Автоматизированная система дефектоскопии ответственных деталей гидронасоса
На основе комплексных исследований взаимодействия вихре токовых преобразователей (ВТП) с образцами, содержащими дефекты типа «непровар» и «трещин», получены упрощенные выражения – зазора между ВТП и контролируемой поверхностью. Разработаны вихре токовый дефектоскоп с резонансной отстройкой от влияни...
Saved in:
| Date: | 2006 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2006
|
| Series: | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97866 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Автоматизированная система дефектоскопии ответственных деталей гидронасоса / В.Ф. Гамалий, С.В. Серебренников, Д.В. Трушаков // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 1. — С. 27-32. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-97866 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-978662016-04-05T03:02:15Z Автоматизированная система дефектоскопии ответственных деталей гидронасоса Гамалий, В.Ф. Серебренников, С.В. Трушаков, Д.В. Техническая диагностика На основе комплексных исследований взаимодействия вихре токовых преобразователей (ВТП) с образцами, содержащими дефекты типа «непровар» и «трещин», получены упрощенные выражения – зазора между ВТП и контролируемой поверхностью. Разработаны вихре токовый дефектоскоп с резонансной отстройкой от влияния зазора и автоматизированная система для экспресс-контроля деталей гидронасоса. On basis of the complex research of interaction between eddy-current transformers (ECT) and specimens with «fusion» type and «crack» type defects received the simplified equations for calculation influence defects dimensions and the main disturbing factor (variable air-gap fluctuation between ECT and tested surface) on operation factors ECT. Developed a eddy-current defectoscope with resonance suppression air-gap influence and automation system for express testing parts of hydraulic pumps in process manufacture. 2006 Article Автоматизированная система дефектоскопии ответственных деталей гидронасоса / В.Ф. Гамалий, С.В. Серебренников, Д.В. Трушаков // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 1. — С. 27-32. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0235-3474 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97866 620.179.1 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Техническая диагностика Техническая диагностика |
| spellingShingle |
Техническая диагностика Техническая диагностика Гамалий, В.Ф. Серебренников, С.В. Трушаков, Д.В. Автоматизированная система дефектоскопии ответственных деталей гидронасоса Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description |
На основе комплексных исследований взаимодействия вихре токовых преобразователей (ВТП) с образцами, содержащими дефекты типа «непровар» и «трещин», получены упрощенные выражения – зазора между ВТП и контролируемой поверхностью. Разработаны вихре токовый дефектоскоп с резонансной отстройкой от влияния зазора и автоматизированная система для экспресс-контроля деталей гидронасоса. |
| format |
Article |
| author |
Гамалий, В.Ф. Серебренников, С.В. Трушаков, Д.В. |
| author_facet |
Гамалий, В.Ф. Серебренников, С.В. Трушаков, Д.В. |
| author_sort |
Гамалий, В.Ф. |
| title |
Автоматизированная система дефектоскопии ответственных деталей гидронасоса |
| title_short |
Автоматизированная система дефектоскопии ответственных деталей гидронасоса |
| title_full |
Автоматизированная система дефектоскопии ответственных деталей гидронасоса |
| title_fullStr |
Автоматизированная система дефектоскопии ответственных деталей гидронасоса |
| title_full_unstemmed |
Автоматизированная система дефектоскопии ответственных деталей гидронасоса |
| title_sort |
автоматизированная система дефектоскопии ответственных деталей гидронасоса |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Техническая диагностика |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97866 |
| citation_txt |
Автоматизированная система дефектоскопии ответственных деталей гидронасоса / В.Ф. Гамалий, С.В. Серебренников, Д.В. Трушаков // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2006. — № 1. — С. 27-32. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| series |
Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| work_keys_str_mv |
AT gamalijvf avtomatizirovannaâsistemadefektoskopiiotvetstvennyhdetalejgidronasosa AT serebrennikovsv avtomatizirovannaâsistemadefektoskopiiotvetstvennyhdetalejgidronasosa AT trušakovdv avtomatizirovannaâsistemadefektoskopiiotvetstvennyhdetalejgidronasosa |
| first_indexed |
2025-07-07T05:39:16Z |
| last_indexed |
2025-07-07T05:39:16Z |
| _version_ |
1836965438310842368 |
| fulltext |
УДК 620.179.1
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЕФЕКТОСКОПИИ
ОТВЕТСТВЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ГИДРОНАСОСА
В. Ф. ГАМАЛИЙ, С. В. СЕРЕБРЕННИКОВ, Д. В. ТРУШАКОВ
На основе комплексных исследований взаимодействия вихретоковых преобразователей (ВТП) с образцами, содер-
жащими дефекты типа «непровар» и «трещина», получены упрощенные выражения, описывающие влияние на па-
раметры ВТП размеров дефекта и основного мешающего фактора — зазора между ВТП и контролируемой по-
верхностью. Разработаны вихретоковый дефектоскоп с резонансной отстройкой от влияния зазора и автомати-
зированная система для экспресс-контроля деталей гидронасоса.
