Файл: И. И. Лаптева, М. А. Колесников неразрушающий контроль деталей вагонов рекомендовано Методическим советом двгупс в качестве учебного пособия Хабаровск Издательство двгупс 2012.docx

7. Интроскопический метод контроля

Кафедрой «Вагоны и вагонное хозяйство» ИрИИТ совместно с лабораторией систем обработки данных НПК ЛУЦ НИИЭФА, при активном содействии служб вагонного хозяйства ВСЖД, ОктЖД, КрЖД и ЗабЖД были получены результаты инициативных исследований автоматизированной технологии неразрушающего контроля на ходу грузового подвижного состава интроскопическим методом.

Этот метод позволяет с помощью жесткого излучения, генерируемого линейными ускорителями электронов, решить следующие задачи:

– получить компьютерное изображение недоступных для непосредственного осмотра деталей узлов, например, изображение механизмов сцепленных автосцепок и т. п.;

– оценить величину перекрытия запирающих частей замков автосцепки;

– обнаружить наличие или отсутствие зазоров (например, между гайкой торцевого крепления и упорным кольцом и т. п.);

– выявить недопустимые износы, деформации, изломы недоступных для осмотра деталей, наличие посторонних металлических предметов;

– оценить количественно размеры деталей, в том числе те размеры, которые обычно в эксплуатации контролю не подлежат (расстояние между фрикционными планками, базу боковой рамы, зазоры между корпусом буксы и буксовыми челюстями и т. п.), а также взаимное положение деталей (например, завышение фрикционного клина).

В результате компьютерной обработки получается позитивное цветное изображение. Может быть получено изображение негативное, в псевдоцветах и с подчеркнутыми контурами. Возможно также программное масштабирование, выделение интересующего фрагмента, изменение пространственной ориентации и другие манипуляции с объектом. Все это обеспечивает удобство автоматизации технической диагностики подозрительного объекта. Главными достоинствами метода являются независимость от внешних возмущений и высокая проникающая способность.

Для исследования возможностей метода сотрудниками кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» ИрИИТ с помощью промышленного интроскопа НПК ЛУЦ НИИЭФА было выполнено опытное просвечивание автосцепки, колесной пары с роликовыми буксами и тележки грузового вагона.

---

Промышленный интроскоп с линейным импульсным ускорением электронов до граничной энергии излучения 8 МэВ и детекторной линейкой на кристаллах из вольфрамата кадмия размером 22 мм позволяет получить пространственное разрешение контрастных дефектов до 1 мм и разрешение по плотности не хуже 0,5 %. Эти результаты получены при просвечивании стального объекта толщиной 230 мм при скорости движения 5 км/ч.

Скорость движения подвижного состава при диагностировании ограничивается мощностью ускорителя, временными характеристиками детекторной линейки и пропускной способностью каналов обработки информации. Ряд технических сложностей делает затруднительным диагностирование на скорости свыше 5 км/ч, которая по многим причинам в настоящее время может считаться удовлетворительной.

Следует отметить, что при исследовании метода не ставилась задача выявлять в движении наличие микротрещин деталей. При разумной мощности ускорителей это возможно при небольшой скорости движения или в состоянии покоя объекта.

Схематическое изображение опытной установки показано на рис. 50.

Рис. 50. Схема опытной интроскопической установки:

1 – ускоритель; 2 – первичный коллиматор; 3 – объект контроля;

4 – коллиматор; 5 – детекторная линейка
Излучатель ускорителя, неподвижно установленный на специальной раме, снабжен юстировочным устройством и первым коллиматором, которые формируют веерный пучок в плоскости коллимационной системы (рис. 51). Приемником излучения является детекторная линейка. В процессе просвечивания объект при помощи транспортной системы пересекает веерообразный пучок тормозного излучения. Прошедшее через контролируемый объект излучение регистрируется детекторной линейкой. Сигналы с детекторной линейки предварительно обрабатываются и передаются на рабочую станцию оператора и отображаются на дисплее с высокой разрешающей способностью.

Интроскопическое изображение, получающееся при просвечивании движущихся автосцепок, приведено на рис. 52 и 53. Хорошо видны детали механизма и их взаимное положение.

