Метрологическое обеспечение ремонта дизель-генератора специализированного серийного тепловоза ТЭП70 (стр. 6 из 7)

К рычажно-механическому измерительному инструменту относятся индикаторы часового типа, индикаторные нутромеры. Индикатор часового типа служит для определения отклонений поверхностей деталей от правильной геометрической формы и измерения небольших линейных перемещений.

2.2.3 Методы контроля

Метод опрессовки заключается в том, что полость детали заполняется водой, керосином, топливом, маслом или сжатым воздухом и создают определенное давление. О наличии повреждения судят по образованию жидкости на поверхности детали, шипению или появлению пузырьков воздуха, когда контролируемое изделие погружено в воду. Эффективность контроля повышается, когда применяемое изделие опрессовывают жидкостью, нагретой до температуры, при которой оно эксплуатируется. Горячая жидкость повышает надёжность испытаний.

Цветная дефектоскопия применяется для контроля состояния деталей из черных и цветных металлов, пластмасс и твёрдых сплавов, которые имеют пороки, выходящие на поверхность. В основе метода лежит способность определенных жидкостей, имеющих чрезвычайно высокую капиллярность, слабое поверхностное натяжение и малую вязкость, проникать в самые тончайшие трещины деталей. Деталь подлежащую контролю, очищают физико-химическими способами, обезжиривают, а затем погружают в проникающую жидкость или наносят её на поверхность детали. По истечении 5–10 минут, когда жидкость проникнет глубоко в трещины и поры, деталь промывают проточной холодной водой или 5% раствором кальцинированной соды. Затем деталь сушат подогретым сжатым воздухом и покрывают мелким сухим микропористым порошком силикагеля или водным раствором мела. Нанесенный на поверхность детали мел должен высохнуть. Если деталь имеет трещину, то проникающая жидкость из неё, под действием капиллярных сил заполняет микропоры силикагеля, который действует как промокательная бумага. В результате над трещиной появляется цветная линия, копирующая форму и размеры трещины. По ширине этой линии судят о глубине трещины, чем она шире, тем глубже трещина. По сравнению с другими метод цветной дефектоскопии более нагляден, прост и дешев. Он позволяет контролировать детали в собранных узлах или конструкциях, не разбирая их, обладает хорошей результативностью, особенно при комнатной температуре, и уступает по эффективности только магнитному методу. К недостаткам следует отнести необходимость сушки громоздких и тяжелых деталей, которая сопряжена с большими трудностями.

Магнитную дефектоскопию применяют для контроля деталей и узлов из металлов, которые могут быть намагничены. Этот метод позволяет обнаружить усталостные и закалочные трещины, волосовины, включения и другие пороки металла, выходящие на поверхность. Сущность метода заключается в том, что деталь намагничивают. При наличии на её поверхности трещины процесс намагничивания сопровождается концентрацией магнитных силовых линий на заостренных кромках трещины и образованием в этих местах магнитных полюсов. Если на такую деталь нанести ферромагнитный порошок, то под действием сил магнитного поля частицы порошка будут скапливаться и удерживаться на том месте, где трещина выходит на поверхность. Частички порошка будут как бы обрисовывать контур трещины, показывать её месторасположение, форму и длину. Этот метод очень эффективен при выявлении поверхностных дефектов, испытания деталей быстры, надёжны, дешевы и наглядны. К недостаткам можно отнести трудности, возникающие при размагничивании громоздких деталей, недоступность непосредственного контроля деталей в узлах или конструкциях без их разборки, а также невозможность контроля деталей из пластмасс, цветных металлов и сталей аустенитного класса.

2.4 Анализ состояния метрологического обеспечения стадий ремонта дизель-генераторной установки

Основной задачей ремонта является своевременная замена и восстановление изношенных деталей. Произведя анализ состояния метрологического обеспечения процесса ремонта дизель-генераторной установки, можно сделать следующие выводы:

Качество производимых измерений износа и деформации деталей узлов и агрегатов сильно влияет на качество производимого ремонта в целом, так как чем эффективней метод контроля, тем выше вероятность обнаружения дефектов. Применяемые методы контроля осуществляют лишь обнаружение поверхностных дефектов, хотя существует вероятность наличия скрытых трещин и усталостей в полости детали. Что касается наличия на предприятии НТД, регламентирующей требования к средствам, методам измерений и контроля, то она имеется в полном объеме и регламентирует основные требования предъявляемые к производству ремонта дизель-генераторной установки специализированного серийного тепловоза ТЭП70.

