Автоматизация процесса локализации дефектов колец подшипников колесных пар железнодорожных вагонов ультразвуковым методом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Щеголев, Сергей Сергеевич

• Щеголев, Сергей Сергеевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Щеголев, Сергей Сергеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ВАГОНА

1.1. Основные требования к подшипникам качения колесной пары

1.2. Классификация дефектов подшипников качения

1.3. Методы контроля дефектов колец подшипников

1.4. Методы ультразвуковой дефектоскопии

1.5. Автоматизация ультразвукового контроля. Постановка задач исследования

Глава 2. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ВЫЯВЛЕНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ ТРЕЩИН В КОЛЬЦАХ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

УЛЬТРАЗВУКОВЫМ МЕТОДОМ

2.1. Алгоритмизация метода контроля, построенного на обучающем эксперименте

2.2. Физическое обоснование ультразвукового метода контроля колец подшипников

2.3. Обоснование применимости ультразвукового дефектоскопа УД2-12 для процесса автоматизации контроля колец

2.3.1. Расчет акустического тракта дефектоскопа

2.3.2. Обоснование выбора ультразвукового преобразователя

2.4. Классификация и оценка значимости погрешностей,

возникших при контроле колец

2.5. Выводы

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

ПРИМЕНИМОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕТОДА

ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ

3.1. Аппаратурное обеспечение измерений

3.2. Поиск дефектов колец подшипников известного размера

3.2.1. Фиксация дефектов известного размера

дефектоскопом УДЗ-103

3.2.2. Анализ экспериментальных данных, полученных с помощью дефектоскопа УДЗ-103

3.2.3. Настройка чувствительности дефектоскопа УД2-12

3.2.4. Исследование колец с дефектами известных размеров дефектоскопом УД2-12

3.3. Экспериментально-аналитическая оценка величины минимального фиксируемого дефекта

3.4. Контроль трещин в кольцах подшипников ультразвуковым

методом

3.4.1. Исследование колец подшипников с помощью

дефектоскопа УДЗ-103

3.4.2. Исследование колец подшипников с помощью

дефектоскопа УД2-12

3.5. Выводы

Глава 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ДЕФЕКТОВ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ВАГОНА

4.1. Автоматизация процесса выявления дефектов в кольцах подшипников с применением персонального компьютера

4.2. Результаты локализации дефектов

4.2.1. Результаты поиска дефектов известного размера

4.2.2. Результаты автоматизированной локализации реальных дефектов в кольцах подшипников

4.3. Проверка повторяемости результатов при многократном

сканировании

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация процесса локализации дефектов колец подшипников колесных пар железнодорожных вагонов ультразвуковым методом»

ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожная транспортная система играет важную роль, как в экономическом, так и в социальном развитии на территории Российской Федерации. Именно благодаря железнодорожному сообщению осуществляется около 85% грузоперевозок и более 37% пассажиров ежегодно выбирают для своих путешествий и командировок железнодорожный транспорт.

Однако из-за возрастающего уровня аварийности, связанного с износом технических средств, как следствие пагубным воздействием на окружающую среду и здоровье человека, является необходимым проведение мероприятий по выявлению на ранних стадиях различного рода дефектов в подвижном составе. В частности, обнаружение дефектов в кольцах подшипников качения, которые влияют на состояние всего подшипника и, как следствие, на колесную пару вагона.

В работах Н.П. Алешина, В.В. Клюева, Ю.В. Ланге, А.И. Потапова и других отечественных и зарубежных ученых установлены основные особенности выявления дефектов методами неразрушающего контроля в различных технических устройствах. Особенностью поиска дефектов в кольцах подшипников является фиксация внутренних трещин малых размеров. Причем применяемые в настоящее время магнитопорошковый и вихретоковый методы дефектоскопии позволяют обнаруживать дефекты на поверхности и в подповерхностном слое. Управление процессом обнаружения дефектов на современном уровне требует применения автоматизированной системы для проведения оперативной оценки состояния колец подшипников.

Организация поиска дефектов в кольцах подшипников колесной пары вагона рассматривалась4 в работах P.A. Ахмеджанова, В.Ф. Криворудченко и других ученых. В то же время автоматизация метода, направленная на определение дефектов и формирование заключений о наличии, размере, местоположении и глубине залегания дефектов в исследуемом кольце, недостаточно рассмотрена.

Заявленным требованиям соответствует метод ультразвукового контроля, варианты которого анализировались в работах Н.П. Алешина, Р. Балдева, А.К.

Гурвича, В. Раджендрана, Д.С. Шрайбер, .Г.С. Бгигу и других исследователей. Однако недостаточно проработан вопрос автоматизации ультразвукового контроля колец подшипников на базе современных средств вычислительной техники с оценкой параметров дефекта в условиях ремонтного железнодорожного предприятия для восстановления подшипников.

Актуальными задачами являются обоснование выбранного метода оперативной оценки состояния колец подшипника качения с точки зрения точности, оперативности, надежности, дешевизны.

Цель работы - разработка и автоматизация ультразвукового метода контроля дефектов колец подшипников качения колесной пары железнодорожного вагона в условиях ремонтного предприятия.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработано методическое обоснование для локализации дефектов колец подшипников ультразвуковым методом, заключающееся в проведении обучающего эксперимента на эталонных кольцах, оценки минимального различимого дефекта, его местоположения, что позволяет обосновать применимость метода для обнаружения трещин и расслоений и его автоматизацию.

2. Получена экспериментально-аналитическая зависимость, учитывающая разность амплитуд отраженного импульса при изменении чувствительности и коэффициенты, полученные для материала кольца подшипника, что позволило выявить закономерную связь между показаниями дефектоскопа и размерами дефектов.

3. Выполнена алгоритмизация процесса локализации дефектов, включающая в себя настройку дефектоскопа в соответствии с материалом кольца подшипника, формирование информации о наличии дефекта, его размере, местоположении и глубине залегания, ее обработку, что позволило автоматизировать процесс контроля колец подшипников.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Автоматизация метода ультразвукового контроля проводилось в рамках программы выявления дефектов в материале колец подшипников с целью разбраковки ко-

лец для их последующего восстановления. Метод способен обнаружить зарождающиеся дефекты во внутреннем слое кольца подшипника в условиях железнодорожного ремонтного предприятия.

Использование ультразвукового метода контроля колец подшипников позволяет:

- автоматизировать процесс выявления трещин и расслоений в кольцах для их экспресс-оценки;

- оперативно распознавать трещины и расслоения с определением размера дефекта (от 200 микрометров), его координат и глубины залегания, для обеспечения восстановления колец;

- удешевить процесс дефектоскопии в условиях малого предприятия;

- результаты работы внедрены в учебный процесс на кафедре «Автоматизация, управление, мехатроника» СГТУ имени Гагарина Ю.А. и переданы для внедрения на ремонтное предприятие.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Международной конференции «Современные тенденции в науке: новый взгляд» (Тамбов, 2011), Международной конференции «Современные вопросы науки и образования - XXI век» (Тамбов, 2012), Международной конференции «Современные тенденции в науке: новый взгляд» (Тамбов, 2012), а также на заседаниях кафедры «Автоматизация, управление, мехатроника» СГТУ в 2011-2014 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 4 работы в журналах из списка ВАК.

Положения, выносимые на защиту.

1. Методическое обоснование по локализации дефектов колец подшипников ультразвуковым методом.

2. Выявление экспериментально-аналитическим путем связи показаний дефектоскопа с размером, положением и глубиной залегания дефекта.

3. Алгоритмизация процесса контроля колец и формирование информации о наличии дефекта, его размере, местоположении и глубине залегания.

4. Результаты экспериментальных исследований по локализации дефектов.

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ВАГОНА

Подшипники качения часто устанавливаются в ответственные узлы различных типов для уменьшения трения между подвижными частями. Важным требованием, предъявляемым к подшипникам, является соответствие показателей качества заданным для каждой рассматриваемой области. Основные показатели качества [122] приведены на рисунке 1.1.

