Введение.
1 Расположение объекта контроля в соленоиде
1.1 Критерии, необходимые для обоснования положения объекта контроля в соленоиде.
1.2 Математическая модель магнитного поля кругового тока.
1.3 Математическая модель магнитного поля соленоида с постоянным током.
1.4 Обоснование расположения объекта контроля в поле соленоида как потенциально возможном при магнитопорошковом контроле
1.4.1 Анализ на основе первого критерия.
1.4.2 Анализ на основе второго критерия.
1.4.3 Анализ на основе третьего критерия
1.4.4 Вывод.
1.5 Обоснование расположения в соленоиде объекта контроля с учетом
его ферромагнитных свойств.
1.5.1 Зависимость магнитной индукции материала оси колесной пары вагона от напряженности внешнего поля.
1.5.2 Анализ расположения объекта контроля в соленоиде
1.5.3 Вывод.
1.6 Вывод по главе 1.
2 Формирование индикаторного рисунка при магнитопорошковом контроле
2.1 Критерии, необходимые для обоснования возможности контроля способом приложенного поля и способом остаточной намагниченности
2.2 Исследование динамики ферромагнитной частицы в магнитном поле рассеяния трещины.
2.2.1 Приближенная модель магнитного поля детали цилиндрической формы.
2.2.2 Исследование магнитных характеристик материала объекта контроля и их аппроксимация
2.2.3 Силы, действующие на ферромагнитную частицу в магнитном поле .
2.2.4 Динамика ферромагнитной частицы в магнитном поле трещины
2.2.4.1 Магнитное поле трещины внешнее поле отсутствует.
2.2.4.2 Магнитопорошковый контроль способом остаточной намагниченности .
2.2.4.3 Магнитопорошковый контроль способом приложенного поля
2.3 Вывод по главе 2.
3 Режимы магнитопорошкового контроля колесной пары
3.1 Экспериментальная проверка режимов контроля.
4 Пути и средства автоматизации магнитопорошкового контроля оси колесной пары вагона
4.1 Автоматизированная установка магнитопорошкового контроля оси колесной пары вагона
4.1.1 Намагничивающие устройства
4.1.2 Механическая часть
4.1.2.1 Сканер средней части оси колесной пары
4.1.2.2 Сканер шеек оси колесной пары.
4.1.2.3 Устройство для вращения колесной пары.
4.1.3 Устройство нанесения магнитного порошка.
4.1.4 Видеосистема
4.2 Вывод по главе 4
5 Техникоэкономическое обоснование.
Заключение
Библиографический список
ВВЕДЕНИЕ
Колесо одно из великих изобретений человечества в системе транспорта занимало и занимает почетное место. Многократно уменьшая работ7, затрачиваемую на преодоление пространства, колесо служит превосходным посредником во взаимных отношениях человека и тяготения Земли. Весь железнодорожный транспорт России использует именно такой способ передвижения.
Два спаренных стальных колеса особой формы, разнесенные на определенное расстояние и связанные стальной осью, именуются колесной парой. Входя в качестве узла в конструкцию вагона или локомотива, колесная пара подвержена воздействию многотонной нагрузки различного характера и направления. Будь то знакопеременные вертикальные нагрузки при колебаниях галопирования, либо боковые нагрузки при прохождении кривых малого радиуса, являясь единственным связующим звеном с рельсовым путем, колесная пара воспринимает их все. Много трудностей доставляет и географическое расположение железнодорожных магистралей в Российской Федерации. Необходимость круглогодичного транспортного сообщения Центральной части России, Крайнего Севера, Сибири, Дальнего Востока, Приморья создает весьма разнообразные и суровые условия эксплуатации. Низкие температуры делают металл хрупким, агрессивные для стальных конструкций среды приводят к образованию коррозии. Таким образом, даже весьма общий подход к анализу важности колесной пары как узла вагона и условий ее эксплуатации подтверждает необходимость высокой степени внимания к ее техническому состоянию.
