (дефектоль, антрацен и т. п.), растворенные в соответствующих жидкостях.

Жидкие люминофоры и растворы твердых люминофоров для придания им определенных физических свойств обычно используются в смеси с другими жидкостями. Такие композиционные жидкости, применяющиеся в люминесцентной дефектоскопии для проявления дефектов, называются проникающими индикаторными жидкостями.

Деталь, подлежащую проверке люминесцентным методом, предварительно очищают от жиров, масел, керосина и других видов как жидких, так и твердых загрязнений и смачивают индикаторной жидкостью, которая под воздействием капиллярных сил входит в трещины и поры детали. После проникновения этой жидкости в полости трещин и пор жидкость удаляют с наружной поверхности детали. Затем деталь покрывают проявителем. Индикаторная жидкость «вытягивается» проявителем из пор и трещин и слегка растекается в слое проявителя, находящегося на поверхности детали. При осмотре детали в ультрафиолетовом свете становится хорошо заметной светящаяся линия люминофора, повторяющая контуры дефекта.

При люминесцентном методе контроля в зависимости от назначения применяются три группы различных веществ и материалов: проникающие индикаторные жидкости, в состав которых входят люминофоры; жидкие или сыпучие вещества для очистки деталей от остатков индикаторной жидкости и различные тушители люминесценции; проявляющие материалы.

Проверка деталей люминесцентным методом состоит из нескольких последовательно проводимых операций: очистки, смачивания индикаторной жидкостью, отмывки (очистки) поверхности детали от этой жидкости, проверки качества отмывки, нанесения проявителя, подготовки к осмотру и осмотр в ультрафиолетовом свете.

Люминесцентному методу контроля присущи следующие недостатки: необходимость тщательной очистки деталей от загрязнений, большая продолжительность цикла контроля одной детали, необходимость строгого соблюдения технологии проверки и т. д. Так как он основан на проникновении жидкостей в трещины и поры, то внутренние дефекты этим методом не могут быть обнаружены.

Таким образом, для достижения наилучшего качества контроля осей колёсных пар следует применять комплексный метод дефектоскопии, состоящий из ультразвукового и люминесцентного методов.

8. Технико-экономическое обоснование принятого технологического процесса

Технологический процесс ультразвуковой дефектоскопии осей колесных пар организуется так, чтобы контроль всех частей оси производился на одной рабочей позиции. Таким образом, обеспечивается сокращение времени на переходы с одной позиции на другую и повышение производительности труда.

Оснащение ремонтных позиций приспособлениями, правильная расстановка оборудования значительно повышают производительность труда.

Годовой экономический эффект от применения новых технологических процессов, механизации и автоматизации производства и труда, обеспечивающих экономию выпуска одной и той же продукции

, (8.1)

где и - себестоимость единицы продукции (операции) соответственно при базовой и проектируемой технологии, р.;

Разность можно приравнять к разности основной заработной платы производственных рабочих за единицу продукции соответственно при базовой и проектируемой технологии.

, (8.2)

где Зч - часовая заработная плата рабочего, р./ч;

Тшт - норма штучного времени, ч.

 , (8.3)

где Зм - месячная заработная плата рабочего, р., Зм = 200000 р.;

nч - месячный фонд рабочего времени, ч, nч = 176 ч.

р./ч;

Базовая норма штучного времени Тшт1 = 21 мин = 0,35 ч.

Проектируемая норма штучного времени Тшт2 = 15,9 мин =0,265 ч.

= р.

- объем производства продукции при внедрении проектируемой технологии, шт.,

,(8.4)

- число рабочих дней в году; ;

- число вагонов, ремонтируемых за день;

- число осей колесных пар вагона; ;

- дополнительные капиталовложения в разработку и внедрение проектируемой технологии, на приобретение новой дефектоскопной установки для контроля осей вагонных колесных пар и внутренних колец подшипников, р.; = 3000000 р.;

- нормативный коэффициент экономической эффективности; =0,15.

