Установка для ультразвукового контроля

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ(71) Заявитель Объединение Белорусская железная дорога(72) Авторы Дубина Анатолий Владимирович Филатов Дмитрий Валентинович Козаченко Владимир Васильевич Живица Бронислав Иванович Тарасов Петр Язепович Кучинский Андрей Александрович(73) Патентообладатель Объединение Белорусская железная дорога(57) 1. Установка для ультразвукового контроля, преимущественно клапанов локомотивных двигателей внутреннего сгорания, содержащая электронный блок для дефектоскопии и сканирующее устройство, состоящее из металлоконструкции с опорными стойками и маховиком, блок управления и коммутации преобразователей, а также пьезоэлектрические преобразователи, отличающаяся тем, что электронный блок для дефектоскопии выполнен в виде цифрового программируемого устройства с запоминанием настроек, а в металлоконструкции сканирующего устройства как минимум один опорный центр выполнен подвижным вдоль оси вращения контролируемого клапана и дополнительно снабжен поводком, кинематически жестко связанным с маховиком пьезоэлектрические преобразователи установлены в направляющих, посредством опоры на пружины, причем рабочие поверхности пьезоэлектрических преобразователей, контактирующие с поверхностями контролируемого клапана, выполнены в форме цилиндра, ось которого параллельна оси вращения контролируемого клапана, а радиус цилиндра равен или превышает радиус контактной поверхности контролируемого клапана. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что поводок маховика выполнен в виде изогнутого рычага со свободным заостренным концом, входящим в конструктивное отверстие на тарелке клапана.(56) 1. Дефектоскопия деталей подвижного состава железных дорог и метрополитена / Ильин В.А. и др. - М Транспорт, 1983. - С. 168. 2. И. Крауткремер, Г. Крауткремер. Ультразвуковой контроль материалов. Справочник./ Перевод с немецкого. Ред. В.Н. Волченко. - М. Металлургия, 1991. - С. 442. 3. Улучшить использование средств дефектоскопии / Дубина А.В. и др. // Электрическая и тепловозная тяга. - 1989. -12. - С. 27. Заявляемая полезная модель относится к средствам неразрушающего контроля материалов и изделий, в частности к устройствам для ультразвукового контроля изделий в виде тел вращения ступенчатой формы, например клапанов локомотивных двигателей внутреннего сгорания. Известно устройство для ультразвукового контроля крепежных болтов ответственного назначения 1. Устройство состоит из электронного блока ультразвукового дефектоскопа,соединенного с пьезоэлектрическим преобразователем соединительным кабелем. Ориентация и перемещение пьезоэлектрического преобразователя по поверхности контролируемого болта выполняется дефектоскопистом (лицом, осуществляющим неразрушающий контроль) вручную. Контактной средой между пьезоэлектрическим преобразователем и контролируемым изделием является минеральное масло или консистентная смазка. Недостатком указанного устройства является малая производительность и достоверность контроля. Известен автоматический стенд для контроля осей колесных пар на Федеральных железных дорогах ФРГ 2. Стенд содержит металлоконструкцию с приводом вращения колесной пары, электронный блок дефектоскопа, наклонные пьезоэлектрические преобразователи для контроля подшипниковых шеек, пульт управления со специальным табло, на котором фиксируются показания о дефекте. Пьезоэлектрические преобразователи вводят ультразвук в контролируемую ось через слой проточной воды, которая является контактной средой, и опрашиваются в мультиплексном режиме. Недостатком указанного устройства является сложность конструкции и ограниченность применения, не позволяющая выполнять ультразвуковой контроль изделий в виде тел вращения ступенчатой формы, например клапанов двигателей внутреннего сгорания. Наиболее близким техническим решением (прототип) является установка для ультразвукового контроля клапанов локомотивных двигателей внутреннего сгорания 3. Установка содержит электронный блок для ультразвуковой дефектоскопии и сканирующее устройство, включающее в себя металлоконструкцию с опорными центрами для установки проверяемого изделия, блок управления и коммутации преобразователей, который предназначен для подключения к электронному блоку каждого из трех пьезоэлектрических преобразователей. Металлоконструкция сканирующего устройства содержит неподвижное основание, на котором размещены правая и левая стойки с опорными центрами,между которыми устанавливают