Множество факторов могут стать причиной разрушения материала. Некоторые закладываются еще в процессе производства, както флокены, термические и водородные трещины, газовая пористость, раковина, иные возникают при эксплуатации. Важно, что часто деталь, являясь дефектной, в один момент не выходит из строя. Процесс разрушения начинается, когда размер области с нарушенной сплошностью превысит некоторую критическую величину7. Это будет зависеть и от механических свойств материала, из которого изготовлена деталь, и от действующей нагрузки.
Существует некоторый интервал времени между зарождением причины разрушения и самим разрушением. Величину и границы такого интервала спрогнозировать сложно изза участия в процессе множества случайных факторов. Однако его наличие дает возможность выявить поврежденную деталь до разрушения.
Известен ряд методов и средств, позволяющих обнаружить отклонение структуры материала от нормы, не разрушая сам объект. Они сведены в самостоятельное направление науки неразрушающий контроль. Неразрушающий контроль состоит из множества методов, разделенных по физическим признакам на следующие виды ГОСТ 3
1. Акустический
2. Магнитный
3. Электрический
4. Электромагнитный
5. Радиоволновый
6. Визуальноизмерительный
7. Тепловой
8. Радиационный
9. Контроль проникающими веществами.
Для отдельной детали, в зависимости от ее габаритов, формы, свойств материала, из которого она изготовлена, условий окружающей среды при диагностике и так далее, подбирается один или несколько методов контроля, позволяющих дать оценку технического состояния. Ось колесной пары вагона проверяется четырьмя методами
1. Визуальноизмерительный
2. Эхоимпульсный акустический вид
3. Зеркальнотеневой акустический вид
4. Магнитопорошковый магнитный вид.
Перечисленные методы друг друга взаимно не исключают. Каждый из них предназначен для решения самостоятельной задачи при проведении контроля и заслуживает отдельного внимания. Однако в рамках работы подробно рассматривается только магнитопорошковый метод.
Состояние вопроса
Исследования в области неразрушающего контроля магнитопорошковым методом были начаты довольно давно. Ими занимались и занимаются в настоящее время многие ученые и инженеры, как в России, так и в других странах мира. Физическая основа метода, определяя область применения, зачастую является причиной наиболее интенсивного его развития в регионах, занятых в металлургической промышленности, машиностроении, авиастроении.
Первый патент на контроль одним из магнитных методов был взят в Америке Рейдером в г. Это был метод определения содержания углерода в стали путем измерения ее магнитной проницаемости. В году В. Ху
ком был запатентован метод магнитных частиц для контроля артиллерийских стволов. В году де Форестом в США был заявлен патент на применение магнитного порошка для выявления дефектов . Первое руководство по применению магнитопорошкового метода в промышленности магнафлокс вышло в году. В году на Урале Р. И. Янус выпустил в свет первую монографию по магнитной дефектоскопии , в которой обобщил многолетний опыт исследований в этой области науки.
Исследования в области магнитопорошковой дефектоскопии продолжили многие другие ученые, применяя метод в различных отраслях народного хозяйства. Перечислить всех задача весьма затруднительная, упомянем лишь некоторых Н. И. Еремин , , , А. В. Жигадло , А. Г. Александров 3, 4, 5, П. А. Халилеев 5, В. Е. Щербинин 8, Э. С. Горкунов 8, Г. С. Шелихов 2, 4 и др.
Развитие магнитопорошкового контроля, как и любого другого магнитного метода, в своей основе определялось достижениями ученых в описании физики ферромагнетизма. Первым теоретическое объяснение намагничиванию ферромагнетика дал в году Вейсе , предположив существование магнитных доменов. В году Баркгаузен обнаружил скачкообразное изменение намагниченности ставшее причиной ряда заблуждений о размерах домена. Первым домен в микроскоп увидел Биттер г., хотя и не решился делать выводы о его форме изза существующего на тот момент времени мнения о малости размеров домена . И только в году Ландау и Лифшец дали теоретическое объяснение доменной структуры ферромагнетика и правильно описали форму домена . В году теоретические исследования Ландау и Лифшица были подтверждены экспериментально. Работа выполнялась в лаборатории фирмы Белл Уильямсом, Бозортом и Шокли . При этом применялся метод порошковых фигур, по технологии схожий с магнитопорошковым контролем.
Актуальность
- Київ+380960830922