On basis of the complex research of interaction between eddy-current transformers (ECT) and specimens with «fusion»
type and «crack» type defects received the simplified equations for calculation influence defects dimensions and the main
disturbing factor (variable air-gap fluctuation between ECT and tested surface) on operation factors ECT. Developed a
eddy-current defectoscope with resonance suppression air-gap influence and automation system for express testing parts
of hydraulic pumps in process manufacture.
Введение. Современный этап развития технологий
вихретокового контроля характерен переходом от
диагностики по альтернативному принципу «на-
личие дефекта–отсутствие дефекта» к количест-
венному контролю с определением степени кри-
тичности выявленных дефектов и их параметров
[1]. Это имеет большое значение при эксплуатации
наиболее ответственных и дорогостоящих деталей
и узлов, контроль качества которых позволяет
объективно прогнозировать ресурс конструкций с
позиций механики разрушений и сократить убытки
от рекламаций.
К особенностям современной дефектоскопии
следует отнести то, что, несмотря на широкую
номенклатуру серийно выпускаемых приборов не-
разрушающего контроля (НК) [2], специфика для
каждого отдельного случая (особенности структу-
ры и свойств материала, формы контролируемого
изделия, пожелания заказчика и т. п.) обуслов-
ливает необходимость дополнительных исследова-
ний и разработку специализированного прибора.
Кроме того, в ряде случаев такой путь является
экономически более приемлемым для заказчика.
ВАТ «Гидросила» (г. Кировоград) является
крупнейшим поставщиком на экспорт и внутренний
рынок реверсивных насосов объемного гидропри-
вода ГСТ-90, который входит в состав аксиаль-
но-поршневых машин. В связи с этим возникла
необходимость в процессе изготовления проводить
сплошной контроль на наличие дефектов (трещин
и непроваров) наиболее нагруженных и ответс-
твенных деталей гидронасоса: плунжера, распре-
делителя и сепаратора. Отмеченные детали имеют
форму тел вращения, характеризуются сложной
конфигурацией с многочисленными канавками и
отверстиями. Вследствие особенностей технологии
изготовления в плунжере наиболее распространен-
ными являются дефекты сварного шва типа «неп-
ровар», в распределителе и сепараторе – нару-
шение целостности металла типа «трещина». Плун-
жер изготавливается из двух цилиндрических за-
готовок путем их сваривания трением. Качество
полученного шва ухудшается при колебаниях ско-
рости вращения свариваемых частей, неплотности
контакта, осевых вибрациях и т. п. Для дефек-
тоскопии плунжеров заводом-изготовителем было
поставлено требование: разработать прибор уп-
рощенной конструкции; с заменой ручного ска-
нирования поверхности плунжера выполнением 2-3
манипуляций, во время которых можно опреде-
лить качество сварочного шва.
На основании сравнительного анализа физи-
ческих методов НК [3], нами избран вихретоковый
метод как наиболее оптимальный для построения
автоматизированной системы контроля ответствен-
ных деталей гидронасоса.
Выбор первичного вихретокового преобразо-
вателя для дефектоскопического контроля ответ-
ственных деталей гидронасоса. Целью исследований
является обоснование конструкции первичного ВТП,
который бы имел наибольшую чувствительность к
анизотропии электрических и магнитных свойств
контролируемого образца, вызванной дефектами
сварного шва. Поэтому для контроля плунжеров
исследовали ВТП с П-образным ферритовым сер-
дечником. При контроле распределителей и сепа-
раторов на наличие трещин необходимо автомати-
зировать сканирование всей рабочей поверхности де-
талей. При этом желательно, чтобы ВТП имел малые
геометрические размеры для обеспечения необходи-
мой локальности контроля. При этом следует учи-
тывать, что не существует универсального ВТП со
всем спектром свойств.