Рис. 1.1. Показатели качества подшипника

Для решения проблем, связанных с развитием транспортной системы, безопасностью передвижения по железной дороге и повышением качества

транспортного обслуживания возникла необходимость в разработке методов обнаружения дефектов различного уровня. Контроль качества изготовления и последующая проверка, направленная на выявление дефектов, подробно описаны в работах Н.П. Алешина [3,4, 5], A.A. Ботаки [14], И.Н. Ермолова [32], В.Т. Пронякина [82], В.В. Сухорукова [91], Г.С. Шелихова [94], J.C. Drury [139] и других авторов. Согласно В.В. Клюеву [48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 56], определение дефектов возможно с использованием методов, подробно описанных в данной главе: ультразвукового, виброакустического, магнитопорошкового, вихретокового и других. С помощью приведенных методов возможен поиск дефектов в различных деталях и узлах [11, 70], в частности, в железнодорожной отрасли. В рамках данной темы рассмотрен процесс дефектоскопии колесных пар, играющих важную роль в надежности подвижного состава. Колесные пары воспринимают нагрузку, которая передается от вагона к рельсам. Работа в таких условиях предполагает высокую степень надежности элементов [6]. Гарантия безопасного движения подвижного состава невозможна без соблюдения требований к надежности. Таким образом, с учетом влияния всех факторов окружающей среды, приведен ряд требований, которым должна удовлетворять колесная пара [134, 138, 148]:

1) прочность, достаточная для безаварийной работы и при этом минимальная необрессоренная масса. Это требование позволит минимизировать общий вес подвижного состава, воздействие на рельсовый путь и, как следствие, на элементы вагона;

2) упругость, достаточная для смягчения толчков, возникающих при движении подвижного состава;

3) наименьшее сопротивление движению вагона;

4) наибольшее сопротивление износу деталей и узлов в процессе их эксплуатации.

При изучении надежности колесной пары вагона рассмотрение целесообразно начать с подшипников качения, которые входят в ее состав. К характеристикам, влияющим на качество подшипника [115, 122], относятся:

коэффициент трения, коррозионная стойкость, размер зерна стали, устойчивость к тепловому воздействию и величина теплового расширения. Подшипники подвержены наиболее быстрому износу вследствие усиленных нагрузок на них. Поэтому важным является обеспечение контроля состояния подшипников и раннее выявление зарождающихся дефектов, их устранение, если это выполнимо. Такой процесс возможен при использовании ультразвукового (УЗ) метода контроля. Метод получил широкое распространение в дефектоскопии различных деталей и изделий, в частности, в железнодорожной промышленности. При этом он остается малоизученным в рамках дефектоскопии колец подшипников. Как показывает литературный поиск, ультразвуковая дефектоскопия применима в рассматриваемой области и рассмотрена авторами В. А. Ильиным [41], В.Ф. Криворудченко, P.A. Ахмеджановым [64] и другими.

1.1. Основные требования к подшипникам качения колесной пары

Рассмотрение вопроса начнем с изучения конструкции колесной пары железнодорожного вагона, представленной на рисунке 1.2. Основными составными частями колесной пары являются ось и два укрепленных на ней колеса. Тип оси определяет тип колесной пары: для роликовых подшипников качения и подшипников скольжения, диаметром колес.

Согласно [123], «Устанавливается два типа колесных пар: РУ1-950 - с осями типа РУ1 и РУ1Ш-950». «Изготавливается с улучшенным торцевым креплением подшипников, шайбой и четырьмя болтами. Оборудована буксами на роликовых подшипниках качения с горячей посадкой внутренних колец на шейку оси. Для изготовления колесных пар используются облегченные оси с цилиндрической средней частью, что достигается применением метода поперечно-винтового проката» [149].

В современных грузовых вагонах магистральных железных дорог используются колесные пары РУ1Ш-950. Из названия следует, что РУ1Ш - тип

колесной пары: роликовая унифицированная с подшипниками на горячей посадке с креплением подшипника торцевой шайбой, диаметр колеса составляет 950 мм.

8£3

ПП

I

¡[ГЦ----\r-\r~ —

I л

ж

№

Е30

Рис. 1.2. Колесная пара вагона где 1 - ось колесной пары; 2 - колеса; Ь - расстояние между внутренними гранями ободьев колес; В - ширина обода; Э - диаметр по кругу катания колес

На рассмотренной колесной паре используются подшипники качения типов 30-232726Л4М и 30-42726Л4М. Общий вид подшипника и его схематичное изображение представлены на рисунке 1.3.

Проведем идентификацию подшипников, устанавливаемых на буксы пассажирских, грузовых вагонов, электропоездов. Изучим их характеристики.

Сепаратор Внутреннее кольцо

Вал

Наружное кольцо

Рис. 1.3. Схематичное изображение подшипника качения колёсной пары вагона (а) и его внешний вид (б)

Согласно ГОСТ 520-2002 [124]: «30-232726Л4М - Подшипник роликовый радиальный однорядный с короткими цилиндрическими роликами с двумя буртами на наружном кольце с плоским упорным кольцом». Рассмотренный подшипник ставится попарно с «30-42726Л4М - роликовым радиальным однорядным подшипником с короткими цилиндрическими роликами с тремя бортами».

шщ

Подшипники являются деталями массового производства и выходят из строя, например, из-за усталостного выкрашивания. В подшипниковой промышленности особое внимание уделяют распределению волокон на контактной поверхности [63]. Для изготовления колец подшипников в настоящее время применяется конструкционная подшипниковая сталь марки ШХ4, которая пришла на замену ШХ15СГ, обладающей меньшей устойчивостью к хрупкому разрушению. Высокоуглеродистая сталь марки ШХ4 применяется для производства подшипников чаще других. В таблице 1.1 перечислены все элементы, входящие в ее состав.

Таблица 1.1.

Состав стали марки ШХ15СГ

С 81 Мп N1 в Р Сг Ъ Си Ре

0.95 - 0.15-0.3 0.15- ДО ДО ДО 0.35- ДО ДО -97

1.05 0.3 0.3 0.02 0.027 0.5 0.01 0.25

К основным составляющим подшипника относятся наружное и внутреннее кольца. Наружные кольца заднего и переднего подшипников идентичны, в отличие от внутренних. Они характеризуются незначительной величиной зазора и плотно входят в буксу. Переднее кольцо не имеет борта. Заднее - имеет специальные бортики. Заднее внутреннее кольцо имеет модификации:

- полузакрытые - характеризуются полным внутренним кольцом, специальным бортом;

- с единственным кольцом приставного типа.

«Внутренние кольца подшипников неподвижно посажены на шейку оси и вращаются вместе с ней, а наружные свободно установлены в корпусе буксы и удерживаются крепительной крышкой. ... Вращение шейки оси вместе с внутренними кольцами подшипников вызывает вращение роликов вокруг своих осей и перекатывание по дорожкам качения между наружным и внутренним кольцами. Свободное перемещение роликов обеспечивается наличием осевых и радиальных зазоров» [146].

При контроле колец подшипников необходимо проверить:

- поверхность борта;

- технологическую выкружку;

- поверхность дорожки качения;

- более тщательной проверки требует рабочая поверхность.

Для каждого конкретного кольца проверяются имеющиеся у него поверхности. При контроле всех перечисленных поверхностей необходимо обращать внимание на наличие поперечных, продольных и расположенных под углом трещин. Для всех поверхностных трещин должно обеспечиваться однозначное выявление. Такое кольцо бракуется.

Перечислим требования, предъявляемые к подшипнику в процессе его эксплуатации [10]:

1 .Допустимая величина нагрузки, от которой зависит выбор размера подшипника. Роликоподшипники обладают большей устойчивостью к нагрузкам, чем шарикоподшипники при одинаковом их размере. Величина нагрузки складывается из величин радиальной и осевой нагрузок. Такая нагрузка называется комбинированной.

2. Точность. Если при работе подшипника важна точность его вращения, а также если частота вращения подшипника достигает больших значений, то существует необходимость применения подшипников повышенной точности.

3. Скорость. Фактором, ограничивающим максимально возможную скорость подшипника, является допустимая рабочая температура. В случае высоких частот вращения применимы подшипники с малым коэффициентом трения. Как следствие - низким тепловыделением.

А. Жесткость является важным фактором при выборе подшипника и зависит от величины упругих деформаций под нагрузкой. Жесткость роликоподшипников больше, чем шарикоподшипников. Жесткость подшипника возможно увеличить за счет преднатяга.

5.Допустимая величина осевого смещения. Вращающиеся детали опираются на два типа подшипников: фиксирующие и нефиксирующие. При этом фиксирующие подшипники способны обеспечить осевую фиксацию

детали в обоих направлениях. Подшипники, выдерживающие комбинированные нагрузки, лучшим образом подходят для фиксации.

Срок эксплуатации подшипника качения зависит от различных факторов, например, условий эксплуатации или предельного значения усталостной нагрузки, превысив которую наступает усталость материала. Таким образом, ресурс подшипника - время, по истечении которого на подшипнике будут наблюдаться первые признаки усталости. Усталость - результат напряжения сдвига, возникающего под рабочей поверхностью колец и тел качения.

Восстановление колец подшипников на ремонтных участках -ответственное и перспективное направление. «В результате восстановления подшипники имеют почти такие же показатели ресурса и надёжности, как и новые. Значение коэффициента ресурса находится в диапазоне от 0,87 до 0,99 ресурса нового подшипника. В зависимости от степени износа работы по восстановлению подшипников можно разделить на пять классов» [152].

1. Класс 0 - Включает в себя технический контроль изношенных подшипников или неиспользуемых в течение длительного периода времени и сверку с чертежами или требованиями спецификаций. Проводятся следующие виды работ: очистка, неразрушающий контроль, визуальный микроскопический контроль, размерный контроль, подготовка отчета.

