Задание

Определить прарметры УЗ контроля проушины ковша экскаватора, выполненной из углеродистой стали, эхо-методом. Диаметр прямого преобразователя D=12 мм. Уровень фиксации дефекта d_Ф=3 мм. Толщина проушины Н (см. табл. 6.3).

1) Определить необходимую рабочую частоту преобразователя f, длинну ближней зоны r_б, длину мертвой зоны r_min.

2) С помощью безразмерной АРД диаграммы (рис. 6.3) построить размерную АРД диаграмму УЗ преобразователя.

Таблица 6.3

Параметры изделия	№ варианта
	1		2		3		4		5		6		7		8		9		10
Толщина проушины Н, мм	50		55		60		65		70		75		80		85		90		95
Параметры изделия	№ варианта
	11	12		13		14		15		16		17		18		19		20
Толщина проушины Н, мм	100	105		110		115		120		125		130		135		140		145

2) Определить допустимость выявленного дефекта, если при глубине залегания r=40 мм, амплитуда эхо-сигнала составила p/p₀=30 дБ.

3) Определить эквивалентный размер d_э (с помощью безразмерной диаграммы) и эквивалентную площадь S_э найденного дефекта.

4) Определить является ли данный дефект протяженным, если его условная протяженность ΔL (по уровню фиксации 6дБ) составила 10 мм, а превышение амплитуды эхо-сигнала от дефекта над уровнем фиксации А_д/А_ф равно 5.

4) Определить максимальный шаг сканирования проушины h.

5) Составить отчет о методах и средствах акустического контроля.

7. Технические средства и методы вибрационно-акустической диагностики

7.1. Способы диагностирования машин

Диагностирование состояния машин и оценка сте­пени опасности повреждения на основе данных контроля вибрации и шума - один из наиболее эффективных методов по­вышения надежности эксплуатации оборудования.

Наиболее широко вибродиагностика используется для машин с вращающимся ротором.

Для контроля образования дефектов во вращающихся деталях машин, например, в электродвигателях, редукторах, насосах, вентиляторах, двигателях внутреннего сгорания и т.д., эффективным является метод сличения спек­тров вибрации. Суть этого метода состоит в том, что ре­гистрируют виброакустические характеристики в облас­ти контролируемых поверхностей, регистри­руют временную реализацию вибрации, спектр ампли­туд, распределение по частоте и разброс амплитуд, а в качестве параметров характеристик определяют сужение спектра, уменьшение амплитуды и момент стабилизации спектра и разброса. Появление во временных реализациях и спектрах дополнительных составляющих указывает на неисправ­ность объекта, появление трещин, задиров и других де­фектов. Мониторинг амплитудных изменений и частотный анализ позволяют определять ха­рактер возникающего дефекта объекта в процессе экс­плуатации.

Весьма эффективным методом исследований виб­рационных процессов, а также качества функционирова­ния систем является моделирование механической кон­струкции объекта. При построении моделей определяют основные связи между элементами объекта и присущие ему закономерности. Общими по степени формализации и удобными для исследования являются математические и электромеханические модели.

Выделяют сле­дующие основные неисправности, определяемые в диагностических целях:

• дефекты роторов

• дефекты подшипников качения

• дефекты рабочих колес вентиляторов, турбин и компрессоров, насосов

• дефекты механических передач

• дефекты электромагнитных систем электрических машин

• дефекты подшипников скольжения

Если спектр виброакустического сигнала модули­рован одной или несколькими частотами, что характерно для объектов, содержащих подшипники качения, зубча­тые кинематические пары, элементы, расположенные вдоль поверхности ротора (лопатки, стержни, пазы и др.), то эффективным приемом определения качества таких объектов являются:

1. Преобразование Гильберта, позволяющее полу­чать и проводить анализ спектров АМ- и ЧМ-огибающих вибросигналов случайной и гармонической вибрации, исследуя модуляционные параметры.

2. Сжатие информации путем логарифмирования и осуществления преобразования Фурье от логарифмиче­ского спектра мощности, называемое кепстром. Такой метод позволяет разделить информацию о сигнале, по­лученную в результате многократных отражений при нелинейных преобразованиях и модуляции. При этом вся энергия виброакустического сигнала, рассеянная по множеству гармоник в спектральном методе, локализуется в одной составляющей при кепстральном методе анализа сигнала.

Кепстральный метод используют для формирования диагностических признаков только в тех случаях, когда колебательный процесс имеет периодиче­ски модулированный спектр. Это наблюдается при явле­ниях нелинейного взаимодействия узлов и деталей меха­низмов, при наличии амплитудной и частотной модуля­ции, при преобразованиях типа свертки нескольких вре­менных процессов, а также при изменении физических параметров механизма, износе, изменении жесткости, ударных взаимодействиях.

В качестве характеристик одномерных законов распределения вероятностей мгновенных значений ам­плитуд сигнала используют его моменты до четвертого включительно:

• математическое ожидание (соот­ветствующее постоянной составляющей сигнала);

• дисперсию (характеризи­рующую разброс значений сигнала относительно среднего) или, чаще, среднеквадратическое значение

• коэффициент асимметрии (характеризирующий несимметричность сиг­нала относительно среднего значения);