Федеральне агентство залізничного транспорту
Федеральне державне освітній заклад
Середньої професійної освіти
Пензенський технікум залізничного транспорту
Неруйнівний контроль та діагностування вузлів і деталей у вагонному господарстві
Контрольна робота
2009
Зміст
Питання № 1. Радіаційний вид неруйнівного контролю
Питання № 2. Пристрій намагничивающей стандартного зразка МСН-12.01
Питання № 3. Діагностування дизель-генераторних установок
Питання № 1. Радіаційний вид неруйнівного контролю
Відповідно до ГОСТ 18353-79 радіаційний контроль - це вид неруйнівного контролю, заснований на реєстрації і аналізі проникаючого іонізуючого випромінювання після взаємодії з контрольованим об'єктом.
Радіаційні методи у вагонному господарстві застосовуються для контролю зварних швів котлів залізничних цистерн. Ці методи засновані на взаємодії електромагнітного випромінювання з твердим тілом. Однорідний потік електромагнітного випромінювання подається на просвічує деталь. Проходячи через неї і взаємодіючи з матеріалом деталі і дефектами в ній, потік послаблюється (розсіюється і поглинається). У результаті проходження випромінювання через внутрішні та зовнішні дефекти утворюється неоднорідне електромагнітне поле. Неоднорідний потік електромагнітного випромінювання після проходження деталі утворює так зване радіаційне зображення, яке перетвориться у видиме за допомогою детектора, наприклад, фоточутливої плівки. На плівці в процесі прояву формуються ділянки з різною оптичною щільністю.
При радіаційному контролі застосовують такі види випромінювання: гальмівне випромінювання (його окремий випадок - рентгенівські промені), γ-випромінювання, нейтронне випромінювання. За способом реєстрації випромінювання розрізняють: радіографії, радіоскопію, радіометрії.
При радіографії отримують нерухоме зображення на фотоплівці або на спеціальних пластинах. Радіографія з використанням плівок заснована на фотографічному дії електромагнітного випромінювання. Радіація, що минув крізь контрольований об'єкт подається на фотоплівку, чутливу до електромагнітного випромінювання в цьому діапазоні, взаємодіє з кристалами AgBr у фотоемульсії плівки і утворює приховане зображення. Після цього плівку піддають фотообробка і отримують видиме зображення.
У радіоскопіі радіаційне зображення подається на сцинтиляційний кристал (сцинтилляция - явище випромінювання кристалом видимого світла під впливом гальмівного або γ - випромінювання), а потім зображення надходить на фотоелектронний помножувач, де оптичне зображення перетворюється в електронний, після чого воно подається на телевізійний монітор. Таким чином, радіоскопія - це отримання рухомого видимого зображення.
У радіометрії радіаційне випромінювання подається на іонізаційну камеру або лічильник, де виробляє іонізуюче вплив на газ, що міститься в них. Виникає іонізаційний струм вимірюється приладом. Таким чином, радіометрія - це отримання електричних сигналів під впливом іонізуючого випромінювання. Чутливість методу визначається мінімальним розміром дефекту в напрямку просвічування, які виявляються при контролі. Вона виражається в одиницях довжини (абсолютна чутливість) або у відсотках (відносна чутливість) У процесі просвічування необхідно контролювати відповідність реальної чутливості необхідної. Для цього використовують набори штучних дефектів різних розмірів (дефектометри). Використовують дротові або канавкових дефектометри, при цьому необхідна чутливість вважається досягнутою, якщо виявляється зволікання або канавка заданого розміру.
Питання № 2. Пристрій намагничивающей стандартного зразка МСН-12.01
Забезпечення взаємодії магнітного поля з об'єктом контролю можливе за його намагнічуванні. Способи та схеми намагнічування вибирають в залежності від форми і розмірів об'єктів контролю, а також орієнтації підлягають виявленню дефектів.