1. Класс I - Реклассификация. Включает в себя операции класса 0, а также работы: незначительный ремонт (поверхностная полировка неактивных и активных поверхностей, притирка;размагничивание;повторная сборка), динамические испытания (вращение колец подшипника для оценки уровня шума, определения характеристик крутящего моменщсмазка, консервация;упаковка).

2. Класс II - Восстановление подшипников. Включает все предыдущие операции и некоторые из перечисленных:

- замена тел качения, установка более крупных тел качения;

- восстановление сепаратора или замена на аналогичный;

- замена изношенных компонентов;

- шлифование или полировка и/или плакирование монтажных поверх-

ностей, по мере необходимости соблюдения оригинальных чертёжных размеров внешних и внутренних поверхностей подшипника;

- полировка дорожек качения (слой снимаемого с поверхности металла не должен превышать 13 мкм).

3. Класс III - Заводское восстановление 1-го уровня. Включает вышеперечисленные операции, а также:

- получение узла другого типа (регулировка: изменение для улучшения параметров или свойств);

- установка тел качения, диаметр которых превышает номинальный;

- установка восстановленного или нового сепаратора.

4. Класс IV - Заводское восстановление 2-го уровня. Включает работы предыдущих классов или установку нового кольца, если это необходимо.

1.2. Классификация дефектов подшипников качения

Дефект, согласно ГОСТ 15467-79 [115], это «каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям». Изучение дефектов подшипников колесной пары вагона можно разделить на рассмотрение полученных при производстве подшипника, при установке подшипника на ось колесной пары и дефектов, возникших в результате его эксплуатации. В ISO 15243 [143] приведён обзор типов повреждений, появлению которых способствует неправильная установка или длительное использование в неблагоприятных условиях окружающей среды.

По картине повреждения можно определить характерный для нее тип повреждения. Так первичные повреждения могут являться причиной вторичных повреждений, таких как усталостные раковины и трещины. Даже первичные повреждения в ряде случаев могут стать причиной неработоспособности подшипников. Подшипник, вышедший из строя, может иметь как первичные, так и вторичные повреждения.Согласно ТК-372 [134], произведена классификация дефектов колец подшипников и выделено три

группы:

- дефекты, возникающие при изготовлении кольца подшипника;

- дефекты, возникающие при монтаже буксового узла;

- дефекты, возникающие в процессе эксплуатации.

Рассмотрение дефектов производится согласно классификатору дефектов и повреждений подшипников качения ЦВТ-22 ОАО «РЖД» [137], материалам фирмы IRD [141] и SKF [144]. Остановимся более подробно на каждой из них.

1. При производстве, подшипник качения проходит через следующие этапы.

- Предварительная обработка. В ее состав входит обработка давлением, вальцевание и токарная обработка [68, 86, 87]. На этапе предварительной обработки возможно возникновение внутренних и поверхностных трещин, разрывов. В процессе обработки давлением металл испытывает многократный нагрев и охлаждение. При таком воздействии возможно образование термических напряжений, как следствие, внутренних разрывов и трещин.

- Термическая обработка [68]. Включает нагрев подшипника до 850 °С, быстрое охлаждение до 40 °С - закалка и отпуск при температуре 170 °С, для уменьшения закалочных напряжений. При термической обработке также могут возникнуть разрывы и трещины (рисунок 1.4) внутри материала.

Рис. 1.4. Пример закалочной трещины

- Финишная обработка. Состоит из процедур шлифования деталей подшипника и суперфиниширования - обработки дорожек качения до параметров шероховатости Яа менее 0,06. На данном этапе дефекты образуются вследствие возникновения остаточных напряжений или изменений в микроструктуре. В процессе шлифования происходит нагрев поверхности до температур порядка 720 °С. Конечная температура нагрева зависит от ряда

факторов: типа смазочно-охлаждающей жидкости, ее концентрации, срока службы, расхода, типа шлифовального диска, его скорости, степени износа, скорости подачи и обработки материала перед шлифованием. В результате несоблюдения способа термообработки, на поверхности колец подшипника могут возникнуть прижоги различных классов. Примеры дефектов представлены на рисунке 1.4.

Рис. 1.5. Пример шлифовочной трещины (а) и трещины, вызванной

шлифовальным прижогом (б)

Отдельно изготавливаются тела качения подшипника и сепаратор. Но в работе будет рассматриваться только дефектоскопия колец подшипника.

2. После производства деталей наступает этап сборки. На данном этапе важны безошибочная сборка и грамотное нанесение смазки на детали подшипника, а также протирка деталей для удаления возможной пыли и частиц. В противном случае подшипник качения колесной пары может полностью выйти из строя. В материале подшипника возможно появление следующих эффектов [137, 141, 144].

- Выкрашивание поверхности, вызванное неправильной посадкой вала или установкой подшипника. Вследствие чего возникают большие циклические напряжения, трещины и расслаивание на поверхности колец подшипника (рисунок 1.6).

Рис. 1.6. Выкрашивание поверхности

- Абразивный износ возникает из-за наличия малых частиц, повреждающих дорожки качения, тела качения, сепаратор. Абразивные частицы проникают в подшипник вследствие плохого уплотнения или образуются из-за изнашивания металла. Причем в процессе изнашивания дорожек качения происходит образование все большего количества абразивных частиц. Абразивный износ может привести изменению его геометрии и быстрому выходу подшипника из строя. Возникновение несущего смазочного слоя невозможно при недостаточном количестве смазки или при утрате смазкой необходимых свойств. Из-за этого появляется металлический контакт между телами качения и дорожками качения. Возможно изменение цвета поверхности либо на тусклый серый, либо зеркальная полировка поверхности, возникновение голубого и коричневого цвета поверхности («цвета побежалости»). Потемнение пластичной смазки. Такие изменения, представленные на рисунке 1.7, в подшипнике происходят после попадания абразивной пыли на трущиеся поверхности. Процесс износа подшипника происходит до момента его поломки. Промывка подшипника, износ которого происходит в течение непродолжительного времени, позволяет производить его дальнейшее использование.

Рис. 1.7. повреждение поверхности качения при абразивном износе

Для избегания износа необходимо производить удаление упаковки с подшипников непосредственно перед его установкой, следить за чистотой на рабочем месте и контролировать состояние инструмента. Использовать качественные смазочные материалы, при необходимости уменьшить интервалы между смазкой.

- Задиры. Их появление на поверхности происходит вследствие абразивного износа. На практике - появление глубоких царапин на дорожке, на посадочной поверхности кольца (рисунок 1.8). Задиры также образуются при сборке кольца с сепаратором и телами качения в случае, когда идет их перекос относительно другого кольца.

Рис. 1.8. Задиры поверхности дорожек

- Бриннелирование является результатом перенапряжения металла вследствие механических ударов. Результатом является появление выемок на поверхности колец. Пример дефекта приведен на рисунке 1.9.

Рис. 1.9. Бриннелирование дорожек качения

- Электроповреждения являются следствием прохождения через детали подшипника электрического тока (рисунок 1.10). Электрический ток может возникнуть за счет вызванного ремнями транспортера статического электричества, либо при использовании сварочных аппаратов. В результате на кольцах и поверхностях элементов качения возможно появление точечного питтинга.

Рис. 1.10. Питтинг (сваривание) поверхности дорожек качения

- Натирыобразуются на кольцах подшипника из-за его неправильной сборки. Дефект показан на рисунке 1.11.

Рис 1.11. Натиры на дорожках качения

Повреждения при сборке подшипника, в основном, возникают из-за недостатка опыта выполнения таких работ. Результатом могут быть повреждения, аналогичные описанным выше.

Приведем некоторые из примеров неправильной сборки.

- неправильная установка внешнего кольца может привести к вмятинам на дорожках качения от роликов;

- перегрев может возникнуть из-за неправильно проведенных работ по установке наружного кольца в корпус вследствие его излишнего обжима;

- из-за неправильной балансировки частей ротора возникает дисбаланс. В результате, это приводит к повреждению колец подшипника.

Повреждение сепаратора (рисунок 1.12) может вывести из строя весь подшипник. Причинами таких повреждений также является неправильная сборка или недостаточная смазка подшипника. При этом происходит изгиб сепаратора и образование трещин. Возможно полное разрушение.

Рис. 1.12. Повреждения сепаратора

- Трещины. Образование трещин (рисунок 1.13) может быть вызвано различными причинами. Например, при неправильном монтаже или демонтаже вследствие сильного натяга или ударных нагрузок.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Щеголев, Сергей Сергеевич, 2014 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Адлер Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / ЮЛ. Адлер, В.Е. Маркова, Ю.В. Грановский-М.:Наука, 1976.-321 с.

