Автореферат диссертации на соискание доктора технических наук.
Санкт-Петербург, ОАО «Радиоавионика», 2003. — 54 с.
Специальность 05.02.11 - Машиностроение и машиноведение
Научный руководитель: член-корр. Академии транспорта России, доктор
технических наук, профессор Гурвич Анатолий Константинович
Цель работы: кардинальное повышение достоверности и надежности у.з.
контроля путем создания и внедрения в практику эффективных методов
и средств дефектоскопии эксплуатируемых ж.д. рельсов при
одновременном сокращении численности операторов и затрат на
контроль.
Научная новизна:
С использованием теории лучевой акустики и принципов математического моделирования разработано программное обеспечение (ПО), позволяющее синтезировать и оптимизировать схемы прозвучивания для выявления дефектов различного типоразмера в соответствующих зонах сечений рельсов.
Предложены и экспериментально проверены способы для надежного обнаружения наиболее опасных поперечных трещин различной степени развития в головке рельса на основе эхо- и зеркального методов НК.
Разработан способ у.з. контроля для обнаружения радиальных трещин в зоне болтовых отверстий, основанный на использовании преобразователя с двухлучевой диаграммой направленности (ДН), позволяющий различать сигналы от дефектов на фоне отражений от конструктивных элементов рельса.
Обоснованы принципы построения многоканального механизированного у.з. дефектоскопа для одновременного контроля двух рельсовых ниток пути с мнемоническим отображением информации, снижающим влияние человеческого фактора на достоверность контроля.
Разработана концепция построения ПАК НК, позволяющего объединять дефектоскопическую информацию с разных средств диагностики рельсов в единую базу, осуществлять их совместный анализ и мониторинг состояния рельсов.
На базе использования эффекта Доплера сформулированы принципы и теоретические основы эхо-, ЗТ и зеркального методов дефектоскопии при непрерывном излучении (НИ) у.з. колебаний, потенциально обладающих повышенной помехозащищенностью и производительностью контроля.
Показана принципиальная возможность и предложены способы определения координат и оценки условных размеров дефектов при эхо-методе с НИ упругих колебаний.
Разработан принцип электронно-акустического моделирования для создания имитаторов дефектных ситуаций, применяемых при оперативной проверке работоспособности многоканальных дефектоскопов, тестировании мобильных средств контроля в динамических условиях и при обучении и аттестации специалистов.
Разработаны изобретательские решения способов и устройств для повышения информативности и помехозащищенности у.з. контроля изделий, в том числе ж.д. рельсов. Практическая ценность результатов исследований определяется ее теоретико-прикладной направленностью, ориентированной на применение в НК эксплуатируемых ж.д. рельсов. Результаты и выводы диссертации позволяют выбирать основные параметры схем прозвучивания сечения рельсов, структурную схему аппаратуры эхо-, ЗТ и зеркального методов при импульсном и непрерывном излучении у.з. колебаний для дефектоскопии длинномерных объектов в различных отраслях промышленности как при больших скоростях сканирования (автоматизированный контроль), так и при малых скоростях (механизированный и ручной контроль). Технические решения по использованию предложенных методов положены в основу механизированных и автоматизированных дефектоскопов нового поколения на базе встроенной микропроцессорной техники, выпускаемой серийно. Разработано и внедрено несколько типов у.з. дефектоскопических комплексов и электронно-акустической аппаратуры: механизированные у.з. дефектоскопы типа АВИКОН-01 - более 500 шт., вагоны-дефектоскопы с дефектоскопическим комплексом (ДК) АВИКОН-ОЗ - 6 ед., устройство КРАБ-М - 50 шт., электронно-акустические тренажеры типа «Гатчина» и «Универсал-Р(С)» - 29 компл. В настоящее время приборы и комплексы успешно эксплуатируются на ж.д. МПС России. Результаты работы позволили предусмотреть в Межгосударственном стандарте ГОСТ 18576-96 новые схемы прозвучивания эксплуатируемых рельсов, зеркальный метод контроля и использование аппаратуры с непрерывным излучением у.з. колебаний, систематическую проверку основных параметров дефектоскопов с использованием электроакустических устройств.
С использованием теории лучевой акустики и принципов математического моделирования разработано программное обеспечение (ПО), позволяющее синтезировать и оптимизировать схемы прозвучивания для выявления дефектов различного типоразмера в соответствующих зонах сечений рельсов.
Предложены и экспериментально проверены способы для надежного обнаружения наиболее опасных поперечных трещин различной степени развития в головке рельса на основе эхо- и зеркального методов НК.
Разработан способ у.з. контроля для обнаружения радиальных трещин в зоне болтовых отверстий, основанный на использовании преобразователя с двухлучевой диаграммой направленности (ДН), позволяющий различать сигналы от дефектов на фоне отражений от конструктивных элементов рельса.
Обоснованы принципы построения многоканального механизированного у.з. дефектоскопа для одновременного контроля двух рельсовых ниток пути с мнемоническим отображением информации, снижающим влияние человеческого фактора на достоверность контроля.
Разработана концепция построения ПАК НК, позволяющего объединять дефектоскопическую информацию с разных средств диагностики рельсов в единую базу, осуществлять их совместный анализ и мониторинг состояния рельсов.
На базе использования эффекта Доплера сформулированы принципы и теоретические основы эхо-, ЗТ и зеркального методов дефектоскопии при непрерывном излучении (НИ) у.з. колебаний, потенциально обладающих повышенной помехозащищенностью и производительностью контроля.
Показана принципиальная возможность и предложены способы определения координат и оценки условных размеров дефектов при эхо-методе с НИ упругих колебаний.
Разработан принцип электронно-акустического моделирования для создания имитаторов дефектных ситуаций, применяемых при оперативной проверке работоспособности многоканальных дефектоскопов, тестировании мобильных средств контроля в динамических условиях и при обучении и аттестации специалистов.
Разработаны изобретательские решения способов и устройств для повышения информативности и помехозащищенности у.з. контроля изделий, в том числе ж.д. рельсов. Практическая ценность результатов исследований определяется ее теоретико-прикладной направленностью, ориентированной на применение в НК эксплуатируемых ж.д. рельсов. Результаты и выводы диссертации позволяют выбирать основные параметры схем прозвучивания сечения рельсов, структурную схему аппаратуры эхо-, ЗТ и зеркального методов при импульсном и непрерывном излучении у.з. колебаний для дефектоскопии длинномерных объектов в различных отраслях промышленности как при больших скоростях сканирования (автоматизированный контроль), так и при малых скоростях (механизированный и ручной контроль). Технические решения по использованию предложенных методов положены в основу механизированных и автоматизированных дефектоскопов нового поколения на базе встроенной микропроцессорной техники, выпускаемой серийно. Разработано и внедрено несколько типов у.з. дефектоскопических комплексов и электронно-акустической аппаратуры: механизированные у.з. дефектоскопы типа АВИКОН-01 - более 500 шт., вагоны-дефектоскопы с дефектоскопическим комплексом (ДК) АВИКОН-ОЗ - 6 ед., устройство КРАБ-М - 50 шт., электронно-акустические тренажеры типа «Гатчина» и «Универсал-Р(С)» - 29 компл. В настоящее время приборы и комплексы успешно эксплуатируются на ж.д. МПС России. Результаты работы позволили предусмотреть в Межгосударственном стандарте ГОСТ 18576-96 новые схемы прозвучивания эксплуатируемых рельсов, зеркальный метод контроля и использование аппаратуры с непрерывным излучением у.з. колебаний, систематическую проверку основных параметров дефектоскопов с использованием электроакустических устройств.