При опытном просвечивании опробован быстродействующий адаптивный метод обработки и визуализации информации, содержащейся в исходном массиве данных. Метод заключается в преобразовании аналогового сигнала яркости в цифровой код геометрического размера детали для формирования пространственной матрицы из теневого растрового изображения. В полученном изображении выделяются контуры, имеющие равную яркость, которые классифицируются по принадлежности деталям сборочной единицы.

---

Рис. 51. Интроскопическая установка

Рис. 52. Изображение автосцепки

с незаполненным контуром зацепления

Рис. 53. Изображение автосцепки

с заполненным контуром зацепления

О

Рис. 54. Буксовый узел левый

при интроскопическом методе
бразцом при диагностике служит своеобразная маска цифрового изображения эталонной детали. Мерой соответствия диагностируемой детали заданным техническим требованиям служит расстояние между кластерными центрами эталона и детали. Для автоматической ориентации текущего изображения относительно эталонного разработан оригинальный беспоисковый адаптивный алгоритм, содержащий функции масштабирования, поворота и смещения системы координат матрицы текущего изображения в систему координат эталонной матрицы.

Изображение левого буксового узла представлено на рис. 54, тележки грузовой – на рис. 55.

По результатам эксперимента сформулированы технические требования к источнику, объекту контроля и приемнику излучения. Определены базовые аппаратные и программные средства обработки сигнала с приемника, удовлетворяющие этим требованиям.

Разработаны основы технологического процесса комплексной диагностики технического состояния деталей вагонов в эксплуатации.

Рис. 55. Изображение боковой рамы

с рессорным подвешиванием грузовой тележки
Оптимальным местом для комплексной диагностики технического состояния вагонов является участок перед пропуском через горку сетевых ПТО. В этом случае неисправные вагоны, нуждающиеся в текущем отцепочном ремонте, сразу направляются на соответствующие пути, обнаруживаются неисправности, не выявленные на ходу, в сортировочном парке или в парке прибытия. Кроме того, скорость движения, при которой осуществляется контроль (5 км/ч), близка к скорости подачи состава на горку для расформирования.

---

Рекомендуемая литература: [8].

---

Тестовые задания
по дисциплине «Основы технической диагностики»

1. Что понимается под технической диагностикой:

1) область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объекта;

2) параметры значения сигналов какого-либо рода на отдельных выходах системы;

3) система, которая соответствует всем предъявленным к ней требованиям;

4) множество состояний работоспособных и неисправных систем?

2. Сколько различают задач по определению состояния технического объекта:

1) 2;

2) 3;

3) 4;

4) 5?

3. Какую из задач решает диагноз:

1) определение состояния объекта диагностирования, в котором находится объект в настоящий момент времени;

2) предсказание состояния, в котором окажется технический объект в некоторый последующий момент времени;

3) определение состояния, в котором находился объект ранее?

4. Какую из задач решает прогноз:

1) определение состояния объекта диагностирования, в котором находится объект в настоящий момент времени;

2) предсказание состояния, в котором окажется технический объект в некоторый последующий момент времени;

3) определение состояния, в котором находился объект ранее?

5. Какую из задач решает генезис:

1) определение состояния объекта диагностирования, в котором находится объект в настоящий момент времени;

2) предсказание состояния, в котором окажется технический объект в некоторый последующий момент времени;

3) определение состояния, в котором находился объект ранее?

6. Чем определяется работоспособное состояние системы:

1) основные параметры находятся в пределах заданной нормы, система правильно выполняет свои функции;

2) выход хотя бы одного параметра не влияет на работу системы;

3) диагностические признаки выбираются в результате анализа диагностической модели?

7. Сколько различают видов технического состояния объекта диагностирования:

1) 1;

2) 2;

3) 3;

4) 4?

8. Что такое полный отказ:

1) состояние потери работоспособности и нештатного функционирования;

2) отказы попеременно исчезают, а затем снова появляются;

3) полная потеря работоспособности;

4) отказ отдельных элементов приводит к отказу всей системы?

9. Что является причиной потери работоспособности:

---