2. Алексеев Е.Р. MatLab 7. Самоучитель / Е.Р. Алексеев, О.В. Чеснокова. -М.: «НТ Пресс», 2006. - 464 с.

3. Алешин Н.П. Методы акустического контроля металлов / Н.П. Алешин, В.Е. Белый, А.Х. Вопилкин - М.: Машиностроение, 1989. - 456 с.

4. Алешин Н.П. Ультразвуковая дефектоскопия: Справочное пособие / H.A. Алешин, В.Г. Лупачев. - М.: Высшая школа, 1987. - 271 с.

5. Алешин Н.П. Радиационная, ультразвуковая и магнитная дефектоскопия металлоизделий / Н.П.Алешин, В.Г. Щербинский. - М.: Высшая школа, 1991.-271 с.

6. Ахмеджанов Р. А. Контроль технического состояния деталей вагонов / Р. А. Ахмеджанов. - Омск: Омская гос. акад. путей сообщения, 1996.-139 с.

7. Ахмеджанов Р. А. Ультразвуковой контроль / Р. А. Ахмеджанов, В. В. Макарочкин, В. Ф. Соколов. - Омск: Омский гос. ун-т путей сообщения, 2004.

8. Бабиков О.И. Ультразвук и его применение в промышленности / О.И. Бабиков. - М.: Наука, 1958.-260 с.

9. Балдев Р. Применения ультразвука / Р. Балдев, В. Раджендран, П. Пала-ничами. - М.: Техносфера, 2006. - 576 с.

Ю.Бейзельман P.O. Подшипники качения: Справочник / P.O. Бейзельман, Б.В. Цыпкин, Л .Я. Перель. - М.: Машиностроение, 1975. - 572 с.

11.Белокур И. П. Дефектоскопия материалов, и изделий / И.П. Белокур, Б.А. Коваленко. - Киев: Техника, 1989. - 192 с.

12.Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике / Л. Бергман. - М.: Издательство иностранной литературы, 1957. - 727 с.

13.Берлинкур Д. Пьезоэлектрические и пьезомагнитные материалы и их применение в преобразователях: Физическая акустика. Методы и прибо-

ры ультразвуковых исследований. Т. 1. ч. А / Д. Берлинкур, Д. Керран, Г. Жаффе. - М.: Мир, 1966. - 582 с

М.Ботаки A.A. Ультразвуковой контроль прочностных свойств конструкционных материалов / A.A. Ботаки, В.В. Ульянов, A.B. Шарко. - М.: Машиностроение, 1983. - 74 с.

15.Бронштейн И.Н. Справочник по математике / И.Н. Бронштейн, К.А. Се-мендяев. - М.: Наука, 1980. - 976 с.

16.Бусов В Л. Затухание ультразвука в сталях с однородной структурой // Дефектоскопия. - 1983. - № 2. - С. 11 -18.

17.Вайншток И.С. Ультразвук и его применение в машиностроении / И.С. Вайншток. - М., 1958. - 141 с.

18.Воронков В.А. Общие вопросы неразрушающего контроля. Терминологический справочник / В.А. Воронков. - М., 2003. - 22 с.

19.Выборнов Б.И. Ультразвуковая дефектоскопия / Б.И. Выборнов. - М.: Металлургия, 1985. - 256 с.

20.Голямина И.П. Ультразвук / И.П. Голямина. - М.: Советская энциклопедия, 1979.-400 с.

21.Городецкий Ю.Г. Приборы и автоматы для контроля подшипников: Справочник / Ю.Г.Городецкий, Б.И.Мухин, Э.П.Савенок, Н.А.Соломатин.- М.: Машиностроение, 1973.- 256 с.

22.Гребенник В. С. Физические основы ультразвуковых методов измерения толщины / B.C. Гребенник. - М: Машиностроение, 1968. - 40 с.

23.Гурвич А.К. Справочные диаграммы направленности искателей ультразвуковых дефектоскопов / А.К. Гурвич, Л.И. Кузьмина. - К.: Техника, 1980.- 101 с.

24.Гурвич А.К. Исследование точности метода измерения координат дефектов при сканировании наклонным искателем // Дефектоскопия. - 1967. -№4. - С. 1-7.

25.Гурвич А.К. Исследование случайной погрешности измерения координат

дефекта при ультразвуковом контроле наклонным искателем // Дефектоскопия. - 1967.- № 4.- С. 1-7.

26.Денель А. К. Дефектоскопия металлов / А.К. Денель. - М.: Металлургия, 1972.-304 с.

27.Домаркас В.Й. Ультразвуковая дефектоскопия: Справочное пособие / В.Й. Домаркас, Э.Л. Пилецкас. - М.: Машиностроение, 1988. - 276 с.

28. Дымкин Г.Я., Цомук С.Р. Исследование случайных погрешностей измерения условных размеров дефектов // Дефектоскопия. -1967.-№8.-С.78-84

29.Енохович А. С. Краткий справочник по физике. 2-е изд. / A.C. Енохович. - М.: Высшая школа, 1976. — 288с.

30.Ермолов И. Н. Теория и практика ультразвукового контроля / И.Н. Ермолов — М.: Машиностроение, 1981. - 240 с.

31 .Ермолов И.Н. Развитие теории и принципов ультразвуковой дефектоскопии // Дефектоскопия. - 1979.- № 7.- С. 15-23.

32.Ермолов И.Н. Ультразвуковой контроль: Учебник для специалистов первого и второго уровней квалификации / И.Н. Ермолов, М.И. Ермолов. — М., 2006.-208 с.

33.Ермолов И.Н. Расчеты в ультразвуковой дефектоскопии (краткий справочник) / И.Н. Ермолов, А.Х. Вопилкин, В.Г. Бадалян. - М.: «Эхо+», 2000.- 108 с.

34.Ермолов И.Н., Щербинский В.Г. Измерение величины дефекта при ультразвуковой дефектоскопии // Дефектоскопия. - 1967.- № 9.- С. 17-23.

35.3аварзина И.Ф. Статистическая обработка результатов измерений / И.Ф. Заварзина, И.А. Данилина, A.C. Ионова. -М., 2001. - 35 с.

Зб.Захарченко М.Ю. Математическое моделирование резонансных процессов при прохождении звуковых волн через струю жидкости в акустическом вибрационном датчике для автоматизированных систем контроля и управления станочным оборудованием / Б.М. Бржозовский, М.Ю. Захар-ченко, Ю.Ф. Захарченко // Вестник Саратовского государственного тех-

нического университета. - 2009. - №4 (43) - Вып. 4. - С. 155-158.

37.3ахарченко М.Ю. Работа струйного акустооптического измерительного устройства / М.Ю, Захарченко // Автоматизация и управление в машино-и приборостроении: сб. науч. тр. - Саратов, 2008. - С.56-62

38.Зацепин А.Ф. Акустический контроль В 2 ч. Ч. 2. Физические основы ультразвуковой дефектометрии: учебное пособие / А.Ф. Зацепин. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. - 117 с

39.Игнатьев А.А, Стохастические методы идентификации в динамике станков / A.A. Игнатьев, В.А. Каракозова, С.А. Игнатьев. - Саратов: СГТУ, 2013-124 с.

40.Игнатьев A.A. Автоматизированная вихретоковая дефектоскопия деталей подшипников / A.A. Игнатьев, A.M. Чистяков, В.В. Горбунов // СТИН.

, .2002.-№4.-С.17-19.

41.Ильин В.А. Дефектоскопия деталей подвижного состава железных дорог и метрополитенов / В. А. Ильин. - М.: Транспорт, 1983. - 315 с.

42.Исакович М.А. Общая акустика / М.А. Исакович. - М.: Наука, 1973.-496с.

43.Калинин В.А., Праницкип A.A. Отражение плоской ультразвуковой волны от двухслойной системы // Дефектоскопия. - 1969.- № 1.- С. 58-64.

44. Каневский И.Н. Неразрушающие методы контроля: Учебное пособие / И.Н. Каневский, E.H. Сальникова. - Владивосток: Изд-воДВГТУ, 2007.-243 с.

45.Капранов Б.И. Акустический контроль / Б.И. Капранов, М.М. Коротков. -Томск, 2008.-61 с.

46.Клубович В.В. Применение ультразвука в промышленности / В.В. Клу-бович, В. П. Северденко. - Минск: Наука и техника, 1967. - 261 с.

47.Клубович В.В. Ультразвук в технологии / В. В. Клубович, П. П. Прохоренко. -М.: Знание, 1977. - 64 с

48.Клюев В.В. Справочник. Неразрушающий контроль. Том 1. Визуальный и измерительный контроль Кн.1. // В.В. Клюев. - М.: Машиностроение, 2003.-560 с.

49.Клюев В.В. Справочник. Неразрушающий контроль. Том 2. Контроль герметичности. Кн.1. Вихретоковый контроль. Кн.2. // В.В. Клюев. - М.: Машиностроение, 2003. -688 с.

