Диагностический комплекс для контроля цилиндрических изделий методом свободных колебаний

• Автор: Казаков, Рувшан Билялович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 180 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1 Состояние вопроса исследований
ЕЕ Методы неразрушающего контроля
Е Е Е Применение капиллярных методов контроля
1.1.2. Радиационный метод контроля
Е ЕЗ. Применение средств оптико-визуального контроля
Е Е4. Особенности контроля изделий ультразвуковым методом 22 Е2. Низкочастотные методы контроля
Е2. Е Резонансные методы контроля
Е2.2. Велосиметрический метод контроля
Е2.3. Импедансный метод контроля
ЕЗ. Виды колебаний, используемых при проведении контроля 32 Е4. Приборы, реализующие метод свободных колебаний
Е5. Выводы по главе
Глава 2 Определение информативных критериев наличия
дефектов методом конечных элементов
2.1. Методы расчета частот колебаний изделий
2.2. Принцип виртуальных перемещений
2.3. Решение алгебраической задачи
2.4. Расчет дефектных и бездефектных стержней
2.5. Расчет осей железнодорожных вагонов
2.6. Расчет частот с различной ориентацией дефекта 57 относительно опоры
2.7. Выводы по главе
Глава 3 Экспериментальный комплекс для контроля
цилиндрических изделий методом свободных колебаний
3.1. Экспериментальный комплекс
3.1.1. Экспериментальная установка для исследования стержней
3.1.2. Экспериментальная установка для автоматического 69 контроля осей железнодорожных вагонов
3.2. Оценка погрешности результатов измерений
3.2.1. Оценка повторяемости результатов измерений
3.3. Алгоритмы и программы обработки экспериментальных 72 данных
3.3.1. Численные методы и статистические критерии, 72 используемые в программе анализа спектров
3.3.2. Описание программного обеспечения контроля 75 цилиндрических изделий МСК
3.3.2.1. Описание программы DrSonic
3.3.2.2. Описание программы Synthesis - программы 84 моделирования свободных колебаний

3.4. Классификация контролируемых изделий
3.5. Проверка работоспособности критериев сравнения 88 спектров
3.6. Выводы по главе
Глава 4 Экспериментальные исследования
4.1. Оценка повторяемости результатов измерений
4.2. Исследование влияния дефектов на изменение параметров 95 сравнения спектров
4.2.1. Поперечный дефект в центре стержня
4.2.2. Исследование влияния ориентации дефекта на изменение 99 параметров сравнения спектров
4.3. Обнаружение дефектов в заготовках лопаток компрессора 101 газотурбинных двигателей
4.4. Исследование осей колесных пар железнодорожных 108 вагонов
4.5. Определение оптимальной точки нанесения удара
4.6. Изменение спектров одной оси при разных граничных 111 условиях опирания
4.7. Определение изменения спектров при увеличении силы 113 удара
4.8. Определение требований к точности позиционирования оси 114 на измерительной позиции
4.9. Исследование оси с увеличением дефекта
4.10. Заводской измерительный стенд
4.11. Результаты заводских испытаний работы стенда
4.12. Методика оценки качества принимаемых сигналов
4.13. Формирование начального амплитудного спектра с учетом 127 параметров затухания
4.13.1 Различия «обычных» и начальных амплитудных спектров 129 при формировании эталонов
4.13.2 Различия «обычных» и начальных амплитудных спектров 136 при контроле изделий
4.13.3 Анализ чувствительности к дефектам «обычных» и 139 начальных амплитудных спектров
4.13.4 Контроль заготовок длиной 119 мм
4.14 Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Высокая надежность оборудования и длительный срок его службы достигаются путём применения различных методов неразрушающего контроля (НК) на всех этапах жизненного цикла — при производстве, эксплуатации и ремонте - всех составляющих этого оборудования. Поэтому являются актуальными научные исследования, направленные на совершенствование различных методов НК и расширение области их применения.
Среди современных методов НК веществ, материалов и изделий, нашедших широкое применение в разных технических приложениях, достойное место занимают акустические методы, включая низкочастотные их разновидности. Одним из низкочастотных акустических методов НК является метод свободных колебаний (МСК). Информативным параметром МСК является изменение параметров свободных колебаний (СК) проверяемого изделия при наличии в нём дефекта. В современных реализациях МСК наибольшую информацию удаётся извлечь при измерении различий спектров проверяемого и эталонного изделий. Перечень диагностических признаков, дающих численную меру названных различий, достаточно широк. В основном они тем или иным способом определяют изменение спектра колебаний.
Возрастающие требования к надежности определения дефектов, большое разнообразие изделий сложной формы предполагают совершенствование методов обработки сигналов, использование таких перспективных методов получения диагностической информации, как спектральный анализ и статистическое распознавание состояний с применением новых компьютерных технологий.
Обзор публикаций показал, что актуальны вопросы контроля заготовок лопаток ГТУ, осей железнодорожных вагонов, штанг насосных установок нефтяных скважин, поршней двигателей внутреннего сгорания, прутков и т.д. В диссертационной работе решается задача развития метода свободных

Рис. 1.15. Основной вид изгибных колебаний тонкого круглого диска с круговой узловой линией
1.4. Приборы реализующие метод свободных колебаний
В отечественной промышленности для контроля абразивных изделий широкое распространение нашли измерители частот собственных колебаний типа «ЗВУК» [15] двух модификаций: «ЗВУК 203» и «ЗВУК-107». (рис. 1.16).
Рис. 1.16.Измерители частот собственных колебаний типа «ЗВУК» двух модификаций :а) «ЗВУК- 203» ; б) «ЗВУК—107»
Разработаны приборы нового поколения, работающие в комплекте с компьютерами «ЗВУК — 110 М» и «ЗВУК-203 М». Прибор «ЗВУК —110 М»