Для того щоб отримати найбільший магнітний потік розсіювання над дефектом і, отже, збільшити Виявлення дефекту, необхідно намагнітити деталь так, щоб лінії магнітної індукції перетинали найбільшу площу дефекту, тобто напрям намагнічування повинне бути перпендикулярно площині дефекту.
Дефекти виявляються значно гірше або можуть не виявлятися, якщо магнітне поле спрямоване до площини дефекту під кутом менше 30 0. Якщо орієнтація дефектів невідома, то деталі намагничивают у двох або трьох напрямках. Магнітне поле розсіяння дефекту формується тільки тангенціальною Н I, складовою вектора напруженості намагнічує поле. Виявлення дефектів погіршується, якщо нормальна складова Н n, вектора напруженості намагнічує поле перевищує тангенціальну більш ніж у три рази. Для надійного виявлення дефектів на контрольованій поверхні деталі при намагнічуванні повинна виконуватися умова Н n / Н I ≤ 3. Використовують полюсний (поздовжній, поперечний, нормальний), циркулярний (бесполюсний) і комбінований способи намагнічування.
При полюсному поздовжньому намагнічуванні магнітні силові лінії спрямовані вздовж поздовжньої осі або найбільшого розміру деталі, перетинаючи поверхню і створюючи на її кінцевих ділянках магнітні полюси. Дефекти, орієнтовані строго паралельно лініям поля, не виявляються. Як видно з малюнка, полюсний намагнічування здійснюється шляхом розміщення деталі між полюсами постійного магніту (а, б, в, г), електромагніта (д), приміщення деталі в соленоїд (е) і обвивання деталі або її частини гнучким кабелем (ж). Лінії поля в місцях входу в деталь і виходу з неї утворюють зони магнітних полюсів S і N. Ці зони - області з яскраво вираженою неоднорідністю магнітного поля вносять неоднозначність дефектоскопирования, так як їх утворення не пов'язано з дефектами. Намагнічування електромагнітами використовують для намагнічування ділянок великих деталей і для намагнічування всієї деталі, що розташовують між полюсами електромагніту як замикаючу ланка муздрамтеатру. Прикладом такої схеми є намагнічування надресорна балки і бічних рам візків вагонів за допомогою намагничивающей системи МСН-12.01. Напрямок виявляються дефектів поперечне. Гнучкий кабель намотують (рис.1, 158, ж) у вигляді соленоїда безпосередньо на деталь або жорсткий каркас з немагнітного матеріалу для виявлення поперечних дефектів. Між кабелем і деталлю повинен бути зазор від 10 до 20 мм.
Питання № 3. Діагностування дизель-генераторних установок
Під технічною діагностикою енергосилового обладнання рефрижераторного рухомого складу розуміється процес визначення фактичного технічного стану об'єкта без його розбирання. В окремих випадках для монтажу засобів діагностики або їх датчиків допускається часткове розбирання об'єкта, що діагностується. Під час капітального ремонту дизель розбирають незалежно від технічного стану. Діагностику умовно поділяють на загальну, коли оцінюють технічний стан дизеля в цілому по сукупності ряду параметрів, і поелементну (локальну) дозволяє оцінити технічний стан окремих вузлів чи систем двигуна (паливний насос високого тиску, водяний насос, форсунка і т.д.). Причому в однаковій мірі використовується об'єктивний метод, заснований на застосуванні контрольно-вимірювальних засобів, і суб'єктивний, що проводиться виконавцем візуально або за допомогою найпростіших технічних засобів, що не дають кількісну оцінку технічного стану елементів машин. У ряді випадків при діагностиці, крім оцінки фактичного технічного стану об'єкта, змальовано (прогнозується) технічний стан, в якому об'єкт перебуватиме через цікавий для нас період часу або, навпаки, встановлюється термін, після закінчення якого об'єкт досягне певного технічного стану. Значно рідше вирішуються експертні завдання - визначають технічний стан, в якому агрегат перебував деякий час тому. Діагностика дизелів і його допоміжних агрегатів перед початком ремонтних операцій в депо умовно може бути розбита на кілька етапів, кожен з яких повинен бути передбачений технологічним процесом ремонту всього обладнання. Цими етапами є отримання інформації від обслуговуючої бригади про роботу агрегату під час рейсу, ознайомлення з записами старшого механіка або механіка рефрижераторного