50.Клюев В.В. Справочник. Неразрушающий контроль. Том 3. Ультразвуковой контроль // В.В. Клюев.-М.:Машиностроение,2003.-864с.

51.Клюев В.В. Справочник. Неразрушающий контроль. Том 4. Акустическая тензометрия. Кн.1. Магнитопорошковый контроль. Кн. 2. Капиллярный контроль. Кн. 3. // В.В. Клюев. - М.: Машиностроение, 2003. - 730 с.

52.Клюев В.В. Справочник. Неразрушающий контроль. Том 5. Тепловой контроль. Кн.1. Электрический контроль. Кн. 2. // В.В. Клюев. - М.: Машиностроение, 2003. — 679 с.

53.Клюев В.В. Справочник. Неразрушающий контроль. Том 6. Магнитный контроль. Кн.1. Оптический контроль. Кн.2. Радиоволновой контроль, Кн.З. // В.В. Клюев. - М.: Машиностроение, 2003. - 830 с.

54.Клюев В.В. Справочник. Неразрушающий контроль. Том 7. Методы акустической эмиссии. Кн.1. Вибродиагностика. Кн.2. // В.В. Клюев. - М.: Машиностроение, 2003. - 829 с.

55.Клюев В.В. Неразрушающий контроль и диагностика (изд.2-е, доп.) /

B.В. Клюев. - М.: Машиностроение, 2003 - 657 с.

56.Клюев В.В. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник / В.В. Клюев. - М.: Машиностроение, 1986. - 352 с.

57.Колесников А.Е. Ультразвуковые измерения. 2-е изд. / А.Е. Колесников. -М.: Изд. Стандартов, 1982. -240 с.

58.Коновалов С.И. Особенности импульсных режимов работы электроакустических пьезоэлектрических преобразователей /

C.И.Коновалов, А.Г.Кузьменко. - СПб.: Политехника, 2014. - 294 с.

59.Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. - М.: Наука, 1968. - 625 с. (новый)

60.Крауткремер Й. Ультразвуковой контроль материалов / Й. Крауткремер,

Г. Крауткремер. - M.: Металлургия, 1991. - 752 с.

61.Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в машиностроении / Е.Ф. Кретов. - СПб.: Радиоавионика, 1995. - 316 с.

62.Кривенков C.B. Выявление скрытых дефектов деталей методом ультразвуковой дефектоскопии / C.B. Кривенков, Ю.В. Зайцев, В.Н. Протасов, П.Г. Кузьменков. 1999.

63.Криволапое C.B. Исследование распределения волокон макроструктуры при штамповке поковок колец подшипников // Наука и образование. -2008.-№3.-С. 31-36.

64.Криворудченко В.Ф. Современные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов подвижного состава железнодорожного транспорта / В.Ф. Криворудченко, P.A. Ахмеджанов. - М.: Маршрут, 2005. - 436 с.

65.Курбатова Е.А. MATLAB 7. Самоучитель / Е.А. Курбатова. - М: Вильяме, 2005 - 256 стр.

66.Кутяйкин В.Г. Методы определения и расчет погрешностей измерений технологических свойств машиностроительных материалов / В.Г. Кутяй-кин. - M.: АСМС, 2002. - 96 с.

67.Ланге Ю.В. Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения. Справочник / Ю.В. Ланге, В.А. Воронков. - М., 2003. - 120 с.

68.Лахтин Ю.М. Материаловедение: Учебник для высших технических заведений. - Зе изд., перераб. и доп. / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева - М.: Машиностроение, 1990. - 528 с.

69.Лебедев A.A. Оценка влияния колебаний геометрических размеров изделий на результаты акустических измерений / A.A. Лебедев, A.B. Шарко // Дефектоскопия. - 1983. - № 9. - С. 31-36.

70.Левыкин Ф.В. Дефектоскопия деталей локомотивов и вагонов / Ф.В.Левыкин. - М.: Транспорт, 1974. - 238 с.

71.Лепендин Л.Ф. Акустика: учебное пособие для вузов / Л.Ф. Лепендин —

M.: Высшая школа, 1978. - 448 с.

72.Лысенко И.Е. Курс лекций микроэлектромеханика / И.Е. Лысенко. - Таганрог: Изд-во Технологического института ЮФУ, 2009.

73.Мак-Мастер Р. Неразрушающие испытания: Справочник. В 2-х книгах / Р. Мак-Мастер. —Л.: Энергия, 1965. - 504 с.

74.Мартынов H.H. MATLAB 5.x. Вычисления, визуализация, программирование / H.H. Мартынов, А.П. Иванов. - М.: Кудиц-Образ, 2000. - 336 с.

75.Мезон У. Физическая акустика. Том 1. Методы и приборы ультразвуковых исследований. / У. Мэзон. — М.: Мир, 1966 - 950 с.

76.Мельканович А.Ф. Анализ импульсного метода измерения параметров пьезопреобразователей / АФ. Мельканович, В.Г. Перлатов // Дефектоскопия. -1973.-№2.-С. 46-56.

77.Мельканович А.Ф. Измерение параметров пьезоматериалов и пьезоэле-ментов/АФ. Мельканович, В.Г. Перлатов // Дефектоскопия. - 1977. - № 4. - С. 25-32.

78.Молотков С.Л. Ультразвуковой дефектоскоп УД2-12 в вопросах и ответах / С.Л. Молотков. - Спб., 1993. - 115 с.

79.Муравьев В.В. Скорость звука и структура сталей и сплавов / В.В, Муравьев, Л.Б. Зуев, К.Л. Комаров. - Новосибирск: Наука, 1996. - 188 с.

80.0пределение оптимальных условий ультразвукового контроля с заданной надежностью / Т.А. Блистанова, С.К. Михайлов, М.В. Розина, Ю.И. Рыбин, Л.М. Яблоник // Дефектоскопия, 1977.- № 6.- С. 62-68.

81.Поршнев C.B. MATLAB 7. Основы работы и программирования / C.B. Поршнев. - М.: «Бином. Лаборатория знаний», 2006. - 320 с.

82.Пронякин В.Т. О возможностях выявления сверхтонких дефектов ультразвуковым методом / В.Т. Пронякин, Г.В. Дубинин, С.А. Грушин // Дефектоскопия. - 1983. - № 7. - С. 91-93.

83. Пчелинцев Д.О. Контроль качества колец подшипников вихретоковым методом с применением вейвлет-преобразований / С.А. Игнатьев, Д.О.

Пчелинцев, A.A. Игнатьев // Исследование сложных технологических систем: сб. науч. тр. - Саратов: СГТУ, 2008. - С.57-60.

84.Пчелинцев Д.О. Автоматизация контроля качества деталей подшипников вихретоковым методом на основе распознавания дефектов с применением вейвлет-преобразований / С.А. Игнатьев, Д.О. Пчелинцев, A.A. Игнатьев // Высокие технологии в машиностроении: мат. Всерос. науч.-техн. интернет-конф. с междунар. участием. - Самара: СамГТУ, 2008. -С. 185-187.

85. Савельев И.В., Курс общей физики, т.2 / И.В. Савельев. - М, 1988. - 496с.

86.Самойлович Г.С. Неразрушающий контроль металлов и изделий: Справочник / Г.С. Самойлович -М.: Машиностроение, 1976. - 456 с.

87.Солнцев Ю.П. Материаловедение: учебник для вузов / Ю.П. Солнцев, Е.И. Пряхин. - М.: Химиздат, 2007. - 784 с.

88.Соснин Ф.Р. Применение современных приборов и методов неразру-шающего контроля в машиностроении / Ф.Р. Соснин. - М: Информпри-бор, 1987.-49 с.

89.Способ ультразвукового контроля вращающихся изделий: пат. РФ / А.И, Кондратьев, В,И. Римлянд, А.В, Казарбин. №2122728, 1998 г. (с 48 места)

90.Столиу В.Е. Основные направления и перспективы развития ультразвуковой шумодиагностики в дефектоскопии: Обзор пат. Материалов и публ. США, Японии, Франции, Италии, Канады / В.Е. Столиу, Н.И. Бражников, A.M. Духанин, В.Г. Касоев // Дефектоскопия. - 1971. - № 4. -С. 82-86.

91.Сухоруков В.В. Неразрушающий контроль. Книга 2: акустические методы контроля / В.В. Сухорукое. - М.: Высшая школа, 1991. - 288 с.

92.Троицкий В.А. Ультразвуковой контроль / В.А. Троицкий. - К.: Феникс, 2006. - 224 с.

93.Уральский М.П. Выбор шага сканирования при автоматизированном ультразвуковом контроле // Дефектоскопия. - 1971. - № 3. - С. 69-74

94.Шелихов Г.С. Магнитопорошковая дефектоскопия деталей и узлов / Г.С. Шелихов. -М., 1995. - 225 с.

