автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.11, диссертация на тему:Диагностика качества термической сборки колеса мотор-вагона методом акустической эмиссии

МПС России

Московский Государственный университет путей сообщения

(МИИТ)

На правах рукописи

ВАЛИУЛЛИН ОЛЕГ РУШАНОВИЧ

УДК 681.542.6:629.4.027.5

ДИАГНОСТИКА КАЧЕСТВА ТЕРМИЧЕСКОЙ СБОРКИ КОЛЕСА МОТОР-ВАГОНА МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

05.02.11 - Методы контроля и диагностика в машиностроении

• * * ■• V л ■ % '.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученъй степени кандидата технических наук

Москва - 1994

Работа выполнена в Московском Государственном университете путей сообщения '.(МИИТ).

Научный руководитель: чл.-корр. PAT, доктор технических наук, профессор

ЕВСЕЕВ ДМИТРИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ.

Научный консультант: кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник .

МЕДВЕДЕВ БОРИС МИХАЙЛОВИЧ.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор КИБАЛЬЧЕНКО

АЛЕКСАНДР ВАЛЕНТИНОВИЧ, кандидат технических наук ХАРИН ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ. Ведущее предприятие: Служба локомотивного хозяйства Куйбышевской железной дороги. Защита состоится 1994 г. в _ час. на

заседании специализированного совета KU4.05.11 в Московском Государственном университете путей сообщения по адресу: 101475, ГСП, Москва, А-55, ул.Образцова, 15, аудитория

2WX

С диссертацией Можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан ".

tsbCCbJT 1994 г. Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять по адресу Совета университета.

И.о. ученого секретаря специализированного совета, к.т.н., профессор А.М.Маханько

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Термическая сборка колес мотор-вагонов

широко применяется в производстве в качестве метода, обеспечивающего сцепление бандажа и центра колеса с натягом. При этом на первом плане стоят проблемы обеспечения необходимой прочности и надежности. Качество термической сборки определяется бездефектностью материала деталей после сборки и созданием необходимой величины натяга. • Эти показатели обеспечиваются на основе расчетных данных, полученных опытным путем, в частности, выдерживаются необходимые размеры посадочных поверхностей. Качество термической сборки в настоящее время может оцениваться посредством выборочного испытания колес после сборки. Это не позволяет проводить полный контроль и гарантировать 100 % надежность. Анализ современных методов неразрушающего контроля и диагностики показывает, что в качестве средства диагностики качества термической сборки целесообразно использовать метод акустической' эмиссии (АЭ) в сочетании с измерением разности температур деталей в процессе формирования натяга. Предлагается новый диагностический параметр - критическая разность температур, соответствующая максимуму интенсивности АЭ. Измеряя этот параметр в процессе сборки, можно оценивать фактический момент окончания формирования натяга. При этом можно также формировать банк данных вида "критическая разность температур - величина натяга", по которым оценивается качество сборки с учетом зарегистрированных диагностических параметров. Применение предлагаемой методики на практике позволит улучшить надежность обеспечения необходимого качества сборки и тем самым повысить надежность и безопасность грузовых и пассажирских перевозок.

Цель работы. Обоснование и разработка методики оценки качества термической сборки с натягом колеса мотор-вагона путем определения критической разности температур бандажа и центра колеса, устанавливаемой ' по моменту достижения максимума интенсивности АЭ.

Методика исследования. Основой разработки новой методики диагностики процесса термической сборки является измерение интенсивности АЭ и разности температур. Измерения сигналов АЭ осуществляются с использованием универсального аппаратурного комплекса, совместимого с IBM PC. Измерения температур выполняются стандартным путем с использованием дифференциальной термопары. Теоретические разработки основываются на современных представлениях о термомеханических процессах взаимодействия контактирующих твердых тел.

Научная новизна.

- разработана физико-математическая модель процесса формирования натяга при термической сборке охватывающей и охватываемой деталей, которая учитывает . параметры макро-, микрогеометрии, физико-механические свойства и теплофизические характеристики материала деталей;

• создан алгоритм, позволяющий, по задаваемым исходным данным, прогнозировать изменение интенсивности АЭ и разности температур в реальном времени формирования натяга;

- предложен • и обоснован новый диагностический параметр -критическая разность температур, определяемый по моменту достижения максимума интенсивности акустической эмиссии и исследованы его зависимости от величины натяга в узле.