поїзда в «Книзі обліку та ремонту обладнання рефрижераторної секції» форми ВУ-87; аналіз обсягу і характеристики надпланових робіт при попередньому деповському ремонті, зовнішній огляд агрегату; запуск дизеля з виміром параметрів, необхідних для діагностування його технічного стану, і діагностика агрегату в холодному стані за допомогою контрольно-вимірювальних приладів і пристроїв. Загальна діагностика заснована на аналізі різних зовнішніх ознак і на результатах інструментального дослідження. Найбільшого поширення в рефрижераторних депо отримали методи, засновані на вивченні випускних газів, шумів при працюючому двигуні і визначенні розвивається потужності. За кольором вихлопних газів можна судити про технічний стан окремих систем дизеля: білий колір газів вказує на низьку компресію циліндра, потрапляння в циліндри води, переохолодження дизеля, пропуск спалахів палива, знос робочих поверхонь плунжеров і втулок паливного насоса високого тиску або засмічення фільтрів тонкої очистки; темно-або світло-синій колір газів вказує на несправність форсунки, вигоряння масла при переповненні картера, залягання поршневих кілець, знос направляючих втулок робочих клапанів; чорний колір вихлопних газів свідчить про поганий розпиленні палива форсункою або зменшенні кута випередження упорскування. Ця ознака характерний також для недостатньої подачі повітря і завищеною подачі палива; сизий або світло-сірий колір газів спостерігається при пуску двигуна після ремонту, коли деталі поршневої групи ще не встигли приробитися, або у випадку залягання поршневих кілець і при зносі деталей поршневої групи. Якщо після пуску дизеля немає диму або він викидається рідкісними клубами - значить недостатня подача палива, зламана пружина топливоподкачивающего насоса, заклинило плунжер або лопнула його пружина, відмовила форсунка або зворотний клапан паливного насоса високого тиску. Метод діагностування дизеля в видаваному шуму розповсюджений не менш ніж за кольором випускних газів. Він також не вимагає дорогого устаткування (зазвичай прослуховується за допомогою різних стетоскопів) хоча і доступний тільки кваліфікованим, фахівцям. В останні роки створено ряд механічних та електронних стетоскопів, істотно полегшують пошук несправного зчленування деталей. Дорожньої лабораторією технічної діагностики рефрижераторного депо Предпортовая Жовтневої дороги розроблений метод діагностики технічного стану дизелів, що дозволяє прогнозувати залишився моторесурс найбільш відповідальних деталей. Потужність дизеля перевіряють підключенням до електрогенераторів печей обігріву вантажних вагонів. Перевищення потужності дизеля в порівнянні з номінальною більш ніж на 5%, як і зниження її на 7%, і більше, вважається відмовою. Перевищення верхньої межі потужності на 10% тягне за собою збільшення швидкості зношування окремих деталей на 25-30%. Регулятор частоти обертання перевіряють на стійкість роботи миттєвим відключенням від генератора при максимальному навантаженні. Спочатку частота обертання колінчастого валу не повинна перевищити 1020-1050 об / хв, частота струму не більше 3 Гц. Рівномірність розподілу навантаження по циліндрах визначається за ефективної потужності дизеля при роботі на трьох циліндрах з почерговим відключенням подачі палива кожного з чотирьох. Різниця їх потужності (струм амперметру), заміряних при роботі на чотирьох або трьох циліндрах дорівнює умовної індикаторної потужності відключеного циліндра. Після замірів по всіх циліндрах визначають коефіцієнт рівномірності їх роботи. Головною умовою технічної діагностики та прогнозування залишкового моторесурсу дизелів є правильний вибір найбільш точних методів діагностики, заснованих на використанні дійсних закономірностей зміни цих діагностичних параметрів. У зв'язку з цим в даний час для технічної діагностики дизелів на транспорті використовуються в основному такі методи: механічний метод діагностики; і віброакустичний метод спектрального аналізу картерной масла. В основу механічного методу діагностування дизелів покладено принцип зміни динамічних характеристик дизелів та їх зв'язку з параметричними показниками вимірюваних величин, які можна визначити механічними способами.
