автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.11, диссертация на тему:Разработка автоматизированных систем неразрушающего контроля рельсов с применением электромагнитно-акустических преобразователей

На правах рукописи

Горделий Виталий Иванович

Разработка автоматизированных систем неразрушающего контроля рельсов с применением электромагнитно-акустических преобразователей

05.02.11 - «Методы контроля и диагностика в машиностроении»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Новосибирск - 2004

Работа выполнена в Сибирском государственном университете путей сообщения

Научный руководитель:

доктор технических наук

Попов А.М.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор доктор технических наук, профессор

Гурвич А.К. Буденков Г.А.

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта

тационного совета Д.218.012.04. при Сибирском государственном университете путей сообщения по адресу:

630049, Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук 191, 1-й корпус ауд. 226, тел /факс (3832) 28-73-16

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного университета путей сообщения

Автореферат разослан 2 9 ¡Д, 2004г.

Защита состоится Фе&РЛл% 2005г. в ^

час. на заседании диссер-

Ученый секретарь специализированного с доктор технических наук, профессор

2.1 Sb

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы и предмет исследования. Неразрушающий контроль (НК) - эффективное, а в ряде случаев и единственно возможное средство, предотвращающее чрезвычайные ситуации на железнодорожном транспорте вследствие изломов рельсов из-за дефектов в них. На 2003 год на сети железных дорог России находилось в эксплуатации 5449 сьёмных и мобильных (автомотрисы, вагоны-дефектоскопы) средств ультразвукового неразру тающего контроля рельсов. Указанные системы вооружены микропроцессорной техникой, оснащены регистраторами результатов сплошного контроля обоих нитей рельсового пути. Ими ежегодно только в путевом хозяйстве страны контролируется более 4 млн. км пути и 3 млн. сварных стыков. И к настоящему времени эти усилия начинают приносить зримую пользу. Так, по данным МПС России, в результате работы структур НК на железных дорогах страны ежегодно обнаруживается от 100 до 150 тысяч дефектных рельсов, в том числе от 30 до 42 тыс. остродефектных, т.е. подлежащих немедленной замене. Предотвращается свыше 70 тыс. потенциально возможных изломов ответственных объектов пути и подвижного состава В то же время указанная эффективность достигается за счёг высокой, в ряде случаев избыточной частоты контроля рельсового пути (oi 24 до 60 раз в год одних и тех же участков пути).

С голь низкая вероятность обнаружения потенциально опасных дефектов в рельсах при однократном контроле их в пути съёмными, а тем более мобильными средствами ультразвуковой дефектоскопии обуславливается, прежде всего, отсутствием стабильного акустического «жидкостного» контакта между преобразователями и материалом рельса. Кроме того, уровень стабильности акустического контакта весьма критичен к скорости сканирования (контроля) рельсов. Проблема обеспечения необходимой надёжности ультразвукового контроля рельсов в условиях их эксплуатации мобильными средствами может быть решена при переходе на бесконтактные («сухие») способы возбуждения и приёма упругих колебаний в рельсе.

Попытки в 1970 - 1990 гг. применить средства ультразвуковой дефектоскопии на базе пьезопреобразователей для входного контроля старогодных рельсов без их предварительной очистки на рельсосварочных предприятиях, а также для контроля новых рельсов после их производства на металлургических заводах не дали положительного результата из-за невозможности обеспечения стабильного акустического контакта. Поэтому решение задач неразрушающего входного контроля рельсов на рельсосварочных поездах (РСП) и выходного контроля на металлургических комбинатах возможно только при условии бесконтактного возбуждения (приёма) упругих волн в металле рельсов.