Практическая ценность. Предложена новая методика диагностики качества термической сборки с натягом колес мотор-вагонов, которая

позволяет с достаточной стёпенью точностью однозначно оценивать качество соединения практически во время сборки, а также формировать банк диагностических данных.

В результате проведенной исследовательской работы создана действующая система диагностики качества термической сборки колес, которая прошла испытания в условиях Киевского ЭВРЗ.

Обсуждения и публикации. Основные результаты работы обсуждались на Межвузовской с международным участием научно-практической конференции в Самарском институте инженеров железнодорожного транспорта {Самара, 1993 г.), на заседаниях кафедры ТТМ и РПС МИИТа (Москва, 1993, 1994 гг.). По материалам диссертации опубликованы 3 печатные работы, а также имеется одна рукопись -материалы Отчета о НИР.

Диссертация состоит из Введения, страниц текста,

II иллюстраций, 3 таблиц, J. приложения, зг пунктов библиографии.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во Введении излагается современное состояние исследуемой проблемы, основные положения, выносимые на защиту, кратко описана структура работы.

1. Анализ возможностей повышения качества соединений с натягом

Основной задачей, которая должна быть решена при создании нового метода неразрушающего контроля (HPK) термической сборки, является возможность получения достоверной информации о процессах контактирования микронеровностей в реальном масштабе времени процесса формирования натяга.

Существующие методы HPK, такие как' ультразвуковой, электромагнитный, метод измерения коэффициента относительного демпфирования, а также тепловые, не позволяют отслеживать характерные

этапы процесса формирования натяга, которые представляют практически важное значение.

В качестве одного из наиболее перспективных методов решения проблем диагностики процесса термической сборки предлагается использовать методику, основанную на регистрации интенсивности акустической эмиссии (АЭ) - параметр N - одновременно с измерением разности температур (4 0) деталей. Параметр N регистрируется от актов деформирования выступов микронеровностей контактирующих поверхностей.

Исследования А.С.Зенкина, В.Г.Кантура и других показали существование максимума зависимости N от времени формирования

натяга. Это явление связано с изменением интенсивности образования

«

новых пятен фактического контакта. Положение максимума N во времени (к) является характерной точкой процесса формирования натяга и зависит от его величины. Параметр N является метрологически неустойчивым, он чувствителен к условиям проведения измерений, например, к способу установки датчика АЭ, изменению коэффициента передачи. Поэтому основываясь на одном только N нельзя оценивать к и тем самым - определять величину натяга.

Исследования Д.Г.Евсеева, Б.М.Медведева и автора показывают, что значительно более надежным методом оценки к является измерение одновременно с N разности температур деталей сборочного узла • бандажа и центра (Д0).

В ходе исследований разработана методика и аппаратурный комплекс для регистрации сигналов АЭ в нескольких полосах частот. Это' позволило выбрать канал, обеспечивающий наилучшие условия регистрации - в окрестности 100 кГц, повысить информативность сигнала АЭ и точность измерения параметра N. Установлено, что точка Г^тах соответствует моменту достижения наибольшей интенсивности образования новых пятен фактического

контакта между поверхностями. При 1 > (с в контакт начинают вступать выступы с меньшими высотами и создается ЛЭ непрерывного типа малой амплитуды, процесс формирования натяга может считаться завершенным, когда N понижается до уровня шумов. Положение Мтах во времени зависит от величины натяга. При этом время формирования сопряжения зависит от начальной разности температур на момент совмещения деталей. Поэтому разность температур, соотнесенная с Ытах, может служить показателем достигнутого натяга.

Исходя из этого В' данной работе предложен новый диагностический параметр • критическая разность температур (&&с), впределяемая по моменту времени ({с) достижения максимума интенсивности АЭ (Ытах).

Для достижения поставленной ЦЕЛИ ставятся следующие ЗАДАЧИ исследования.