95.Шелихов Г.С. Магнитопорошковый контроль изделий / Г.С. Шелихов. -М.: Спектр, 2013.-176 с.

96.Шутилов В.А. Основы физики ультразвука / В.А. Шутилов. - Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1980. - 280 с.

97.Щеголев С.С. Автоматизация распознавания локальных дефектов поверхностей качения колец подшипников / С.С. Щеголев, A.A. Игнатьев // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: Сб. науч. тр. - Саратов: Изд-во СГТУ, 2011. - С 240-246.

98.1Деголев С.С. Определение оптимального режима токарной обработки на основе анализа виброакустических колебаний / С.С. Щеголев, С.А. Игнатьев, А.Г. Мотков // Современные тенденции в науке: новый взгляд: Сб. науч. тр. междунар. конф. - Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-наука-общество», 2011.-с. 153-154.

99.Щеголев С.С. Использование ультразвуковых методов для определения дефектов внешних колец подшипников качения колесной пары вагона / С.С. Щеголев, А.Г. Мотков, A.A. Игнатьев // Современные вопросы науки и образования - XXI век: Сб. науч. тр. междунар. конф. - Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-наука-общество», 2012. - с. 160-161.

100. Щеголев С.С. Экспериментальное обнаружение неоднородностей в строении внешнего кольца подшипника качения колесной пары вагона / С.С. Щеголев, А.Г. Мотков, В.В. Погораздов // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: Сб.науч.тр.-Сарагов2012.-202-207с.

101.Щеголев С.С. Автоматизация распознавания дефектов колец подшипников качения колесной пары вагона / С.С. Щеголев, А.Г. Мотков // Актуальные проблемы науки и образования: прошлое, настоящее, будущее: Сб. науч. тр. междунар. конф. - Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-наука-общество», 2012. - с. 158-159.

102.Щеголев С.С. Составление градуировочной шкалы по результатам исследования дефектов различных диаметров / С.С. Щеголев, А.Г. Мотков // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: Сб. науч. тр. - Саратов, 2013. - с. 242 - 248.

103. Щеголев С.С. Составление градуировочной шкалы для дефектоскопа УДЗ-ЮЗ / С.С. Щеголев, А.Г. Мотков, A.A. Игнатьев // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2013. - №4 (73)-С. 132-136.

104.Щеголев С.С. Комплексный автоматизированный метод выявления дефектов колец подшипников / С.С. Щеголев, А.Г. Мотков // Электронный журнал «Науковедение». - 2014. - №4 (23).

105.Щеголев С.С. Идентификация кольца подшипника как динамической системы при импульсном воздействии / С.С. Щеголев, А.Г. Мотков, A.A. Игнатьев // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2014. - №2 (75) - С. 172-178.

106.Щеголев С.С. Алгоритм автоматизации ультразвукового метода дефектоскопии колец подшипников / С.С. Щеголев, А.Г. Мотков, В.В. Пого-раздов, М.Ю. Захарченко // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2014. - №2 (75) - С.216-219.

107.Щеголев С.С. Выявление дефектов колец подшипников с помощью автоматизированного метода ультразвукового контроля / С.С. Щеголев, А.Г. Мотков // Межвузовский сборник научно-технических статей. Выпуск 34. - Вольск: ВВИМО, 2014. - С.334-338.

108.Щеголев С.С. Алгоритм работы метода автоматизации ультразвукового контроля колец подшипников / С.С. Щеголев, А.Г. Мотков // Межвузовский сборник научно-технических статей. Выпуск 34. - Вольск: ВВИМО, 2014. - С.334-338.

109.Щербинский В.Г. Исследование надежности ультразвукового контроля в зависимости от качества акустического контакта / В.Г. Щербинский //

Дефектоскопия. - 1971. - № 2. - С. 88-93. 110. Щрайбер Д.С. Об оценке надежности неразрушающих методов контроля качества продукции / ДС. Щрайбер //Дефектоскопия, 1971.-№4,-С. 92-103. Ш.Шрайбер Д.С. Ультразвуковая дефектоскопия / Д.С. Шрайбер. - М.:

Металлургия, 1965. - 392 с. 112.Щукин В.А. Скорости распространения ультразвуковых волн в различных металлах и сплавах / В.А. Щукин // Дефектоскопия. - 1977. - № 3. -С. 65-68.

11 З.Яворский Б.М. Справочник по физике / Б.М. Яворский, A.A. Детлаф. -М.: Наука, 1979. - 944 с.

114.Якимов A.B. Расчет глубины дефектного слоя при шлифовании / A.B. Якимов, В.П. Ларшин, E.H. Ковальчук // Станки и инструмент. - 1986. -№ 9. - С.26 - 27.

115.ГОСТ 15467-79. Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения. - Москва: Изд-во стандартов, 1972.

116.ГОСТ 21105-87. Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. - Москва: Изд-во стандартов, 1987.

117.ГОСТ 23667-85. Дефектоскопы ультразвуковые. Методы измерения основных параметров. - Москва: Изд-во стандартов, 1985.

118.ГОСТ 23829-85. Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения. - Москва: Изд-во стандартов, 1985.

119.ГОСТ 26266-90. Преобразователи ультразвуковые. Общие технические требования. - Москва: Изд-во стандартов, 1990.

120.ГОСТ 23702-90. Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний. -Москва: Изд-во стандартов, 1990.

121.ГОСТ 20415-82. Контроль неразрушающий. Методы акустические. -Москва: Изд-во стандартов, 1990.

122.ГОСТ 4.479-87. Система показателей качества продукции. Подшипники качения. Номенклатура показателей. - Москва: Изд-во стандартов, 1987.

123. ГОСТ 4835-80. Колесные пары для вагонов магистральных железных дорог колеи 1520 (1524). Технические условия. - Москва: Изд-во стандартов, 1980.

124.ГОСТ 520-2002. Подшипники качения. Общие технические условия. -Москва: Изд-во стандартов, 2002.

125.ГОСТ 801-78. Сталь подшипниковая. Технические условия. - Москва: Изд-во стандартов, 1978.

126.Измерения. Контроль. Качество. Неразрушающий контроль. Справочник технического комитета по стандартам. Москва, ИПК, Издательство стандартов, 2002.

127.Инструкция по ультразвуковому контролю деталей локомотивов и вагонов электропоездов на базе программируемого дефектоскопа УД2-102. м. ~ПС РФ, ВНИИЖД, 2000. 270 с.

128.РД 34.17.415-96. Инструкция по проведению ультразвукового контроля крепежа энергооборудования.

129.СТО 00220256-005-2005. Швы стыковых, угловых и тавровых сварных соединений сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Методика ультразвукового контроля.

130.ТИ 07.30-01 - Технологическая инструкция по ультразвуковому контролю колец подшипников дефектоскопом УД2-12.

131.ТИ 07.27-01 - Технологическая инструкция по ультразвуковому контролю упорных колец подшипников дефектоскопом УД2-12.

132.ТИ 07.25-2000 - Технологическая инструкция по ультразвуковому контролю колец подшипников дефектоскопом УДС2-32.

133.ТИ 07.26-01 Технологическая инструкция по ультразвуковому контролю упорных колец подшипников дефектоскопом УДС2-32.

134.ТК-372. Комплект документов на технологический процесс входного и выходного контроля буксовых узлов при ремонте и освидетельствований колесных пар грузовых вагонов

135.ТУ ВНИИП.048-1-00. Подшипники качения для железнодорожного подвижного состава. Подшипники шариковые, роликовые цилиндрические и сферические. Технические условия. Часть 1.

136.Прохоров A.M. Физическая энциклопедия, т.З / A.M. Прохоров, Д.М. Алексеев, A.M. Балдин, A.M. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов. — М.:Большая Российская Энциклопедия, 1992. - 703 с.

137.ЦВТ-22 классификатор дефектов и повреждений подшипников качения ОАО «РЖД». - М., 2007. - 116 с.

138.ЦТ-ЦВ-ЦЛ 014-2003. Нормы безопасности на железнодорожном транспорте.

139.Drury J.C. Ultrasonic flaw detection for technicians 3 edition / J.C. Drury. -Imex Group Limited Darcy Business Park, Llandarcy Neath, 2004. - 250 p.

140.Glossary of terms and definitions for ultrasonic testing procedures/ M1L-STD-371. 1992.

141.IRD. Обнаружение дефектов подшипников качения. - 15с.

142.Nondestructive Testing Handbook. Second edition. V.7. Ultrasonic Testing. ASNT. 1991.-893 p.

143.ISO 15243:2004 Подшипники качения. Повреждения и отказы. Термины, характеристики и причины.

144.SKF. - Спб., 2002. - 46 с.

145.Автоматизированная система контроля шариков подшипников: [Электронный ресурс] // АВЭК, 2013-2014. - Режим доступа: http://www.avek.ru/production/nerazrushayushiy_kontrol/vihretokovyy_kont rol_pokrytiy/statsionarnye_sistemy/avtomatizirovannaya_sistema_kontrolya_ rolikov.html. (Дата обращения: 15.06.2013).