Предшествующие исследования [4] показали,
что для решения поставленных задач наиболее при-
годные два типа ВТП:
накладной с П-образным сердечником, который
традиционно используют для контроля анизотроп-
ных изделий;
накладной со стержневым сердечником, кото-
рый используют для регистрации локальных де-
фектов.
Методика проведения исследований включала:
© В. Ф. Гамалий, С. В. Серебренников, Д. В. Трушаков, 2006
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2006 27
изготовление образцов накладных ВТП стер-
жневого типа и с П-образным магнитопроводом;
имитирование удлиненных непроваров и трещин
с шириной раскрытия T, нормированной к диаметру
D полюса магнитопровода ВТП на образцах фер-
ромагнитной стали ШХ15СГ, которая используется
для изготовления наиболее ответственных деталей
гидронасоса;
имитирование зазора δ между накладным ВТП
и контролируемой поверхностью, нормированного
к диаметру D магнитопровода ВТП;
определение зависимостей вносимых индуктив-
ностей Lвн от соотношений T/D и δ/D;
обоснование конструкции ВТП.
Выбор ВТП с П-образным сердечником при
сравнении ВТП со стержневым сердечником для
обнаружения несплошностей типа «непровар» в
плунжере обосновывается результатами сравни-
тельных исследований на цифровом измерителе
L, C, R E7-8 при питании ВТП синусоидальным
током частотой 1 кГц и на цифровом измерителе
E7-14 при питании ВТП током частотой 1 и 10 кГц.
Результаты экспериментальных исследований
представлены с усреднением по 10 измерениям.
ВТП с П-образным и с стержневым сердечни-
ками были изготовлены таким образом, чтобы они
имели одинаковую индуктивность вне контроли-
руемой поверхности (в воздухе) L0 = 1,19 мГн.
Трещины имели прямоугольную форму с раскры-
тием, которое изменялось в пределах T/D =
= 0,014…0,3. Кроме того, зазор δ между нак-
ладным ВТП и контролируемой поверхностью так-
же изменяли в пределах δ/D = 0,014…0,3.
Результаты измерений нормированных вноси-
мых индуктивностей Lвн
′ (Lвн
′ = Lвн/L0, где L0 =
= 1,19 мГн – собственная индуктивность) в фун-
кции T/D и δ/D на образцах, выполненных из
ферромагнитной стали при питании ВТП током
частотой f = 1…10 кГц приведены на рис. 1. Дан-
ные зависимости аппроксимированы методом на-
именьших квадратов (МНК) – зависимость
Lвн
′ = f(T ⁄ D) лучше всего описывается линейными
функциями:
Lвн
′ = a1
T
D
+ b1, (1)
наилучшей кривой, которая описывает зависимость
Lвн
′ = f(δ/D), является гипербола:
Lвн
′ =
a2
δ ⁄ D
+ b2, (2)
где а, b – коэффициенты, определенные методом
МНК (указаны в табл. 1, 2).
Как видно из рис. 1, а, б, чувствительность
(наклон кривой) П-образного ВТП в случае, когда
оба его полюса расположены над трещиной, вдвое
Рис. 1. Зависимости относительных вносимых индуктивностей
Lвн
′
: а – Lвн
′
= f(T/L) со стержневым сердечником (кривая 3)
и с сердечником П-образной формы, в случае, если один из по-
люсов находится над трещиной (кривая 1) и если оба полюса
расположены над трещиной (кривая 2) на образцах из ферро-
магнитной стали на частотах: f = 1 кГц и б – f = 10 кГц соот-
ветственно; в – Lвн
′
= f(δ/D) для П-образного ВТП на частоте
1 кГц (кривая 1); для стержневого ВТП на частоте 1 кГц (кривая
2); для П-образного ВТП на частоте 10 кГЦ (кривая 3); для
стержневого ВТП на частоте 10 кГц (кривая 4)
28 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2006
превышает чувствительность стержневого ВТП. Да-
же при попадании трещины лишь под один из
рабочих полюсов П-образного ВТП его чувстви-
тельность не хуже, чем у стержневого. Меньшая
чувствительность стержневого ВТП поясняется тем,
что у него, в отличие от П-образного, лишь один
из торцов является рабочим. Т. е., чувствительность
П-образного ВТП достаточная для надежной ре-
гистрации трещин даже одним из полюсов. Итак,
более надежное выявление дефекта обеспечивается
при его расположении одновременно под обоими
полюсами ВТП. Таким образом, для наблюдения
несплошностей типа «непровар» в плунжере вы-
бираем накладной ВСП с П-образным сердечником,
который имеет наибольшую чувствительность. При
этом ВТП с П-образным сердечником встроен в
измерительную головку таким образом, чтобы при
перемещении относительно контролируемого образ-
ца оба полюса были ориентированы вдоль сварного
шва.