1. Разработать модель процесса формирования натяга в сборочном узле, в которой бы учитывались макро-, микрогеометрические характеристики сопряжения, а также физико-механические и-теплофизические свойства материала деталей.

2. Получить выражения, описывающие зависимость информативных параметров диагностики (Ы и

А в )'от времени формирования натяга и величины сближения поверхностей, позволяющие расчетным путем смоделировать процесс формирования натяга, проанализировать ход зависимостей типа N - 1 и 1 для различных величин натяга.

3. Обосновать возможность использования нового диагностического параметра (определяемого по интенсивности АЭ и разности температур) в качестве инструмента комплексного диагностирования процесса термической сборки. ,

4. Разработать методику экспериментального исследования процесса термической сборки колес и соответствующие аппаратурные средства для проверки. теоретических выводов и осуществления

диагностирования натурных объектов.

5. Провести эксперименты на натурных объектах, которые бы могли подтвердить возможности предлагаемой методики и принципов диагностирования.

6. Разработать технические рекомендации и основные параметры системы диагностики применительно к условиям производства при сборке колес мотор-вагонов.

II. Разработка и обоснование модели процесса формирования натяга в соединении при термической сборке

Проанализирован процесс контактного взаимодействия шероховатых поверхностей деталей сопряжения в условиях термической сборки с натягом. В результате анализа разработана физико-математическая модель процесса формирования натяга, основные допущения которой будут вводиться в дальнейшем по ходу изложения.

В качестве модельного сборочного узла, имитирующего систему бандаж-центр колеса мотор-вагона, рассматривается замкнутая система из двух цилиндрических деталей - охватываемой (1) и охватывающей (2), имеющих в начальный момент времени сборки равномерно распределенные в объеме температуры соответственно Считаются известными все физико-механические и теплофизические постоянные материалов этих тел, а также параметры макро- и микрогеометрии. . Теплопередача в такой системе протекает преимущественно через пятна фактического контакта типа металл-металл, поэтому не учитывается передача тепла излучением, через слон газовой среды, окисной пленки. Хотя в местах контакта имеет место равенство температур, принимается условно ступенчат.ое распределение температур со скачкомД

(см.рисЛВ).

Определяя нагрузку Р на единицу номинальной площади контакта

1 Ч ш

1

щ 1 1

1 л 1 \\ \\

I

1

(А)

N

\ \

\

\

ч ч.

X

(В)

2а,

-в-»

___ ;

/ \ 21 / 4

(С)

Рис.1. А - цилиндрические детали I и 2 сборочного узла (модель); В - распределение температур , в области сопряжения; С • модель контактного взаимодействия эквивалентной шероховатой поверхности и гладкой плоскости (показан закон распределения высот вершин выступов; заштрихованной области соответствует число выступов, находящихся в состоянии контакта)

(Ап) - среднее давление - в зависимости от изменения диаметров сопряжения за счет изменения температур тел, получим следующее выражение:

р = К„(ЛС0 - СаАв), , (1а)

где Кр = ^Г (В* -А*);-. ' 0Ь)

ДС = С^-С2 - натяг, С - диаметр сопряжения, А, В, С/, размеры (см. рис.1 А), Е • модуль упругости.

Запишем систему дифференциальных уравнений теплопередачи для тел 1 и 2:

щ ^ = А,л(<ф| - в2) (10

Здесь удельная термическая проводимость контакта А является функцией сближения с), а С/, т^, соответственно удельные теплопроводности и массы тел 1 и 2. Решая эту систему, получим зависимость разности температур4©от сближения (1 и времени 1:

Ав = &&-0 ехр[-ИлЛ(^){(с1/и1) ' + (с2™,Г'}*] (3)

где Д^- начальная разность температур.

Для описания интенсивности ЛЭ как параметра, зависящего от интенсивности процессов взаимодействия выступов микронеровностей, необходимо рассмотреть модель процессов контактирования поверхностей деталей.

В работе экспериментальным путем получено подтверждение того, что сигнал АЭ от пятен фактического контакта представляет собой пуассоновский процесс. Спектральная плотность мощности такого процесса:

<7(Я= ${Г(Р)) , (4)

где Р(Р) - преобразование Фурье сигнала силового воздействия.