В этой связи в настоящее время одним из важнейших направлений работ по

совершенствованию средств неразр^ф^ц{щ>идоод]Ь'№ув:«вого контроля явля-

«иммггекА 1

¡пвазх

ется создание способов бесконтактного возбуждения и приёма упругих волн в рельсе посредством электромагнитно-акустических преобразователей ОМАН) Их отличительные особенности заключаются в способности возбуждать и регистрировать ультразвуковые объемные волны (продольной и поперечной Бу, Бп поляризации) по нормали и под углом к поверхности, а также поверхностные волны (Рэлея) без применения контактной жидкости. С помощью ЭМАП открывается возможность контролировать рельсы при наличии воздушного за юра между ЭМАП и поверхностью рельса, в широком диапазоне частот, температур и скоростей сканирования. Однако этот способ оказался недостаточно проработанным для его применения в промышленности, поэтому, несмотря на известные его преимущества, до настоящего времени в практике ультразвукового контроля (УЗК) он используется редко. Изучению его, созданию надёжных многофункциональных ЭМАП, применению их для создания автоматизированного УЗК рельсов и посвящена настоящая диссертационная работа

Целью работы является кардинальное повышение эффективности систем автоматизированного ультразвукового контроля рельсов в процессе их производства, эксплуатации, восстановления и сварки путём создания специализированных средств дефектоскопии на базе ЭМАП, использования современных комплексов автоматики и вычислительной техники.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.

- оценить перспективы применения ЭМАП для решения актуальных проблем НК рельсов;

- выполнить анализ достижений в направлении создания многофункциональных ЭМАП, возможностей разрабатываемой и работающей аппаратуры НК и их использованием;

- произвести экспериментальное и теоретическое исследование зависимости ЭМАП от их параметров с целью добиться наилучшего соотношения сигнал-помеха, повышения чувствительности контроля и обнаружения наиболее опасных дефектов в рельсах;

- создать конструкцию ЭМАП, отвечающую потребностям НК рельсов;

- разработать схемы контроля, позволяющие наилучшим образом реал и ю-вать преимущества ЭМАП при диагностике рельсов;

- разработать программно-аппаратный комплекс, предназначенный для бесконтактного УЗК рельсов;

- разработать конструкцию, изготовить и внедрить установку для НК старогодных рельсов на РСП с использованием ЭМАП

Методы исследования и достоверность результатов. Экспериментально-теоретические исследования проводились с применением 1еории лучевой гностики, дифракции звуковых. № электромагнитных волн Использованный мате; 1>«нц*ж*«» 4 "•л ** Ж

матический аппарат включал в себя теории упругости, вероятности и статистики, соответствующие дифференциальные уравнения, метод конечных элементов. Для теоретических исследований разработана методика численного расчета электромагнитных и акустических полей, применялись вычислительный язык MathCAD-2001, программы ELCUT, система COSMOS/M, современные ЭВМ Экспериментальные исследования выполнялись с использованием стандартной и специально созданной аппаратуры на различных образцах, моделях дефектов и натурных объектах Разработанная установка УД-ЭМА-РСП-01 подвергалась длительной производственной проверке и уже внедрена на 19 РСП Результаты её работы сопоставлялись с результатами, полученными с помощью съёмных ультразвуковых дефектоскопов для сплошного контроля рельсов (Поиск-10Э, РДМ-2 и АВИКОН-01) с регистраторами.

Научная новизна.

1. Установлены принципы и разработаны пути создания оптимизированной магнитной системы ЭМАП, позволившие минимизировать их массогабаритные характеристики и повысить индукцию получаемого магнитного поля.

2. Просчитаны и экспериментально отработаны особенности воздействия на 1енерируемый звук конструктивных элементов ЭМАП- катушек, экранов, размеров, межвитковых расстояний токопроводов, величин зазоров, временной формы импульсов, параметров объектов контроля.

3. Создан ЭМАП, способный последовательно излучать импульсные сигналы под углами 35° и 60°. Причем, волны, генерируемые и принимаемые им под углами, заметно отличающимися от рабочих, оказываются незначительными

4. Впервые волны Рэлея применены в системах автоматизированного НК рельсов.

5. Получено теоретическое решение, позволяющее организовать высокоэффективную работу пары ЭМАП, работающих под разными углами и способных надёжно контролировать любую заданную область сечения головки рельса.

6. Создан ряд программно-аппаратных комплексов НК на базе передовых достижений радиоэлектроники и вычислительной техники, способных в автоматическом режиме осуществлять сбор, анализ, хранение, обработку и представление результатов контроля в реальном масштабе времени. Это позволило повысить надёжность обнаружения дефектов в рельсах, увеличить оперативность контроля и сократить его трудоёмкость.