Учитывая, что в среднем каждый день в ремонт поступает пять пассажирских вагона, определим годовую программу ремонта осей колесных пар и контроля методом ультразвуковой дефектоскопии

шт.

Экономическая эффективность капитальных вложений в совершенствование технологических процессов определяется расчетным коэффициентом экономической эффективности

,(8.5)

;

Годовой экономический эффект от применения новых технологических процессов, механизации и автоматизации производства и труда, обеспечивающих экономию выпуска одной и той же продукции,

р.

9. Мероприятия по технике безопасности

Работа с дефектоскопами проходит среди большого количества машин, станков и механизмов с электроприводом, установленных в помещениях, имеющих заземленные металлические конструкции и рельсовые пути, а также токопроводящие полы, иногда влажные. Эти условия создают для лиц, обслуживающих стационарные и переносные дефектоскопы, опасность поражения электрическим током. Поэтому дефектоскопист должен хорошо знать и точно выполнять требования правил безопасности, предъявляемые работникам, обслуживающим электрические установки и переносные электрические приборы.

Одним из основных мероприятий, направленных на то, чтобы избежать поражения электрическим током, является защитное заземление и зануление металлических частей электрических установок и переносного электрооборудования. Дело в том, что металлические части электрооборудования (станины, корпусы, футляры) могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции токоведущих частей (намагничивающие катушки и др.) или снижения сопротивления изоляции от сырости. Назначение защитного заземления заключается в том, чтобы зашунтировать человека весьма малым сопротивлением и тем самым оградить его организм от воздействия электрического тока. С этой целью для подключения к сети дефектоскопов, имеющих металлический корпус, применяется трехжильный провод с заземляющей жилой и трехштыревой вилкой.

На специальном щитке для подключения дефектоскопа имеется трехгнездовая розетка с заземленным гнездом. Заземляющая жила подключает металлический корпус дефектоскопа к заземлению.

Заземляющий штырь всегда делают длиннее токопроводящих штырьков. Поэтому при включении трехштыревой штепсельной вилки в розетку вначале осуществляется заземление корпуса дефектоскопа, а затем подается напряжение на обмотку дефектоскопа. При включении штепсельной вилки прежде всего снимают напряжение, а затем отключают заземление. В отдельных случаях заземление дефектоскопной установки может осуществляться отдельным проводом и кабельным наконечником. Тогда заземление должно отключаться только после размыкания токоподводящих проводов.

Во всех случаях для понижения напряжения нельзя применять реостаты, добавочные резисторы и автотрансформаторы. Можно использовать лишь понижающие трансформаторы, у которых вторичная обмотка (обмотка низкого напряжения) не имеет электрической связи с сетью.

Корпус трансформатора, а также один конец вторичной обмотки заземляются.

В цепь заземления запрещается устанавливать предохранители или выключатели, так как это может нарушить цепь заземления. Не допускается также использование проводов защитного заземления в качестве токоведущих.

Список литературы

1. Гагина Л.Н., Рудов П.К. Проектирование технологических процессов ремонта и изготовления узлов вагонов. Общие положения. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “Технология вагоностроения и ремонта вагонов”. Гомель. БелИИЖТ, 1992.

2. Технология вагоностроения и ремонта вагонов / Под редакцией В.С. Герасимова. М.: Транспорт, 1988.

3. Левыкин Ф.В., Лысенко И.М., Матвеев А.Н. Дефектоскопия деталей локомотивов и вагонов. М. Транспорт 1974.

4. Дефектоскопия деталей подвижного состава железных дорог и метрополитенов/ Под редакцией канд. тех. Наук Ильина В.А. 1983

5. В.В. Пигунов, И.Ф., Пастухов Расчет оси колесной пары с помощью ЭВМ. Гомель. БелИИЖТ, 1989

6. Инструкция по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар. М. Транспорт 1977.

7. Пастухов И.Ф., Лукин В.В., Жуков Н.И. Вагоны: Учебник для техникумов ж.-д. трансп./ Под ред. В.В. Лукина .- м.: Транспорт, 1988

Размещено на Allbest.ru