В результате анализа распределения интервалов времени между импульсами сигнала АЭ установлено, что оно имеет экспоненциальный характер, что свойственно процессу этого типа.

Анализ различных теорий описания 'микротопографии, использованных в работах Н.Б.Демкина, И.В.Крагельского, Н.М.Михина, Д.Н.Решетова, Э.В.Рыжова, Я.А.Рудзита, А.В.Чичинадзе, а также Арчарда, Найака, Гринвуда, Вильямсона и других авторов показал, что наиболее точное описание сигнала АЭ как пуассоновского процесса и ныражение для N можно получить на основе модели взаимодействия

выступов шероховатых поверхностей Гринвуда-Вильямсона (известной в литературе как модель ГВ).

Поскольку предполагается, что контактная нагрузка в сопряжении распределена равномерно, можно рассматривать некоторый участок, в пределах которого поверхности могут считаться параллельными, а давление постоянным. Для этой контактной пары предполагается упругий характер взаимодействия выступов.

Предположение упругого характера взаимодействия для описания процессов контактирования ■ выступов неровностей шероховатых поверхностей основывается на экспериментальных данных, полученных в работе Д.Г.Евсеева, Б.М.Медведева, Г.Г.Григорьяна*), которые показывают, что на начальной стадии нагружения сферического выступа процесс упруго-пластического деформирования достаточно хорошо описывается зависимостями Герца для упругой задачи.

Допущения модели ГВ следующие:

1) шероховатые поверхности изотропны,

2) вершины выступов сферические с радиусом кривизны Я, их. координаты Zi выражаются как отклонения от средней плоскости вершин и подчиняются закону распределения^» (г);

3) неровности одной поверхности удалены друг от друга на расстояния достаточные для того, чтобы в процессе их взаимодействия с неровностями другой поверхности взаимного влияния их друг на друга не происходило; нагрузка на выступ зависит только от его координаты и не зависит от нагрузки на соседние выступы;

.*) Evseev D.G., Medvedev B.M., Grigoryan G.G. a Modification of the elastic-plastic model for the contact of rough surfaces.Wear. 150 (1991) 7988.

4) деформируются только вершины выступов, деформация в объеме и упругая осадка поверхности не происходят;

5) неровности деформируются упруго в соответствии с зависимостями Герца для сближения, нагрузки и площади контакта.

Кроме того, для упрощения анализа контакт двух шероховатых поверхностей рассматривается как контакт одной эквивалентной шероховатой поверхности с гладкой плоскостью. При этом все параметры для эквивалентной шероховатой поверхности определяются по известным формулам как суперпозиции параметров двух исходных шероховатых поверхностей.

Как отмечено выше, упругая постановка задачи о контактном взаимодействии и принятая модель ГВ справедливы на начальной стадии процесса формирования натяга, когда в контакте находятся вершины выступов. Она условно считается законченной после достижения Мтах.

Исходными параметрами модели ГВ являются: радиус Я, дисперсия отклонения координат высот вершин выступов от

средней плоскости и число пятен контакта на единицу номинальной площади поверхности )■

В соответствии с теорией Герца имеем следующие йыражения для средних радиуса "а, площади пятна контакта А и нагрузки Р для случая контакта сферического выступа с плоскостью:

где со = г - 6 - расстояние между выступом с координатой г и плоской поверхностью, отстоящей от средней плоскости вершин выступов шероховатой поверхности на расстоянии 6.. Е? - приведенный модуль

Фактическая площадь конгактз и контактное давление по всем

(5)

(6) (7)

А = лйй),

О

упругости.

выступам в рассматриваемой зоне контакта, претерпевающим упругое деформирование и имеющим координаты Ъ > с!, описываются как:

•ЛЫ) = п3АяяЯ 1(г - <1)<р(г)с1г, Л

РЫ) = \П,ЛлЕ'^'г°]{г - й)г12ср(г)Лг.