7. Спроектирована и изготовлена установка УД-ЭМА-РСП-01, предназначенная для входного автоматизированного бесконтактного УЗК старогодных рельсов, в которой реализован электромагнито-акустический способ возбуждения и приема ультразвуковых колебаний, нашли отражение научные принципы, сформулированные в диссертации. Установку можно использовать и для приёмочного контроля рельсов при их производстве на металлургических комбинатах.

Практическая ценность работы определяется теоретической и прикладной направленностью всех представленных в ней материалов. Сформулированные в ней решения могут быть использованы при разработке любых мобильных и стационарных средств автоматизированного НК рельсов. Они послужили основой для создания автомотрис дефектоскопных, успешно работающих на всех железных дорогах страны.

Результаты и выводы диссертации позволяют осуществлять проектирование ЭМАП для различных целей с заранее заданными качествами Созданный 'экспериментальный стенд даёт возможность проверять справедливость полученных числовых решений и корректировать конструкцию преобразователей и формы применяемых импульсных сигналов Разработанный программно-аппаратный комплекс позволяет организовать работу ЭМЛП не только для бесконтактного УЗК рельсов и колёсных пар в процессе «производство-эксплуатация-восстановление», но и для решения других прикладных ¡адач Технические решения, положенные в основу установок УД-ЭМА-РС11-01 ч 1я входного автоматизированного бесконтактного НК старогодных рельсов на РСП, опыт их эксплуатации могут быть реализованы при создании автомотрис и вагонов-дефектоскопов, использующих ЭМАП, а также в других областях Они могут быть полезными при отработке способов защиты ЭМАП от внешних электромагнитных помех, от попадания на них стружки, грязи, ржавчины и др., при выборе наиболее перспективных схем контроля, обработки, документирования и хранения информации о состоянии рельсов.

Реализация и внедрение результатов работы. По результатам работы автора разработаны, изготовлены и эксплуатируются на путевом хозяйстве страны около 50 автомотрис различного класса, а также свыше 10 вагонов-дефектоскопов. Только с 1997 по 2004 гг. находящимися в эксплуатации автомотрисами проконтролировано выше 1.5 млн. км пути и обнаружено свыше 5000 ОДР. Кроме того, созданы и успешно эксплуатируются 19 автоматизированных установок типа УД-ЭМ А-РСП-01, предназначенных для входного автоматизированного бесконтактного НК старогодных рельсов, в которых нашли применение созданные ЭМАП. Отработаны способы и конструкции ЭМАП для возбуждения и приёма ультразвуковых волн различного типа при проверке рельсов в рельсосварочных поездах. Спроектированы, изготовлены и установлены в ультразвуковом канале автомотрис и вагонов-дефектоскопов программно-аппаратные комплексы сбора и обработки информации «Поиск-20», «Поиск-20М», а для совмещённого УЗК рельсов «Поиск 20М1» и «Поиск-2000» Для бесконтактного УЗК рельсов и колёсных пар с применением ЭМАП создан программно-аппаратный комплекс УД-ЭМА-РСП. В ходе эксплуатации таких комплексов был выявлен ряд их эксплуатационных преимуществ по сравнению с ранее применяемой для этих целей аппаратурой.

Внедрение результатов диссертационной работы предусмотрено «Программой повышения безопасности движения транспорта в 2001-2005 гг.».