Довговічність двигунів найчастіше лімітується станом його цилиндропоршневой групи. Витрата масла найбільш правильно характеризує її стан. Цей параметр робить значний вплив на економічні показники дизеля. За граничного чадові олії визначають стан цилиндропоршневой групи, так як угар мастила має досить жорсткий зв'язок з зносом. Зазвичай в умовах експлуатації про угарі масла судять по питомій витраті олії шляхом порівняння з паспортними даними. По зміні тиску і витоку масла судять про стан підшипників колінчастого вала дизеля. Для цього визначають масляним калібратором кількість масла, що проходить через зазори в підшипник за одиницю часу при заданих режимах роботи дизеля. Падіння тиску нижче норми свідчить про збільшення зазорів між шийками колінчастого валу і вкладками підшипників. Однак цим методом неможливо визначити зношеність окремих підшипників, так як калібратор дає оцінку сумарної нещільності всіх підшипників колінчастого вала дизеля. Інший спосіб, використовуваний для визначення стану цилиндропоршневой групи дизелів, заснований на визначенні прорвалися газів в картер дизеля через кільцеве ущільнення поршнів. Як показують дослідження та практика, при настанні гранично зношеного стану цилиндропоршневой групи значення витрати газів, що прорвалися в картер, в 3-4 рази більше відповідного значення у нового дизеля. Цей параметр дозволяє точно прогнозувати залишковий моторесурс дизеля, так як спостерігається плавна закономірність його наростання. Для визначення величини зносу циліндрів і компресійних кілець поршнів необхідно від'єднати від сапуна вентиляційний шланг і на його місце підключити газовий витратомір. У разі пропуску в картер газів понад 60 л / хв необхідно перевірити герметичність кожного циліндра в окремо, звернувши особливу увагу на стан клапанів газорозподілу. Одним з показників, за яким також можна судити про стан цилиндропоршневой групи кожного окремого циліндра дизеля, служить тиск кінця стиснення (компресія). Даний метод заснований на явищі зниження тиску (компресії) в кінці ходу стиснення при збільшеному знос деталей ущільнення поршня або клапанного механізму газорозподілу. Цей метод особливо чутливий на пускових оборотах дизеля. Тому вимірюють компресію на пускових оборотах холостого ходу. Значення компресії при цих обертах в гранично зношеного циліндра дизеля зменшується в порівнянні з новим на 25-30%. В даний час існують численні конструкції компрессімеров - від простих механічних до електронних. Деякі механізми дизелів діагностують за структурними параметрами. До них відносяться зазори в рамового і шатунних підшипниках колінчастого валу, зазор між поршневим пальцем і втулкою верхньої головки шатуна, тепловий зазор в клапанному механізмі та ін В якості засобів контролю структурних параметрів, якими в більшості випадків виявляються зазори в сполучених деталях, використовують ті чи інші вимірювальні прилади (наприклад, індикатор). Зазори в корінних підшипниках вала визначають непрямим шляхом. Для цього затягують редукційний клапан до межі, при цьому тиск масла в магістралі повинне бути для дизеля типу 4VD-21/15 не менше 0,7 МПа. Найбільш важко перевірити зазори верхніх і нижніх підшипників шатунів. Заміряють їх за допомогою спеціального пристосування, що встановлюється замість форсунки на голівку циліндрів.