(8) (9)

Выразим число пятен контакта (п) и суммарную термическую проводимость/1 (сО через параметры модели ГВ. При этом используем зависимость:

Л = 2а/7,4, (10)

где Х^ = 2 Л] Л.2 / (Я, + Я2 ), Я, , Я2 - суммарные термические проводимости для поверхностей тел 1 и 2.

Допускаем, что координаты высот вершин выступов имеют нормальный закон распределения у> (г) с дисперсией^:

<р{г) = (2л- )

-1/2

В общем случае (г) может быть отличен от нормального, и для практических задач можно Найти для него аналитическое выражение.

Если вместо интегралов (8) и (9) использовать их упрощенную запись через так называемые спектральные моменты 1"к(Ь), где Ь = <1/6^-нормированное расстояние между контактирующими поверхностями с нормированными координатами выступов и = 2/^ , то получим следующие выражения ( к = 0, 1/2, 1, 3/2 ):

п (Л ) = П (И ) , Л(Л) = г^я'/^Ч^л).

И (Л) = А^^ЙГМ). Я(Л) = у^.Е-Я'-Ч^э/ЛА).

где

= (2*)-"г](м - И)' ехрГ- ^Д/и.

I. \

11) 12) 13) 1-1) 15)

Интенсивность ЛЭ определяется кзк нгмесокс.'1 числа пятен

фактического контакта за единицу времени:

й-'чг-ът^- . (16)

Учитывая, что расстояние Ь изменяется с течением времени I по мере выравнивания температур деталей, можно записать:

N = ^пШ = -Лл,/Л2/г)1/2ехр(-^/12)^у. , (17)

Выражения (3) и (17) являются основными уравнениями, которые определяют диагностический параметр — критическую разность температур, соответствующую моменту достижения-Ытах. Для изучения его изменения в зависимости от сближения поверхностей (или изменения величины Ь) разработан специальный алгоритм численного моделирования процесса формирования натяга, основанный на итерационной процедуре. Этот алгоритм позволяет вести расчеты по формулам (11)-(14) и определять N и & 6 в зависимости от сближения Ь и времени.

Задавались исходные данные, при которых были выпблнены расчеты, в частности, вводилась величина натяга: ДС = С^-С 2

Примеры полученных результатов для различных величин #

натяга|показаны на рис.2. Ось абсцисс соответствует времени в секундах, а по оси ординат отложены относительные единицы измерения величин N и40.

Как видно из рисунка, с уменьшением величины натяга момент достижения &тах смещается в сторону увеличения. Зависимость "критическая разность температур - величина натяга", построенная по полученным расчетным данным, показана на рис.3. Она аппроксимируется прямой, выходящей из начала координат. На рисунке показаны верхняя и нижняя границы диапазона допустимых отклонений, при которых погрешность оценки^ Осне превышает 10%.

Таким образом, создана модель, позволяющая численно

Время, с

Рис.2. А - кривые изменения разности температур В ■ кривые изменения интенсивности АЭ 1,2.3.-1,5 • величины натяга в мм

Э 500 к

О 400

^ 300 <1

200

100 о

¿г >

У ' ^ ¿У .у ^

./У

*

о

I 2 3 4 5

Величина натяга ДСР . мм

6 7

Рис.3. Расчетная зависимость критическая разность температур • величина натяга

Рис.4. Система диагностики процесса термической сборки: 1А • преобразователь АЭ, 1В ■ предварительный усилитель, 2-датчик температуры, ЗА - полосовой фильтр, ЗВ -устройство автоматической регулировки усиления, ЗС - детектор, 4 - модуль измерения температуры, 5 - управляющей контроллер и АЦП, ,6-. последовательный канал ввода-вывода, 7 - 1ВМ-совместимый персональный компьютер

моделировать процесс формирования натяга и описывающая изменение предложенного диагностического параметра в зависимости от величины натяга в узле.

III. Экспериментальная проверка результатов расчетов

Для проверки правильности разработанной теории и совершенствования технических характеристик аппаратуры, входящей в диагностическую систему, проводились эксперименты на натурных объектах.

Блок-схема диагностической системы показана на рис.4.