Апробация работы. Основные положения и результаты, полученные в работе на различных стадиях её выполнения, обсуждались: на 3-й Международной конференции «Диагностика трубопроводов» (Москва, 2000 г), в Школе-семинаре «Состояние и направления развития средств дефектоскопии рельсов в условиях реформирования путевого хозяйства» (СПб, 2002 г.), на Третьей Украинской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика», (Днепропетровск, 2000 г.), на Девятой и Десятой международных конференциях «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», (Ялта, 2001 г.), на XVI Российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика», (СПб, 2002 г.), на 13 и 14 Международных деловых встречах «Диагностика-2003» и «Диагностика-2004» (Мальта и Египет), на 1-й Национальной конференции «Методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», (Кишинёв, 2003 г); на У Всероссийском научно-техническом семинаре «Методы и средства НК», (СПб, 2004г.); на Международной научно-практической конференции «Безопасность и логистика транспортных систем» (Самара, 2004 г), на секциях НК НТС МПС России. Мобильные и стационарные средства, приборы и аппаратура НК, в которых реализованы результаты диссертационной работы, неоднократно демонстрировались на международных, российских и др. выставках, удостаивались Дипломов МПС России. Они использовались в НИР и НИОКР, проводимых в рамках Государственной программы и решении Коллегии МПС в НПП «ВИГОР». Результаты выполненных исследований нашли применение в учебном процессе, на организованных курсах для операторов-дефектоскопистов в МИИТ, РАПС и других учебных заведениях, а также в обучающей программе, удостоенной Диплома 1-й степени МПС РФ на выставке путевой техники, в Калуге, 2002 г.

Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносится комплексное решение проблемы повышения эффективности НК рельсов, сощания автоматизированных средств с применением бесконтактных преобразователей, теоретические и прикладные аспекты разработки и эксплуатации ЭМАП. А именно:

1. Экспериментально-теоретические основы проектирования ЭМАП с заданными характеристиками, установленные особенности влияния зазоров, экранов, магнита и катушек на параметры излучаемого и принимаемого звука.

2. Принципы конструирования ЭМАП, способных последовательно работать под углами 35° и 60°, в которых излучение под углами, заметно отличающимися от рабочих, незначительно.

3. Аналитические решения и конкретные результаты, позволяющие с помощью 2-х и более ЭМАП организовать полный обзор юловки рельсов или их участков с поверхности катания.

4. Зависимости волн Рэлея от параметров возбуждающих их ЭМАП, oi величин зазоров и характеристик контролируемых объектов

5. Научно-прикладные принципы разработки и эксплуатации улырлвуко-вых установок типа УД-ЭМA-PCI1-01 на базе ЭМАП, предназначенных для входного автоматизированного бескошактного НК старогодных рельсов, используемые в них программно-аппаратных комплексов.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 40 рабог, в том числе 21 без соавюров Из них 15 статей в российских и зарубежных изданиях, 15 докладов и 10 naien-тов.

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы по исследуемой тематике, включающего в себя 178 наименований Основной текст диссертации изложен на 152 страницах машинописного текста и содержит 118 фотографий, таблиц, графиков и рисунков.

Основное содержание работы

Во введении обоснована цель работы, её актуальноеiь, перспективноеib, новизна и практическая значимость результатов исследований. Приведена краткая аннотация работы по главам.

В первой главе проведен анализ действующих систем НК рельсов и методов неразрушающего контроля, используемых как в России, так и за рубежом Описаны типы и виды дефектов в рельсах, а также дана оценка вероятности и\ обнаружения существующими средствами НК. Показано, что современной аппаратурой наиболее уверенно обнаруживаются дефекты кодов 30Г, 26, 38, ЗОВ и 27. На их долю пришлось 36% из всех выявленных в 2003 г. дефектов и практически отсутствовали аварии по их вине. Хуже выявляются дефекты кодов 21, 24, 20, 53 и 70. Из-за них произошло 28% аварий и они составили 52% и? всех обнаруженных дефектов. Хуже всего находятся дефекты 69, 66, 65, 79, 60 и 62 кодов, на которые пришлось 52% аварий, но лишь 1% из зафиксированных дефектов. При этом около 65 % дефектов приходится на дефекты металлургического происхождения (коды 21, 30Г, ЗОВ) и 8 % - на дефекты сварки (26.3, 56.3, 66.3).

Сейчас для повседневного контроля рельсов применяются средства как магнитного, так и ультра лукового контроля. Однако с помощью магнитного канала обнаруживаются только дефекты, расположенные в непосредственной близости от поверхности катания головки (3-5 мм). Ультразвуковой контроль об-

ладает более широкими возможностями, однако при его реализации возникают специфические трудности, связанные с особенностями ввода звука через зазор между преобразователем, контактирующей жидкостью и поверхностью головки рельса. Это приводит к нарушению между ними акустического контакта, особенно при низких температурах, при наличии загрязнений, на высоких скоростях. Поэтому здесь в первую очередь требуется применять бесконтактные приборы и методы контроля, не зависящие от этих факторов.