Стан цилиндропоршневой групи дизеля в цілому визначається на працюючому агрегаті. При цьому дизель повинен мати температуру води 75-85 ° С, тиск масла 0,5 МПа, частоту обертання колінчастого вала 800-850 об / хв, що відповідає показаннями вольтметра 240-250 В. На дизелі До-461 М проводиться перевірка поршня, клапанів, прокладок головок блоку, тобто деталей, які забезпечують герметичність камери згоряння. Варіанти перевірки: шляхом прослуховування, по чадові масла, по падінню стисненого повітря, що подається в циліндри. Для перевірки цих деталей без розбирання застосовується переносний пневматичний прилад типу НДІ АТК-69. Стан гільз циліндрів, поршневих кілець, клапанів і прокладок головки блоку циліндрів визначається за допомогою вимірювання витрати повітря, що вводиться всередину циліндра через отвір для форсунки на непрацюючому двигуні. При підвищеному тиску шляхом прослуховування більш чітко визначається стан клапанів, поршневих кілець і прокладок головки циліндра. Різниця витоку повітря на початку та в кінці такту стиску при відсутності витоку через клапани і прокладку голівки циліндра характеризує стан циліндрів. Граничного зносу поршня і циліндричної втулки відповідає різниця витоку більше 30%. Розміри витоку при положенні поршня на початку такту стиснення характеризують стан поршневих кілець, клапанів. Якщо витік більше 18%, кільця заміняють. Підвищений витрата палива також може характеризувати знос дизеля. Загальний витрата палива визначають рідинним витратоміром (ротаметр типу РМ-5 та ін) при роботі дизеля під повним навантаженням при частоті обертання колінчастого валу 1000 об / хв, і напруги в мережі 390 В, після цього навантаження східчасто знімається повторно заміряється витрата палива в л / ч. Результати замірів порівнюють з даними, отриманими на еталонному дизелі.
Віброакустичний метод діагностики дизелів. Дизель можна розглядати як сукупність окремих деталей, коливання яких при збурюючих впливах відбуваються на власних частотах. При збільшенні зазорів в сполучених деталях зростає енергія вібрації при роботі двигуна. Ці коливання передаються остову дизеля в результаті неврівноваженості відцентрових інерційних сил, що обертаються і зворотно-поступально рухомих деталей кривошипно-шатунного механізму, паливної системи, механізму газорозподілу, процес згоряння, допоміжними механізмами і т.д. Коливання виникають в результаті ударних взаємодій в сполучених деталях. Ці пружні коливання є основоположними діагностичними сигналами з точки зору віброакустичної діагностики, оскільки викликають вібрацію деталей механізмів і всього дизеля. При цьому ударні впливу відбуваються з частоти обертання колінчастого вала дизеля або кратною їй і можуть бути з достатньою точністю прив'язані до кута повороту колінчастого валу і, зокрема, до положенню поршня, коли він знаходиться у верхній мертвій точці. За інших рівних умов, чим більше зазор в сполучених деталях, тим більше швидкість, момент удару, при цьому зростає енергія віброімпульсів. Для дизелів характерно те, що кожна сполучена пара деталей має власну, тільки їй притаманну частоту коливань, відмінну від частот коливань інших пов'язаних пар деталей, які швидко згасають за певним законом. Час між збудливими впливами в окремих сполучених деталей в 2-2,5 рази більше тривалості коливального процесу.
В даний час для діагностики дизелів використовується всіляка електронна віброаппаратура, створено ряд нових приладів і діагностичних схем («Брюль і К'ер», RTF, ДІПС, ЕМДП, Нева-306і ін.)
Література
Неруйнівний контроль у вагонному господарстві. Д. А. Мойкін.
2. Сучасні методи технічної діагностики та неруйнівного контролю деталей і вузлів рухомого складу залізничного транспорту. Кріворудченко В.Ф., Ахмеджанов Р.А.