На предварительном этапе исследований для выбора наиболее информативного частотного канала измерения N выполнялись в полосах частот. 40, 80, 1С0 и 320 кГц шириной 2 кГц. Был изготовлен специальный датчик АЭ, в котором преобразователь АЭ (П) совмещен в одном корпусе с предварительным усилителем (ПУ), хорошо согласуемым с линией связи. Он гальванически развязан с объектом диагностики. Ширина полосы частот датчика составляет 500 кГц Коэффициент усиления ПУ 3. Время анализа в системе датчик АЭ -фильтр составляет 500 мкс. Время анализа детектора 10 мс.

Эксперименты проводились непосредственно в условиях сборочного цеха Киевского ЭВРЗ при сборке колес мотор-вагонов. Центр колеса"находился на сборочной позиции при температуре помещения (ок. + 20 С),

а бандаж нагревался индукционным способом до температуры 260*С и затем насаживался на центр.

Регистрация и обработка сигналов АЭ н разности температур начиналась сразу же после установки нагретого бандажа на нентр. холеса, непосредственно, после монтажа на них концов термопари. Датчик ЛЭ устанаолнвался на центр колеса с использованием магнитного держателя, сигнал АЭ на датчик поступал через цилиндрический волновод длиной 60 мм. Датчик навинчивался ¡u его свободный

конец. "ГорячиС»" и "холодный" концы дифференциальной термопары прикреплялись соответственно к бандажу и центру колеса посредством подпружиненных рычагов. Сигналы АЭ и разности температур обрабатывались в блоке 5. Аналого-цифровое преобразование (АЦП) осуществлялось с частотой дискретизации 1 кГц и обеспечивало хорошее разрешение. Время анализа процессора I ее задавалось программно. Файлы зарегистрированных цифровых данных обрабатывались с помощью компьютера типа 1ВМ РС АТ/386. Для обработки сигналов АЭ и разности температур использовалась оригинальная программа анализа данных и построения графиков.

«

На рис.5 показан пример результата измерений параметров N и дбв реальном времени процесса формирования натяга колеса мотор-

вагона. По осям координат значения N приводятся в относительных »

единицах, соответствующих числу отсчетов АЦП. На рисунке показан также результат усреднения данных N в увеличенном масштабе по оси ординат, время усреднения 32 с.

Эксперименты проводились при различных натягах на одном типе колеса. По этим данным построена зависимость Д —- Л'Св, показанная на рис.6. Она аппроксимируется прямыми, выходящими из начала координат и определяющими нижнюю и верхнюю границы диапазона значений отклонений измерительных данных, при которых погрешность составляет не более 10 %. Полученные значения находятся в пределах этого диапазона. -

Таким образом, как видно из полученных результатов, имеется хорошее соответствие результатов численного моделирования и экспериментальных данных.

Время, с

Рис.5. Пример зарегистрированных экспериментально зависимостей Ад и N иг времени формирования натяга.

360 300

о 240

о

180

и

< 120 60 о

о .го 40 ' 60

Величина натяга , х I0--*- мм

Рис.6. Зависимость критическая разность температур • величина натяга, полученная на основе экспериментальных данных

IV. Разработка методики и средств промышленной реализации ——-j-

результатов исследований

В промышленном варианте основные модули диагностической системы соответствуют экспериментальной версии. Наряду с этим должны использоваться:

1) блок дополнительного усреднения сигналов АЭ для более точного отслеживания и выделения точки Nmax по времени;

2) один полосовой фильтр с центральной частотой 80 - 100 кГц;

3) блок автоматической настройки усиления-Проанализированы источники основных погрешностей измерения.

Они слагаются из погрешностей измерения температуры и погрешностей усреднения данных N. Выполнена оценка погрешностей определения А &с для акустической составляющей на примерах, полученных в ходе эксперимента- 'Установлено." . 'что абсолютная

V У У / У ' ■ У у у

. У у / / / У У У

-/А / »

ЛУУ У/

* У

А /У

погрешность определения Д составляет + 40°С (или ± 7 %). Это соответствует "наихудшему" случаю максимального натяга из рассматриваемых примеров. При средних и меньших величинах натяга погрешность должна быть меньше. Температурная составляющая погрешности определяется условиями установки термопары и может рассчитываться по стандартным методикам.