НК при восстановлении и сварке рельсов на РСП до недавнего времени ограничивался визуально-измерительными и ультразвуковыми приёмочными испытаниями только сварных стыков рельсов, что приводило к возможности отправки на железные дороги страны рельсов с потенциально опасными дефектами в основном металле. В полевых условиях НК рельсов в основном прои5во-дится съёмными дефектоскопами. Они в целом обладают высокой чувствительностью, с их помощью обнаруживается более 94% всех дефектов. Однако такой контроль весьма трудоёмок, его результаты существенно зависят от человеческого фактора. Поэтому актуальной является задача разработки и внедрения мобильных автоматизированных средств НК, надёжность и чувствительность обнаружения дефектов у которых должна быть по крайней мере не ниже, чем у съёмных дефектоскопов. Только с их использованием появляется возможность организовать унифицированную комплексную систему НК и мониторинга всего рельсового хозяйства страны, не требующую больших трудовых и материальных затрат, сформировать единые стандарты обнаружения, хранения и передачи информации, создать комфортные условия для содержания аппаратуры и труда для персонала.

При реализации контактных методов (прежде всего пьезоэлектрического) поверхность контроля должна иметь соответствующую подготовку, а между нею и датчиком требуется помещать контактирующую среду. Увеличение скорости контроля при использовании контактного ультразвука ведёт к потере акустического контакта датчиков с рельсом, росту помех и существенному понижению достоверности контроля Поэтому в настоящее время контроль мобильными средствами разрешается производить лишь со скоростью, не превышающей 40 км/час. В этой связи акт>альным является разработка методов бесконтактного возбуждения и приёма ультразвука, не столь сильно зависящего от указанных обстоятельств. И среди них наиболее перспективным является элек-тромагнито-акустический метод и даншки ЭМАП, вопросы разработки и применения которых для контроля рельсов рассмотрены в последующих главах диссертации.

Во второй главе проведен анализ работы основных узлов ЭМАП. Рассмотрены конструктивные особенности и характер работы ЭМАП, подробно анали-

зируется физическая природа ЭМА-эффекта, генерация и регистрация звуковых импульсов с его использованием.

Магнитное поле, создаваемое исючниками 1 (рис. 1), проникает в кон филируемое изделие 3, между магнитом и изделием помещается катушка с гоком 2 Под действием переменного электрического поля, генерируемого ею, в электропроводящей поверхности изделия индуцируются вихревые токи Фуко Они. вступая во взаимодействие с внешним магнитным полем 1, вызывают силы Ампера, становящиеся источником приповерхностных механических напряжений. Причём, если магнитное поле 1 падает по нормали к поперхносш, roi да преимущественно генерируются поперечные ультразвуковые волны (рис la), а если оно распространяется вдоль поверхности - излучаются волны продольной поляризации (рис. 16). Когда над катушкой располагаются магниты с чередующимися магнитными полюсами, генерируются SH-поляризованные поперечные волны (рис. 1 в).

Кроме того, при контроле ферромагнетиков вместе с указанным механизмом возбуждения ультразвука возникают магнитострикционные и магнитные сшил которые также способны служить источником акустических колебаний. Однако, как показали исследования, последние заметны только в малых магнитных полях, а поэтому не оказывают существенного воздействия на работу обычно применяемых для неразрушающего контроля ЭМАГ1 поперечных волн

Обратный эффект проявляется в возникновении индукционных гоков в го-копроводах катушки, когда поверхность металлов а значит и располагаемые в них электроны, под действием ультразвука начинают колебаться в постоянном магнитном поле. Причём, поскольку ЭМАГ1 являются обратимыми, для них справедлив принцип взаимности, согласно которому характеристики излучения и приёма звука такими преобразователями идентичны И эю даёт возможность изучать работу ЭМАП, исследуя либо только их режим излучения, либо только режим приёма.