146.Буксовые узлы с подшипниками качения - Изготовление подшипников букс: [Электронный ресурс] // ASWN, 2009-2014. - Режим доступа: http://www.aswn.ru/design/buksovyenodes/bearingswing?start=7. (Дата обращения: 10.05.2012).

147.Вихретоковый контроль, оборудование компании Юнитест-Саратов:

[Электронный ресурс] // Виматек, 2009-2014. - Режим доступа: http://www.vimatec.ru/vihndt_obor2.html. (Дата обращения: 22.02.2012).

148.Классификация и особенности устройства колесных пар: [Электронный ресурс] // http://www.vagoni-id.ru/razdel_03.2%20kolesnie%20pari.php (дата обращения 20.03.2012)

149.Колесная пара с буксовыми узлами: [Электронный ресурс]. ПАО "СВЗ", 2011 - Режим доступа: http://www.stakhanovvz.com/view.php?id=26. (Дата обращения: 10.11.2013).

150.Микроакустика: [Электронный ресурс]. Екб., 2001-2014. - Режим доступа: http://www.mikroakustika.ru. (Дата обращения: 01.02.2012).

151.Общий принцип действия ультразвукового дефектоскопа: [Электронный ресурс] // Портал о сварке, 2011-2014. - Режим доступа: http://www.welding.su/library/uks/uks_124.html. (Дата обращения:

05.02.2012).

152.Сенгстшмид X., Кёттритш X., Вагнер К. Преимущества заводского восстановления подшипников качения: // Evolution. 2012. № 3. - Режим доступа: Ь^У^о1ийоп.8к£тот/ги/преимущества-заюдскогх>восстановпе/. (Дата обращения: 04.05.2013).

153.Технологии и средства НК: [Электронный ресурс] // Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт мостов и дефектоскопии Федерального агентства железнодорожного транспорта» (НИИ мостов). Отраслевой учебно-методический и аттестационный цёнтр по неразрушающему контролю и диагностике технических объектов (НК-центр), 2009-2014. - Режим доступа: http://www.ndt.sp.ru/index_ru.php3?pid= 12. (Дата обращения: 22.03.2013).

154.Ультразвук. Основы теории распространения ультразвуковых волн: [Электронный ресурс] // Инженерные решения, 2012-2014. - Режим доступа: http://engineering-solutions.ru/ultrasound/theory/. (Дата обращения:

04.04.2013).

155.Ультразвуковой дефектоскоп УД2-70: [Электронный ресурс] // Ультра-кон сервис, 2014. - Режим доступа: http://www.ultracon-service.com.ua/index.php/ru/articles/item/6-ultrasonic-flaw-detector-ud2-70-article. (Дата обращения: 22.01.2014).

156.Установка ТПС 9706А для магнитного дефектоскопирования свободных колец подшипников буксового узла: [Электронный ресурс] // Аудит-прибор, 2010-2014. - Режим доступа: http://www.audit-pribor.ru/ TPS_9706A.html. (Дата обращения: 20.10.2012).

157.Ultrasonic test system for bearing rings: [Электронный ресурс] // FGB, 2009-2014. - Режим доступа: http://www.fgb-steinbach.de/en/applications/ bearings-spindles/bearings-spindles/ultrasonic-test-system-for-bearing-rings.html. (Дата обращения: 25.10.2012).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Статистическая обработка результатов автоматизированного контроля колец подшипников

Статистическая обработка представляет собой строгую последовательность действий, которые направлены на определение значений исследуемого параметра.

Надежность аналитической методики определяется исходя из значения относительной максимальной погрешности. В случае, если погрешность не превышает установленного значения (обычно не более 5 %), то предложенная методика считается надежной [80]. Погрешность методики оценивается по результатам параллельных измерений в рамках одного опыта.

Статистическую обработку начнем с 1-го кольца подшипника. Исходные данные для оценки представлены в таблицах П 1.1, П1.5, П.1.9, П1.13, П1.17, П.1.21. Результаты обработки - в таблицах П1.2-П1.4,П1.6-П1.8, П1.10-П1.12, П1.14-П.1.16, П1.18-П1.20.

Таблица П1.1.

Результаты поиска дефектов в строении первого кольца подшипника

Номер эксперимента Размер дефекта, мм Координата дефекта, мм Глубина залегания, мм

1 проход 2 проход 1 проход 2 проход 1 проход 2 проход

1 2 3 4 5 6 7

1 325 300 291, 453 13,74 0,196

2 304 297 290, 452 13,71 0,191

3 301 301 290. 452 13,74 0,18

4 324 300 291 453 13,8 0,195

5 324 301 289 ' 453 13,81 0,194

6 309 305 291 453 13,78 0,196

7 32.1 306 290 453 13,74 0,198

8 317 301 292 452 13,74 0,196

9 305 301 292 453 13,7 0,2

10 317 300 292 453 13,71 0,2

11 318 301 291 454 13,74 0,201

12 308 297 291 454 \3,6 0,202

13 305 303 291 453 13,71 0,199

14 325 301 291 453 13,74 0,2

15 315 301 290 454 13,61 0,195

16 317 300 290 453 13,75 0,196

!

1 2 3 4 5 6 7

17 317 296 289 453 13,74 0,196

18 301 301 290 454 13,74 0,195

19 324 301 291 453 13,78 0,197

20 306 306 291 453 13,75 0,196

21 318 300 291 453 13,8 0,199

22 325 296 290 453 13,71 0,21

23 320 301 290 453 13,7 0,187

24 314 297 291 453 13,79 0,19

25 325 301 290 453 13,79 0,191

Примем следующие обозначения: X - входной параметр; У - выходной параметр. Подробно рассмотрим статистическую обработку для значения размера дефекта при первом проходеультразвукового преобразователя по первому кольцу подшипника. Статистическая обработка других полученных результатов производится аналогично описанной. .

1) Произведем расчет среднего значения выходного параметра: :

325+304+301+3244-324+309+321+317+305+317+318+308+305+3254-315+:

25 ' --

+317+317+301+324+306+318+325+320+314+325 о и

2) Определим выборочную дисперсию, то есть меру отклонения результатов параллельных измерений от их среднего значения. Для серии -значений

размеров дефектов: Л ; ; : .

2 - (325-315,84)2+(304-315,84)2+С300т-315,84)2+(325-315,84)2+(324-315;84)2

(309 и ~ - 315,84)2 + (321 - 315,84)2 + (317 .24 - 315,84)2 + (305 - 315,84)2 + (320 - 315,84)2

(318 - 315,84)2 + (308 - 315,84)2 + (305 24 - 315,84)2 + (324- 315,84)2 + (315 - 315,84)2

(317 - 315,84)2 + (317 - 315,84)2 + (300 24 - 315,84)2 + (324 - 315,84)2 + (306 - 315,84)2

(320 - 315,84)2 + (325 - 315,84)2 + (321 24 - 315,84)2 + (321 - 315,84)2 + (325 - 315,84)2

= 68,81.

= 25 - 1 = 24.

3) Определим среднюю квадратичную погрешность отдельного результата: Для серии значений размеров дефектов

^и= № ~

4) Проверка результатов с помощью критерия промаха К для серии значений размеров дефектов:

К = 3-8,3 = 24,89, 315,4 - 24,89 < У < 315,4 + 24,89, 290,51 < У <340,29. Все полученные результаты входят в указанный интервал. Следовательно, в ходе эксперимента анормальных результатов не получено.

С помощью критерия анормальности Н. Для серии значений размеров дефектов: -

ТТ _ 320,72^3-15 _ 1

тЫ 3,46 ~ ' ' И _ 325-320,72 _ ' , тах ~ з,46..... ~ 1,1 •

Нтабл= f(a;m), #табл=/(0,05; 2§) = 2,06. Оба расчетных значения критерия анормальности не превышают табличного. Откуда следует, что анормальных результатов среди параллельных определений не обнаружено.

Определим среднюю квадратичную погрешность среднего арифметического результата для серии значений размеров дефектов:

5 = ^=1,66.

Определим табличное значение критерия Стьюдента

' = /(«;/„),

где а - уровень значимости, показывающий допустимую долю ошибок. Примем для расчета значение а = 0,05;

t = /(0,05; 25) = 2,06.

Данное значение представляет собой нормированную погрешность. Определим значение абсолютной максимальной погрешности эксперимента. Для серии значений размеров дефектов:

Е£х = 2,06 ■ 1,66 = 3,42. Определим значение относительной максимальной погрешности эксперимента для серии значений размеров дефектов:

Етах = — ■ 100 = 1,08 %. тах 315,4 '

Таким образом, относительная максимальная погрешность эксперимента не превышает 5%.