Испытания экспериментальной системы диагностики процесса термической сборки показали, что ее применение на практике должно повысить надежность оценки качества термической сборки колес мотор-вагонов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основе анализа возможностей повышения качества термической сборки и существующих методов контроля, с учетом результатов предварительных экспериментов, предложена новая методика диагностики процесса термической сборки колес мотор-вагонов. Она основывается на одновременной регистрации сигналов акустической эмиссии (АЭ) из зоны сопряжения бандажа и центра колеса и разности температур этих деталей в реальном времени для выявления разности температур в момент достижения максимума интенсивности АЭ, который соответствует максимальной скорости образования новых пятен контакта.

2.> Разработана физико-математическая модель процесса формирования натяга при термической сборке колеса, учитывающая параметры макро-, микрогеометрни, фнзихо-механическне свойства и теплофизнческие характеристики материала этих детален. На основе этой модели получены уравнения, позволяющие описывать число пшен фактического контакта, фактическую площадь контакта, давление в зоне контакта, разность температур деталей, суммарную термическую проводимость контакта и интенсивность АЭ в зависимости от сближения поверхностей н времени формирования натчгз

3. Разработан специальный алгоритм численного моделирования процесса формирования натяга в узле, имитирующем составное колесо. Получены зависимости интенсивности АЭ и разности температур деталей от времени формирования натяга при различных величинах натяга. Эти расчетные зависимости подтверждают существование максимума на кривой изменения интенсивности АЭ, соответствующего наибольшей интенсивности образования новых пятен фактического контакта.

4. Предложен новый диагностический параметр "критическая разность температур", определяемый по моменту достижения максимума интенсивности АЭ. Расчетным путем получена его зависимость от величины натяга, которую можно аппроксимировать прямой, выходящей из начала координат. При.этом отклонение составляет не более 10 %.

5. Проведены эксперименты на натурных объектах - при термической сборке колес мотор-вагонов-в условиях Киевского ЭВРЗ; получены результаты, хорошо соответствующие результатам численного моделирования.

6. Разработана и испытана в условиях производства система комплеконой диагностики процесса термической сборки колес мотор-вагонов.

7. Определены основные принципы создания и технические ха рактсристики универсальной системы диагностики процесса термической сборки, применимой в условиях Любого производства.

Основные результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Евсеев Д.Г., Медведев Б.М., Валиуллин O.P., Григорьян Г.Г. О некоторых возможностях акустической диагностики технологических процессов / "За технический прогресс на железных дорогах". Материалы межвуз. с международным участием научно-практ. конф., посвященной 20-летию ин-та. Часть 1 // Самарский ин-т

инженеров жел.-дор. транспорта, Самара, 1993, С.51-52.

2. Евсеев Д.Г., Медведев Б.М., Валиуллин O.P., Григорьян Г.Г. Акустический контроль процесса поверхностного пластического деформирования/ "За технический прогресс на железных дорогах". Материалы межвуз. с международным участием научно-практ. конф., посвященной 20-летию ин-та. Часть 1 / / Самарский ин-т инженеров жел.-дор. транспорта, Самара, 1993, С.88-90.

3. Евсеев Д.Г., Медведев Б.М., Бондарик А.П., Валуиллин O.P., Григорьян Г.Г. Акустическая диагностика процесса* термической сборки колесных пар/ Автоматизация и современная технология, N 1, 1993, С.

ДИАГНОСТИКА КАЧЕ :БОРКИ КОЛЕСА

МОТОР-ВАГОНА МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

Специальность 05.02.11 - Методы контроля и диагностика

15-17.

ВАЛИУЛЛИН ОЛЕГ РУШАНОВИЧ

в машиностроении

Сдано в набор &5.05,9Ь.

Подписано к печати 25,05.9*/,

Формат бумаги 60x90 1/16 Заказ 659,

Объем ft5. Тираж ИМ

Типография МИИТа, 101475, ГСП, Москва, А-55, ул. Образцова. 15