Анализируя функциональные зависимости, ко-
торые представлены на рис. 1, в, можно сделать
вывод, что как для П-образного, так и для стер-
жневого ВТП на частоте 10 кГц чувствительность
к влиянию зазора δ меньше, чем на частоте 1 кГц.
Полученные экспериментальные зависимости с
вероятностью 95 % соответствуют разработаной на-
ми математической модели [5], которая описывает
взаимодействия ВТП, размещенного над ферро-
магнитным образцом с трещиной.
Разработка автоматизированной системы ви-
хретокового контроля нарушений сплошности от-
ветственных деталей гидронасоса. В основу дан-
ной автоматизированной системы положен вихре-
токовый дефектоскоп. При динамическом вихре-
токовом контроле распределителя и сепаратора сре-
ди факторов, которые могут наиболее существенно
влиять на ошибку измерения, является влияние
колебаний зазора между ВТП и контролируемой
поверхностью. Недостатком известных способов
уменьшения влияния колебаний зазора [6] является
ухудшение разрешающей способности, т. е. воз-
можности выявлять дефекты при значительных
колебаниях зазора.
Приведенные выше результаты исследований
Lвн
′ = f(T/D, δ/D) легли в основу разработки
нового резонансного способа отстройки от влияния
зазора [7], реализованого при построении вихре-
токового дефектоскопа для контроля ферромаг-
нитных изделий – основного измерительного бло-
ка автоматизированной системы дефектоскопичес-
кого контроля.
Структурная схема вихретокового дефектоскопа
приведена на рис. 2. Устройство состоит из двух
каналов обработки – амплитудного и фазового,
поисковой системы и узла индикации.
В поисковую систему дефектоскопа входят ге-
нератор синусоидальных колебаний с устройством
управления частотой и два LC-контура: измери-
тельный и эталонный. Сигналы с амплитудного
и фазового каналов подаются на входы схемы
совпадения, к выходу которой подсоединен узел
индикации. ВТП входит в состав измерительного
LC контура.
В процессе работы дефектоскопа при выявлении
трещины вектор напряжения с датчика увеличи-
вается по абсолютной величине и сдвигается по
фазе в сторону увеличения частоты. В случае,
если датчик установлен на острых кромках (краях)
изделия, то амплитуда сигнала с датчика тоже
увеличивается, но фаза сигнала при этом сдвигается
в сторону уменьшения частоты. Таким образом,
двухканальный принцип построения (фазовый и
амплитудный каналы) позволяет отстроиться от
такого мешающего фактора, как влияние края по-
верхности на нахождение дефектов типа «трещи-
на». Изменение зазора между ВТП и исследуемой
поверхностью приводит к изменению амплитуды
сигнала с его выхода. Однако на определенной
частоте изменение напряжения с ВТП по амплитуде
при его установлении на контролируемую повер-
хность приблизительно равняется нулю. Таким об-
разом, управляя частотой генератора, можно до-
биться независимости амплитуды сигнала с ВТП
от колебания величины зазора. Установление час-
тоты генератора, на которой выполняется условие
неизменности амплитуды сигнала при изменении
зазора, можно выполнить автоматически. С этой
целью в схеме использован эталонный LC-контур,
выполненный по аналогии с измерительным. Эта-
лонный LC-контур расположен вне контролируе-
мой поверхности (в корпусе устройства) и пред-
назначен для изменения частоты генератора [8].