Определение доверительного интервала:

Р = 1 - 0,05= 0,95. 315,4 - 3,42 < У < 315,4 + 3,42, 311,98 <У< 318,82. Установим стабильность параметра У по коэффициенту вариации, %:

0,87

V =

290,51

100 = 0,3 %.

Коэффициент вариации не превышает 5%. Таким образом, параметр У является стабильным.

Произведем статистическую обработку других полученных результатов.

Таблица П1.2.

Результаты статистической обработки значений размера дефекта для 25

Рассчитываемый параметр Размер дефекта

1 проход 2 проход

1 ? 3

Среднее значение входного параметра '315,4 300,56

Выборочная дисперсия, 68,81 6,49

Средняя квадратичная погрешность, Би 8,3 2,55

Критерий промаха, к 24,89 7,64

Критерий анормальности 290,51 < У <340,29 Нгит = Н-тах = 1Д6 292,92 <У< 308,2 ^тг'п 1,79 Нтах = 2,14

1 2 3

Средняя квадратичная погрешность среднего арифметического результата, S 1,66 0,51

Значение абсолютной максимальной погрешности, рабе 3,42 1,05

Значение относительной максимальной погрешности, роти ^max 1,08 0,35

Доверительный интервал от 311,98 до 318,82 от 299,51 до 301,61

Коэффициент вариации, и 1 2,63% 0,85%

Таблица П 1.3. Результаты статистической обработки значений координаты дефекта для 25_ ... ...............экспериментов, проведенных на первом кольце

- Рассчитываемый параметр Координата дефекта ; :

1 проход 2 проход

Среднее значение входного параметра 290,56 453,04

Выборочная дисперсия, 0,76 0,25

Средняя квадратичная погрешность,. 5и 0,87 0,5

Критерий промаха, к 2,61 1,5

Критерий анормальности 287,95 <Y<293,17 H-min = 1?79 Нтах ~ 1,66 451,54 <Y<454,55 Hmiri = 2,07 Нтах ^ 1,91

Средняя квадратичная > 0,17 0,1 _____________

погрешность среднего арифметического результата, Э

Значение абсолютной максимальной погрешности, рабе стах~ 0,36 0,21

Значение относительной максимальной погрешности, рот н Ртах 0,12 0,05

Доверительный интервал от 290,2 до 290,9 от 452,8 до 453,2 "~

Коэффициент вариации, и 0,3% 0,11%

Таблица П1.4.

Результаты статистической обработки значений глубины залегания дефекта для _25 экспериментов, проведенных на первом кольце_

Рассчитываемый параметр Глубина залегания

1 проход 2 проход

Среднее значение входного 13,74 0,196

параметра

Выборочная дисперсия, 0,002 0,00003

Средняя квадратичная 0,04 0,01

погрешность, Su

Критерий промаха, к 0,13 0,02

Критерий анормальности 13,6 <Y< 13,87 Нщт — 3,07 Нтах = 1,64 0,18 <Y<0,21 Hmin = 2,87 H-rnax 2,51

Средняя квадратичная 0,01 0,001

погрешность среднего арифметического результата, S

Значение абсолютной 0,02 0,002

максимальной погрешности, рабе

Значение относительной 0,13 1,17

максимальной погрешности,

стах

Доверительный интервал от 13,72 до 13,76 от 0,19 до 0,2

Коэффициент вариации, v 0,32% 2,85%

Ниже приведены примеры таблиц с исходными значениями, полученными в ходе эксперимента, а также примеры таблиц с рассчитанными значениями статистических характеристик для некоторых колец подшипников. Приводятся только результаты расчета.

Для второго кольца.

Таблица П 1.5.

Результаты поиска дефектов в строении второго кольца подшипника_

Номер Размер дефекта, мм Коорд ината дефекта, мм Глубина залегания, мм

эксперимента 1 проход 2 проход 1 проход 2 проход 1 проход 2 проход

1 2 3 4 5 6 7

1 222 - 295 - 0,39 -

■ 2 219 - 294 - 0,39 -

3 220 - 294 - 0,387 -

4 222 - 294 - 0,388 -

1 2 3 4 5 6 7

5 220 - 294 - 0,39 -

6 222 - 293 - 0,385 -

7 224 - 294 - 0,385 -

8 223 - 295 - 0,389 -

9 223 - 295 - 0,393 -

10 222 - 295 - 0,392 -

11 221 - 295 - 0,395 -

12 215 - 295 - 0,392 -

13 219 - 295 - 0,393 -

14 220 - 295 - 0,39 -

15 222 - 296 - 0,391 -

16 226 - 295 - 0,396 -

17 225 - 295 - 0,399 -

18 223 - 294 - 0,4 -

19 223 - 295 - 0,39 -

20 222 - 295 - 0,385 -

21 222 - 294 - 0,39

22 223 - 294 - 0,39 *

23 222 - 295 - 0,395 -

24 228 - 295 - 0,399

25 218 - 295 - 0,398 я

Таблица П1.6.

Результаты статистической обработки значений размера дефекта для 25 _экспериментов, проведенных на втором кольце ' -

Рассчитываемый параметр Размер дефекта

1 проход 2 проход

1 2 - з ;

Среднее значение входного параметра 221,84 -

Выборочная дисперсия, . 5,56 - 1

Средняя квадратичная погрешность, Би 2,36 -

Критерий промаха, к 7,07 -

Критерий анормальности 451,54 < У <454,54 Нтпт ~ 2,07 Нтах 1 »91

Средняя квадратичная погрешность среднего арифметического результата, Б 0,47

Значение абсолютной максимальной погрешности, Е^ах ' 0,97 -

1 2 3

Значение относительной максимальной погрешности, ротн итах 0,43

Доверительный интервал от 220,87 до 222,81 -

Коэффициент вариации, V 1,06% -

Таблица П1.7. Результаты статистической обработки значений координаты дефекта для 25 экспериментов, проведенных на втором кольце

Рассчитываемый параметр Координата дефекта

1 проход 2 проход

Среднее значение входного параметра 294,64 -

Выборочная дисперсия, S„ 0,41 -

Средняя квадратичная погрешность, Su 0,64 -

Критерий промаха, к 1,91 -

Критерий анормальности 292,73 <Y<296,55 H-min 2,57 Н-тах 2,13 -

Средняя квадратичная погрешность среднего арифметического результата, S 0,13

Значение абсолютной максимальной погрешности, рабе сmax" 0,26 t

Значение относительной максимальной погрешности, ротн '-•max . 0,09

Доверительный интервал от 294,38 до 294,9 -

Коэффициент вариации, v 0,22% -

Таблица П1.8.

Результаты статистической обработки значений глубины залегания дефекта для _25 экспериментов, проведенных на втором кольце_

Рассчитываемый параметр Глубина залегания

1 проход 2 проход

1 2 3

Среднее значение входного параметра 0,39 -

1 2 3

Выборочная дисперсия, 0,00002 -

Средняя квадратичная 0,005 -

погрешность, Би

Критерий промаха, к 0,01 -

Критерий анормальности 0,38 <У< 0,41 Нтт ~ 1,47 Нщах 1,83

Средняя квадратичная 0,001 -

погрешность среднего арифметического результата, Б

Значение абсолютной 0,002 -

максимальной погрешности, рабе птах•

Значение относительной максимальной ; 0,48 -

погрешности, .

Доверительный интервал от 0,39 до 0,394 -

Коэффициент вариации, V 1,16% -

Для третьего кольца. -----------------

- Таблица П1.9.

Результаты поиска дефектов в строении третьего кольца подшипника

Номер, эксперим ента Размер дефекта, мм Координата да|>екга, мм I л)биназалепшия, мм

1 проход 2 проход 1 проход 2 проход 1 проход 2проход

. 1 •2. . 3.. : . 4 ■5 6 7 8 9 . . 10

1 207 201 294 166 320 - 150 12,76 11,78 13,15

2 217 215 301 165 319 151 12,89 11,61 13,1

з- 220 200 299 165 319 151 12,8 11,8 13,15

■ : 4 - 204 202 290 166 320 151 12,81 11,75 13,02

5..... 208 200 294 166 320 149 12,79 11,76 . 13,2

6 204 201 294 166 320 1 151 12,78 11,82 13,15

7 200 201 293 168 322 151 12,76 11,78 13,14

8 .. 207 : 201 294 166 320 - 152 12,76 11,78 13,15

9 220 210 288 165 319 151 12,75 11,9 13,1

10 " 218 210 298 165 319 152 12,76 11,89 13,02

11 200 201 294 166 320 151 12,6 11,88 13,25

12 199 205 295 166 320 151 12,81 11,88 12,99

13 209 201- 294 166 320 152 12,71 11,89 13,05

, .14 215 204 310 166 320 151 12,7 11,6 .13,22

.15 200 201 301 166 320 150 12,71- 11,65 13,25

1.6 207 200 294 166 320 150 12,78 11,78 13,2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10