проверяемый клапан. Одна из стоек снабжена маховиком для вращения проверяемого клапана. На верхней плоскости неподвижного основания между правой и левой стойками размещены три пьезоэлектрических преобразователя. На продольной боковой стенке неподвижного основания размещена лицевая панель блока управления и коммутации преобразователей. На ее поверхности имеются три кнопки зависимого кнопочного переключателя. Нажатие каждой из них подключает соответствующий пьезоэлектрический преобразователь к электронному блоку для ультразвуковой дефектоскопии. При проверке клапана на рабочую поверхность пьезоэлектрических преобразователей для ввода ультразвука наносится жидкая контактная среда (трансформаторное или соляровое масло, дизельное топливо и др.), включается соответствующий преобразователь,2 29712006.08.30 контролируемый клапан маховиком проворачивают за внешнюю поверхность тарелки,осуществляя не менее одного полного оборота при включении каждого пьезоэлектрического преобразователя. Недостатком указанной установки является большая трудоемкость процесса контроля,так как дефектоскопист (лицо, выполняющее контроль) вручную осуществляет изменения настройки (ввод значений длительности развертки, чувствительности, зоны срабатывания автоматической сигнализации дефектов и других параметров дефектоскопии) при переключении акустических каналов (пьезоэлектрических преобразователей), а также недостаточная помехоустойчивость акустического тракта при проведении контроля. При вращении клапана его поверхность, контактирующая с пьезоэлектрическим преобразователем,покрывается тонким слоем жидкой контактной среды, которая при касании пальцем дефектоскописта образует подтеки, дающие ложные сигналы, идентичные сигналам от дефектов сплошности металла. Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности и ускорение процесса ультразвукового контроля изделий в виде тел вращения ступенчатой формы. Задача решается следующим образом. В известной установке для ультразвукового контроля преимущественно клапанов локомотивных двигателей внутреннего сгорания содержится электронный блок для дефектоскопии и сканирующее устройство, состоящее из металлоконструкции с опорными центрами и маховиком для вращения контролируемого клапана, блок управления и коммутации преобразователей, а также пьезоэлектрические преобразователи. Согласно предлагаемому техническому решению, электронный блок для дефектоскопии выполнен в виде цифрового программируемого устройства с запоминанием настроек, а в металлоконструкции сканирующего устройства как минимум один опорный центр выполнен подвижным вдоль оси вращения контролируемого клапана и дополнительно снабжен поводком, который кинематически жестко связан с маховиком для вращения клапана. Пьезоэлектрические преобразователи установлены в направляющих посредством опоры на пружины и имеют рабочие поверхности, контактирующие с поверхностями контролируемого клапана, выполненные в форме цилиндра, ось которого параллельна оси вращения контролируемого клапана, а радиус цилиндра равен или превышает радиус контактной поверхности контролируемого клапана. Кроме того, поводок маховика выполнен в виде изогнутого рычага со свободным заостренным концом, входящим в конструктивное отверстие на тарелке клапана. Применение электронного блока для дефектоскопии в виде цифрового программируемого устройства с запоминанием настроек позволяет не вводить значения параметров дефектоскопии при каждом переключении пьезоэлектрических преобразователей, а автоматически вызывать их из памяти электронного блока для дефектоскопии, что значительно ускоряет процесс контроля клапанов. Применение хотя бы одного опорного центра, подвижного вдоль оси вращения контролируемого клапана, позволяет получить единообразное позиционирование контролируемых клапанов с разной степенью износа, что повышает достоверность контроля и расширяет область применения установки. Поводок, кинематически жестко связанный с маховиком для вращения клапана, позволяет дефектоскописту вращать клапан в процессе контроля, что исключает прикосновение пальцев дефектоскописта к внешней кромке тарелки контролируемого клапана и образование подтеков жидкой контактной среды на ней и других его зонах. Таким образом, повышается помехоустойчивость ультразвукового контроля. Размещение пьезоэлектрических преобразователей в направляющих с помощью пружин обеспечивает стабильность акустического контакта с поверхностями клапана и повышает достоверность ультразвукового контроля. 