Для этого используется метод сравнения сигналов
Т а б л и ц а 1. Значения коэффициентов а, b и коэффициента парной корреляции K
ВТП над трещиной с шириной розкрития T
Линейная функция (1)
f = 1 кГц f = 10 кГц
а1 b1 K а1 b1 K
Стержневой —0,227 1,487 0,989 —0,142 1,301 —0,982
П-образный (один полюс находится над трещиной) —0,223 1,756 0,997 —0,061 1,253 0,999
П-образный (два полюса находятся над трещиной) —0,573 1,974 0,996 —0,251 1,437 0,97
Т а б л и ц а 2. Значения коэффициентов а, b и коэффициента
парной корреляции K
ВТП над контро-
лируемой поверх-
ностью с опреде-
ленным зазором
δ
Гиперболическая зависимость (2)
f = 1 кГц f = 10 кГц
а1 b1 К а1 b1 К
Стержневой 0,015 1,063 0,956 0,0069 1,026 0,963
П-образный 0,025 1,120 0,967 0,0080 0,060 0,986
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2006 29
с эталонного и измерительного контуров. С этой
целью в схеме используется схема сравнения, вы-
ходной сигнал которой действует в качестве об-
ратной связи через фильтр низких частот на прибор
управления частотой генератора. В случае, если
при установлении датчика на контролируемую по-
верхность обнаруживается несовпадение амплитуд
сигналов измерительного и эталонного контуров,
схема сравнения вырабатывает сигнал несоответ-
ствия, который через фильтр низких частот воз-
действует на устройство управления частотой ге-
нератора. Вследствие этого частота изменяется в
сторону уменьшения найденного несоответствия.
Таким образом, обратная связь позволяет поддер-
живать независимость амплитуды сигнала с выхода
датчика от величины колебаний зазора. Изменение
параметров исследуемой поверхности также авто-
матически отслеживается (изменение электропро-
водности и магнитной проницаемости материала).
Мешающие факторы (зазор, изменение электроп-
роводности и магнитной проницаемости) изменя-
ются сравнительно медленно при движении датчика
по контролируемой поверхности. Поэтому сигнал
обратной связи находится в полосе пропускания
фильтра низких частот и таким образом воздейс-
твует на устройство управления частотой генера-
тора. В случае, если найден дефект, сигнал с вы-
хода датчика имеет характер короткого импульса,
не пропускается фильтром и не действует на ус-
тройство управления частотой. Такой сигнал через
дифференциатор (фильтр высоких частот), поро-
говое устройство и схему совпадения подается на
устройство индикации. Фазовый канал использу-
ется для исключения ложных срабатываний в слу-
чае установления датчика на кромку или острый
край детали. При этом амплитуда сигнала с датчика
возрастает подобно сигналу, если датчик обнару-
жил дефект, однако изменение фазы противопо-
ложно по знаку. При совпадении быстрого уве-
личения амплитуды и фазы схема совпадения вы-
рабатывает сигнал для устройства индикации.
Для автоматизации процесса контроля ответс-
твенных деталей гидронасоса-сепаратора и расп-
ределителя нами разработано сканирующее уст-
ройство с микропроцессорным управлением, струк-
турная схема которого приведена на рис. 3. Деталь
устанавливается на диэлектрический диск 8, ко-
торый приводится во вращение с помощью первого
шагового двигателя с редуктором 7. ВТП 9 пе-
ремещается поступательно по радиусу от пери-
ферии к центру детали при помощи второго ша-
гового двигателя с редуктором 1, с шагом, равным
диаметру сердечника ВТП [9]. Скорость переме-
щения ВТП синхронизирована с вращением детали.
Счетчик оборотов содержит оптопару 6. Измери-
тельный резонансный тракт дефектоскопа содер-
жит ВТП 1, генератор 2, амплитудный детектор
3, усилитель 4.
Сигнал от ВТП имеет сложный характер в со-
ответствии с заданной конфигурацией детали. На
этом фоне дефекты обнаруживаются путем обра-
ботки сигнала в однокристальном микроконтрол-
лере 10 (AT89C51). Статистически усредненная
информация, которая получена в результате ска-
нирования ряда бездефектных деталей (эталонов)
с допустимыми технологическими отклонениями,
Рис. 2. Структурная схема вихретокового дефектоскопа
Рис. 3. Структурная схема сканирующего устройства
30 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2006
записывается в постоянное запоминающее устройс-
тво – ПЗУ (EPROM) [10].