Анализ публикаций, посвященных современному сосюянию разработок ЭМАП показал, что ЭМАП уже прошли стадию предварительной отработки и превратились в полноправные средства бесконтактного УЗК изделий самого широкого профиля. С их помощью может осуществляться контрои, как при высоких, так и при низких температурах, с обработанными или шероховашми

в)

| N.S

Рис 1 Схемы работы типовых ЭМА-преобраюват елей

3

г

х

3

т „

I)

в

поверхностями, сквозь слой покрытий или грязи, как в ручном, так и в автоматизированном режимах, в покое и в движении. Несомненным преимуществом их является бесконтактность. Соотношение сиг-

V

2

5 нал/шум у них оказался при-

Рис 2 Расчетная модель

мерно таким же, как и у аналогичных по сечению излучаю-

щей части и рабочей частоте ГТЭП. И это позволяет с помощью ЭМАП достигать чувствительности контроля, близкой к получаемой современными контактными методами. В то же время следует признать, что несмотря на большое число публикаций, ещё не создано достаточно эффективного теоретического аппарата, который позволил бы надёжно рассчитывать конструкцию ЭМАП. Не хватает экспериментальных исследований, способных предоставить сведения, необходимые для создания датчиков с заданными характеристиками В связи с этим исследования в этих направлениях остаются весьма актуальными.

- В третьей главе представленны результаты исследования работы ЭМАП поперечных волн. Создана соответствующая модель и выполнен расчет магнитного тракта преобразователей, что позволило оптимизировать их конструкцию.

В результате учёта воздействующих на работу ЭМАП факторов расчётная модель задачи выглядят следующим образом (рис.2). Номером I в ней показана среда, в которой располагается катушка преобразователя, 2- контролируемая среда, 3 - обозначен ограниченный экран, расположенный перед магнитопрово-дом 4. Соответствующие размеры в направлении показаны на рисунке В продольном направлении х - размер работающей части катушки для всех элементов преобразователя конечен и полагался равным ширине магнитопровода /.. На электроны в металлах, находящиеся под действием переменного магнитного поля, действуют силы Лоренца, вызывающие появление токов Фуко /ф. Их взаимодействие с полем постоянного магнита индукцией й0 ведёт к появлению силы Ампера Р, возникающей вследствие передачи электронами механических импульсов решётке металла. Она описывается уравнением Р = 1Ф [д/х#0], где &[ - длина проводника с током в магнитном поле Будем считать /ф = /ф ДУ, т.е. сила токов Фуко равна их плотности уф в сечении проводника площадью

А5, перпендикулярном направлению токов. Тогда / = ^/^у = ¡7ф * ¿о] - механическая сила, действующая на единицу объёма вещества, помещённого в магнитное поле.

После выполнения всех требуемых преобразований находим /у = 1о>В0а 2^2 • Объёмная сила /у служит источником всех волн в изделии и характеризует направление их действия Для анализа акустических сигналов, возбуждаемых указанным источником, использовалось дифференциальное уравнение Навье В результате его преобразований получены следующие дифференциальные уравнения, описывающие поведение скалярного и векторного потенциалов акустических смещений- (д +- к2 )ф - - у 2 1 >

(а + ^.2П = - V 2ня/, где ¿и к, - волновые числа, го- параметр преобразования / ро)

Фурье импульсного сигнала, ар- плотность материала.

После использования граничных условий на поверхности гсл контроля и выполнения всех требуемых преобразований для напряжения поперечной волны, 1енерируемых одним токопроводом в магнитном поле, получено соответствующее решение Суперпозиция волн, излучаемых каждым токопроводом, формирует амплитуду и направленность излучения всего ЭМАП Справедливость полученных теоретических решений была под1верждена соответствующими экспериментальными исследованиями. В дальнейшем эти результаты использовались для определения параметров ЭМАП при их конструировании и оптимизации.

На основе проработанных моделей проведено изучение магнитного тракта ЭМАП, которое позволило оптимизировать их конструкцию, сократить весога-баритные характеристики при повышении в то же время индукции постоянною магнитного поля. Исследования проводились с помощью как натурного, так и численного эксперимента, выполняемого с применением программы НЬСиТ Учитывались как параметры магнитов, магнитопровода и кожуха, так и зависимость магнитной проницаемости применяемых материалов от напряжённости магнитного поля.