3 29712006.08.30 Рабочая поверхность пьезоэлектрического преобразователя, контактирующая с поверхностями контролируемого клапана, в форме цилиндра, ось которого параллельна оси вращения контролируемого клапана, а радиус которой равен или превышает радиус цилиндрической контактной поверхности контролируемого клапана, обеспечивает постоянное наличие жидкой контактной среды в области ввода ультразвука, что способствует стабильности акустического контакта и повышает достоверность контроля. На фиг. 1 показана структурная схема установки На фиг. 2 - общий вид сканирующего устройства установки. Установка включает в себя электронный блок для дефектоскопии 1, блок управления и коммутации преобразователей 2, встроенный в неподвижное основание 3 (см. фиг. 2) металлоконструкции сканирующего устройства 4. На неподвижном основании 3 укреплены стойки 5 с опорными центрами 6. Опорный центр 6 со стороны тарелки клапана 7 оснащен поводком 8, кинематически жестко связанным с маховиком 9 для осуществления вращения клапана 7. Поводок 8 свободным заостренным концом входит в конструктивное отверстие, выполненное на тарелке клапана 7, и позволяет дефектоскописту маховиком 9 вращать клапан 7 в процессе контроля. На верхней стороне неподвижного основания 3 размещены направляющие 10, в которых с опорой на пружины 11 установлены пьезоэлектрические преобразователи 12. На опорных центрах 6 установлен контролируемый клапан 7. Рабочая поверхность пьезоэлектрических преобразователей 12 имеет цилиндрическую форму с радиусом, например на 1-3 мм превышающим радиус цилиндрической поверхности контролируемого клапана 7 в области контакта с пьезоэлектрическим преобразователем 12. Пьезоэлектрические преобразователи 12 подключены к выходу блока управления и коммутации преобразователей 2, а его вход подключен к электронному блоку для дефектоскопии 1. Установка работает следующим образом. Клапан 7 локомотивного двигателя внутреннего сгорания устанавливают на опорных центрах 6. Свободный конец поводка 8 входит в зацепление с конструктивным отверстием на тарелке клапана 7, обеспечивая его вращение без касания руками дефектоскописта его поверхности, что повышает помехоустойчивость контроля. На пьезоэлектрические преобразователи 12 наносят контактную среду, в качестве которой используют, например, дизельное топливо. Благодаря цилиндрической форме рабочей поверхности пьезоэлектрических преобразователей 12 контактная среда заполняет возможный зазор между преобразователями 12 и поверхностью контролируемого клапана 7. Размещение пьезоэлектрических преобразователей 12 в направляющих 10 с опорой на пружины 11 обеспечивает постоянство усилия прижатия к поверхности контролируемого клапана 7, что вместе со слоем контактной среды обеспечивает надежный акустический контакт и более высокую достоверность контроля. Включают электронный блок для дефектоскопии 1 и с помощью кнопок управления, расположенных на его панели (на чертеже не показаны), выбирают настройку, соответствующую контролю клапанов. Включают блок управления и коммутации преобразователей 2, нажимают его кнопку, соответствующую включаемому пьезоэлектрическому преобразователю 12, и путем вращения маховика 9 проворачивают контролируемый клапан 7 не менее одного полного оборота. При появлении отраженного от имеющегося дефекта сигнала срабатывает звуковая и световая автоматическая сигнализация электронного блока для дефектоскопии 1, и контролируемый клапан 7 бракуется. При отсутствии дефекта соответствующей кнопкой на панели блока управления и коммутации преобразователей 2 подключают следующий пьезоэлектрический преобразователь 12 и путем вращения контролируемого клапана 7 выполняют контроль его следующей зоны. При срабатывании звуковой и световой сигнализации о наличии дефекта контролируемый клапан 7 бракуется. 4 29712006.08.30 При отсутствии в контролируемом клапане дефектов кнопкой на панели блока управления и коммутации преобразователей 2 подключают следующий пьезоэлектрический преобразователь 12 и путем вращения контролируемого клапана 7 выполняют контроль его следующей зоны. Применение электронного блока для дефектоскопии 1 в виде цифрового программируемого устройства с запоминанием настроек позволяет создать и хранить индивидуальные настройки для каждого пьезоэлектрического преобразователя 12 и свести процесс переключения преобразователей и настроек к одному нажатию кнопки и ускорить тем самым процесс контроля. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5