В процессе сканирования текущей детали в мик-
роконтроллере постоянно сравниваются значения
сигналов ВТП по траектории с аналогичными зна-
чениями сигналов, записанными в ПЗУ. При этом
краевые эффекты, влияние кромок деталей и дру-
гих особенностей рельефа устраняются автомати-
чески. ПЗУ содержит записи эталонных сигналов
для нескольких типов деталей. Перед началом кон-
троля оператор задает режим работы дефектоскопа,
который соответствует конфигурации конкретной
контролируемой детали.
При прохождении датчиком дефектного участка
появляется отклонение сигнала ∆Uij от допустимого
значения и в оперативном запоминающем устройс-
тве (ОЗУ) (RAM) фиксируются угловая ϕi = ωti
и радиальная rj = NiD координаты (ti – про-
должительность сканирования; Ni – число шагов
ВТП; D – диаметр сердечника ВТП). Значение
∆Uij определенной мерой характеризует размер де-
фекта. По результатам дефектограммы делается
вывод о пригодности детали к эксплуатации или,
в случае получения негативной информации, до-
полнительно проводятся механические испытания
под нагрузкой.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5
имеет период дискретизации, который соответс-
твует перемещению ВТП на расстояние:
∆li =
πrj∆ϕi
1800 .
Достаточная для достижения поставленной цели
точность реализуется при ∆li = D.
Для сокращения времени контроля в дефек-
тоскопе предусмотрен пороговый режим, предназ-
наченный для фиксации наличия так называемых
опасных (критических) дефектов. Критическим
считается дефект с размерами, при которых деталь
непременно разрушается во время гарантийного
срока эксплуатации. В этом режиме процесс ска-
нирования поверхности детали длится до тех пор,
пока не будет зафиксирован первый такой дефект.
При этом дальнейший контроль прекращается, ска-
нирующее устройство возвращается в исходное по-
Рис. 4. Сканирующее устройство для вихретокового контроля
ответственных деталей гидронасоса
Рис. 5. Обобщенная структурная схема автоматизирован-
ной системы дефектоскопии ответственных деталей гид-
ронасоса
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2006 31
ложение и деталь отбраковывается, что сопровож-
дается звуковой и световой сигнализацией.
Обобщенная структурная схема автоматизиро-
ванной системы дефектоскопии ответственных де-
талей гидронасоса приведена на рис. 5.
Автоматизированная система состоит из следу-
ющих функциональных блоков [11]:
вихретокового дефектоскопа;
устройства временного сохранения инфор-
мации, которая поступила с дефектоскопа;
масштабного усилителя для усиления уровня
информационного сигнала;
компаратора, предназначенного для фиксации
информации о наличии опасных (критических) де-
фектов;
управляющей микроЭВМ, которая построена
на базе однокристального микроконтроллера
(SMC); 8-миразрядных буферных регистров-заще-
лок (RG1, RG2); 8-миразрядного дешифратора ад-
реса (DC); перепрограммируемого постоянного за-
поминающего устройства (EPROM); запоминаю-
щего устройства с произвольной выборкой (RAM);
программируемых параллельных интерфейсов вво-
да-вывода (PPI1, PPI2);
аналого-цифрового преобразователя (АЦП);
шагового двигателя 1, вращающего деталь;
шагового двигателя 2, который перемещает ВТП
поступательно по радиусу от периферии к центру
контролируемой детали;
ключей управления шаговым двигателем 1 и
шаговым двигателем 2;
электромагнита, предназначенного для опуска-
ния и поднимания ВТП относительно контроли-
руемой поверхности;
оптопары, с помощью которой определяется на-
чало отсчета процесса сканирования, а также пред-
назначенная в качестве счетчика оборотов;
клавиатуры для управления автоматизирован-
ной системой;
конечных выключателей, предназначенных для
отключения шагового двигателя 2 в случае, если
ВТП вышел за пределы зоны контроля;
последовательного интерфейса связи, который
является также и устройством согласования уров-
ней сигналов между микроЭВМ и персональной
ЭВМ.
Выводы
Экспериментальные зависимости вносимых норми-
рованных индуктивностей от соотношения ширины
трещины T к диаметру сердечника D Lвн
′ = f(T/D)
при условии T/D < 0,3 для П-образного и стер-
жневого ВТП на частотах 1 и 10 кГц близки к
линейным.