1 б

1,4

1,2 1,0 0,8 0,6 0.1 0 2 0

Индукция (ТЛ)

1 2

10 08 Об 04 02 00

\

\ _

\ \

/\ у

г> \

У \

V

/

»

*

—

Индукция

В о В. •

3 6 9 12 15 13 21 24 27 ц мм

в.

Рис. 3. Пространственное распределение магнитной индукции и её значения вдоль поверхности рельса при зазоре 5 мм. В - полное, В? - нормальная и Вг -радиальная составляющие поля

На рис. 3 слева показан магнитопровод, составленный из магнша и стали. Над ними располагается магнит, немагнитный кожух не указан Данные расчё-

12

ты, а также натурные эксперименты легли в основу оптимизированной маг ни:-ной системы ЭМАП. В частности, удалось установить, что ослабление индукции магнитного поля при увеличении зазора носит экспоненциальный характер с показателем экспоненты, равным (0.150±0.007) мм'1.

Для проведения экспериментальных исследований был создан специальный измерительный стенд. С его помощью были изучены особенности генерации поперечных волн одним токопроводом (монополем) и одним диполем Результаты расчета и эксперименты показали, что максимум излучения токопроводом поперечно поляризованных акустических сигналов располагается по нормали к поверхности контролируемого образца. Имеют также место два симметричных максимума, обусловленные 3-м критическим углом контролируемого материала. За пределами указанных углов сигналы быстро убывают, что свидетельствует о трудности проектирования ЭМАП, работающих под большими углами, и сравнительной простоте их конструирования, когда они работают под углами, близкими к 0 = 0 или к в*вкр. При наличии экрана в центре характеристики наблюдается минимум, поскольку последний формируется отражением электромагнитной волны от экрана, которая падает на поверхность мишени в противо-фазе с прямой волной и частично компенсирует её.

Исследовано влияние базы диполя (расстояния между то-копроводами) на характеристики излучаемого звука (рис. 4). Как расчёт, так и эксперимент показали, что увеличение базы диполя, которое требуется для увеличения угла излучения, сопровождается появлением дополнительных максимумов под меньшими углами.

Описаны особенности конструкции ЭМАП, работающих под прямыми углами. Из измерений выяснилось, что диаграммы направленности излучения таких преобразователей слабо зависят от зазора и размеров экрана, однако амплитуда при варьировании указанных параметров меняется значительно (рис. 5). Таким образом, чем большим был экран, тем меньшей оказывалась амплитуда излучения при одном и том же зазоре.

1 7мм

2 7мм ' 3 6мм

БО 50 40 ¡а 30 Х20 10 0 10

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 град

Рис. 4. Влияние базы диполей на характеристики излучаемого звука

г

1-, ■ч. \ • >

\ 1 к

/ ) ■С ч

и. —' ч / V у' ■л

14 12 10 в 8 * б 4 2 0

*Ч|

>- , К,

* >.

N

"11(4 14,2 -40

0,65 1£5 2& 3,85 Эавор,ам

4,85

Рис. 5. Экспериментальные зависимости амплитуды волн сигналов прямых ЭМАП по нормали от величины зазора при различных экранах (мм)

В целом можно констатировать, что прямые ЭМАП работают надёжно и при их проектировании обычно не встречается существенных трудностей Описаны особенности создания ЭМАП, работающих под косыми углами При разработке таких преобразователей обычно используется теория излучения решёток Однако на практике ЭМАП под такими углами работают более сложным образом, чем следует из классических соображений Выяснилось, что их надёжная работа во многом зависит от параметров импульсов возбуждения, от вида и размеров используемых экранов, от числа проводов в каждом токопроводе, количества диполей и даже от расстояний кагушки до экрана и до объекта контроля Поэтому проектирование хороших преобразователей, работающих под [акими углами, представляет собой сложную задачу Ещё в большей мере усложняется она, когда требуется спроектировать ЭМАП, работающий под большими углами, поскольку диполи под ними излучают звук плохо.