3 Разработка рекомендаций по выполнению измерений, контроля и испытаний

3.1 Разработка рекомендаций по выбору метода определения износа деталей

В период эксплуатации трущиеся пары механизмов, омываемые маслом, изнашиваются, а продукты изнашивания накапливаются в масляной системе. Если через определенные периоды наработки производить анализ масла, циркулирующего по замкнутому контуру, то по содержанию в нём продуктов изнашивания (различных металлов) трущихся пар можно установить скорость их изнашивания. В данной работе предлагается внедрение метода оценки технического состояния дизелей на основе спектрального анализа картерного масла. Пробы масла отбираются один раз перед постановкой тепловоза на ТО. По результатам спектрального анализа картерного масла (по содержанию в нем продуктов изнашивания), оценивается состояние дизеля. Так, по содержанию в масле железа определяют износ втулок цилиндров, меди – втулок поршневых пальцев, свинца и олова – вкладышей подшипников коленчатого вала. Такой контроль даёт возможность определить момент наступления ускоренного износа какой-либо трущейся пары и позволяет своевременно принять меры по предотвращению прогрессирующего изнашивания.

3.2 Разработка рекомендаций по выбору метода контроля состояния деталей

Для обнаружения пороков в деталях, в данном разделе предлагается применение ультразвуковой дефектоскопии. Ультразвуковую дефектоскопию применяют для отыскания как поверхностных дефектов, так и глубинных пороков, пороков не выходящих на поверхность деталей. Этот вид дефектоскопии основан свойстве ультразвуковых колебаний с частотами выше 20 кГц проникать в толщу любого твердого или жидкого тела и отражаться от границ раздела двух сред (воздух – металл, инородные включения – металл, жидкость – газ). Ультразвуковую дефектоскопию можно осуществлять двумя методами: акустической тени и отраженного эха. В первом случае контролируемое изделие располагают между двумя искателями, один из которых посылает ультразвуковые колебания, а другой их принимает. Вследствие этого за дефектом образуется акустическая тень. Во втором случае, оба искателя располагаются на какой-либо стороне детали и искатель-приёмник воспринимает лишь ультразвуковые колебания, отраженные от дефекта. Метод акустической тени обладает сравнительно малой чувствительностью, поэтому большее распространение получил метод отраженного эха. Наиболее существенным достоинством ультразвуковой дефектоскопии является возможность выявления глубинных дефектов, как у отдельных деталей, так и у деталей находящихся в собранных узлах и конструкциях, независимо от материала, из которого они изготовлены. Для ультразвукового контроля в локомотивном депо рекомендуем использовать дефектоскопы, работающие по методу отраженного эха (Рисунок 8)

Рисунок 8 – Схема ультразвукового дефектоскопа

1 – электронно-лучевая трубка; 2 – генератор развертки; 3 – усилитель; 4 – импульсный генератор; 5 – приемный искатель; 6 – передающий искатель; 7 – контролируемое изделие.

Рисунок 9 – Сдвоенный искатель к ультразвуковому дефектоскопу для определения поперечных трещин на коренных шейках коленчатого вала дизеля

1 – пьезоэлектрическая пластина; 2 – катушка индуктивности; 3 – корпус; 4 – штепсельное гнездо; 5 – демпфер.

Импульсный генератор 4 через равные промежутки времени посылает короткие электрические импульсы на пьезоэлектрическую пластинку предающего искателя 6, который преобразует импульсы в ультразвуковые и направляет их в контролируемое изделие 7. Одновременно с этим вступает в работу генератор развертки 2. При отсутствии дефекта ультразвуковые колебания отражаются от противоположной поверхности изделия и воспринимаются такой же пластиной приемного искателя 5, где они вновь преобразуются в электрические импульсы, которые поступают в усилитель 3, а затем на вертикально отклоняющиеся пластины электронно-лучевой трубки 1. При наличии в изделии дефекта часть ультразвуковых колебаний вначале отразится от него (эхо-сигнал), а остальная часть отразится от противоположной стороны изделия (донный сигнал). Усиленный эхо-сигнал попадает на вертикально отклоняющиеся пластины электронно-лучевой трубки раньше донного. Вследствие этого на экране левее донного сигнала появляется эхо-сигнал от дефекта. Прием эхо-сигналов происходит в промежутке между двумя очередными электрическими импульсами генератора. Современные средства ЭВМ позволяют обработать полученные результаты и преобразовать принимаемые эхо-сигналы в изображение. Что в значительной степени облегчает распознавание дефектов.

3.3 Эффективность разработки

Предложенные мероприятия упрощают ряд задач. Ультразвуковой метод контроля деталей позволяет увеличить скорость контроля деталей, наиболее существенным достоинством ультразвуковой дефектоскопии является возможность выявления глубинных дефектов, как у отдельных деталей, так и у деталей находящихся в собранных узлах и конструкциях, независимо от материала, из которого они изготовлены. Также возможность реконструкции сигналов в 2D и 3D изображения и обнаружение недопустимых дефектов.