Зависимости вносимых нормированных индук-
тивностей Lвн
′ от соотношения величины зазора δ
к диаметру сердечника D Lвн
′ = f(T/D) при ус-
ловии δ/D < 0,3 для П-образного и стержневого
ВТП на частотах 1 и 10 кГц являютя гиперболи-
ческими.
Экспериментальные кривые аппроксимированы
методом наименьших квадратов, определены коэф-
фициенты функциональных зависимостей вноси-
мых нормированных индуктивностей. По резуль-
татам исследований избрана рабочая частота
10 кГц.
Разработан резонансный вихретоковый дефек-
тоскоп с отстройкой от влияния зазора и скани-
рующее микропроцессорное устройство.
Автоматизированная система вихретокового
контроля нарушений сплошности ответственных
деталей гидронасоса прошла производственные ис-
пытания на ВАТ «Гидросила».
1. Учанин В. Н. Методы количественного вихретокового
контроля с определением параметров дефектов // Техн.
диагностика и неразруш. контроль. – 2002. – № 1. –
С. 33—38.
2. Приборы для неразрушающего контроля материалов и из-
делий. Справ.: В 2 кн. / Под ред. В. В. Клюева. – М.:
Машиностроение, 1986. – Т. 2. – 352 с.
3. Серебренніков С. В., Трушаков Д. В., Медяник В. Г.
Порівняльні дослідження неруйнівних методів контролю
для дефектоскопії деталей аксіально-поршневих ма-
шин// Мат. 3-ї Української наук.-техн. конф. «Не-
руйнівний контроль та технічна діагностика-2000». –
Дніпропетровськ. – 2000. – С. 187—188.
4. Серебренніков С. В., Трушаков Д. В. Дослідження вих-
рострумових перетворювачів з П-подібним та стержневим
осердями // Фіз. методи та засоби контролю середовищ,
матеріалів та виробів. – Вип. 10. Зб. наук. праць Фіз.-
мех. ін-ту ім. Г. В. Карпенка НАН України. – Львів. –
2005. – С. 126—130.
5. Gamaliy V. F., Serebrennikov S. V., Trushakov D. V. Si-
mulation of u-type core eddy- current transformer located on
ferromagnetic material with «crack type’ defects» // Pro-
ceedings of the XIII International Symposium on Theoretical
Electrical Engineering. – Lviv: Lviv Polytechnic National
University, 2005. – P. 349—352.
6. Дорофеев А. Л., Казаманов Ю. Г. Электромагнитная де-
фектоскопия. – М.: Машиностроение, 1980. – 232 с.
7. Деклараційний патент 34933А Україна, МКИ
G01N27/86. Спосіб повного відстроювання від впливу
проміжку у вихорострумовій дефектоскопії феромагнітних
виробів / Б. І. Ващенко, Д. В. Трушаков. – Кіровоград.
держ. техн. ун-т. – № 99074185. Заявл. 20.07.1999.
Опубл. 15.03.2001.
8. Патент на винахід 62570 Україна; МКИ G01N27/00,
G01N27/90. Вихорострумовий дефектоскоп для контролю
металевих виробів / В. Ф. Гамалій, В. Ф. Пащенко,
Д. В. Трушаков. – Кіровоград. держ. техн. ун-т. –
№ 2003043228. Заявл. 10.04.2003. Опубл. 15.07.2005.
9. Плєшков П. Г., Серебренніков С. В., Трушаков Д. В. Ви-
хорострумовий дефектоскоп та сканувальний пристрій для
поточного контролю металевих виробів форми тіл обер-
тання // Вимірювальна та обчислювальна техніка в тех-
нологічних процесах. – 2000. – № 1. – С. 70—71.
10. Gamaliy V, Trushakov D. Microprocessor System for Non-
Destructive Diagnostics // 15-th Conference on Non-Dest-
ructive Testing. – Rome (Italy) – 15—21 October 2000.
– P. 608.
11. Гамалій В. Ф., Трушаков Д. В. До вибору методики авто-
матизації неруйнівного контролю // Зб. наук. праць
Кіровоград. держ. техн. ун-ту / Техніка в сільськогоспо-
дарському виробництві, галузеве машинобудування, авто-
матизація. – Кіровоград: КДТУ. – 2002. – Вип. 11. –
С. 247—250.
Кировоград. нац. техн. ун-т Поступила в редакцию
05.10.2005
32 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2006
|