В частности, на рис. 6 приведены данные измерений направленности ЭМАП, первоначально применяемых на установках УД-ЭМА-РМП-01. Очевидно, что работать со столь широкой диаграммой направленности сложно. Здесь амплитуда полезного сигнала сравнительно невелика, существенна зависимость от зазора, затруднено получение хорошего соотношения сигнал-помеха. Следовательно, при работе с такими датчиками трудно достичь высокой чувствительности, сложно установить, где в действительности располагается дефект.

После многочисленных расчётных и экспериментальных исследований удалось сконструировать ЭМАП, в котором указанные недостатки во многом ликвидированы (рис.7).

град

Рис 6. Нормированные диаграммы направленности экспериментально спроектированного ЭМАП при различных зазорах (В05 - 0.5 мм, В\о - 1 мм, а В2о - 2 мм).

со

ж 5

10

5

0 -5

т» ]

К т . „ к,» У- г ■ в •

—( 1

0,5мм

1мм

Н 2мм

0 10 20

30 40 ФВД

50 60 70

Рис. 7. Экспериментальные характеристики излучения оптимизированного ЭМАП, предназначенного для работы на углах 35° и 60°, при различных зазорах

Кроме того, при возбуждении на различных частотах он способен последовательно работать под разными углами и это открывает дополнительные возможности. Очевидно, что с такими преобразователями работать значительно удобнее. Преобразователь защищен патентом .

Одной из самых злободневных проблем современного НК является обнаружение вертикально расположенных трещин внутри головки рельсов со стороны поверхности катания Для их обнаружения обычно применяют системы, в которых звуковые волны падают на подголовочную часть рельса и, отражаясь от неё, изменяют угол своего распространения вдоль рельса, однако формируемая при этом волна ведёт себя сложным образом. А.А.Марков предложил для этой цели использовать два идентично работающих преобразователя, лучи от которых встречаются на поверхности рельса Однако при применении ЭМАП приходится учитывать, что они надёжно работают только под углами 35° и 60", к тому же интерес представляют любые дефекты, расположенные в головке рельса, и это существенно усложняет задачу В связи с этим был выполнен математический анализ соответствующих схем прозвучивания

Для исследования поведения сигналов от двух источников, расположенных на верхней части головки рельсов с координатами Ь\ и ~ь2, повёрнутых под углами относительно оси рельса а, равными Р\ и - р2 и излучающих звук под углами относительно поверхности 0] и , рассматривались схемы, представленные на рис. 8. Из геометрических соображений следует, что углы а|Д и aíy связаны с характеристиками источников 1 и 2 следующим образом а]2х = arctg [tgd cos ); <*\,2у = arctS в sin Р\Л )

Рис. 8. Схема излучения источника, расположенного на головке рельса.

Тогда координаты точки касания луча на поверхности нижней кромки головки рельса описываются следующими выражениям, в которых угол у опре-наклон нижней кромки головки рельса:

| (?» - ь, 2igr)g е sin р | г 0 ^ =0-^1,2 «г

1 + lg ytg в sin /?, , ' zl.2 - TTlgylgO sin ~/?|Т

При этом координаты источников bj и Р} связаны между собой уравнением bl2=yo(l+ig}ig0nsmj3,2)-zotgeí:lsm/3n. Ero использование позволяет вычислять искомые параметры Ьп и /?,,, требуемые для совмещения сигналов от обоих преобразователей в выбранной точке головки рельса. Расчеты показали, что сигналы от обоих преобразователей в рельсе Р65 встречаются (т е. будет наблюдаться наивысшая чувствительность контроля) на расстоянии 70 мм практически в центре головки рельсов, если угол поворота первого преобразователя равен 0", а второго - 30°. Причём, на других расстояниях сигналы расходятся, охватывая практически всю головку. При этом центр преобразователя №1 (35°) должен располагаться относительно оси рельса на расстоянии 27 мм, а №2(60°) - на расстоянии 10 мм на той же стороне рельса. С помощью полученных решении можно просмотреть и другие ситуации, представляющие практический интерес

В целом из результатов данного раздела можно сделать следующие основные выводы. В токопроводящих материалах, таких, как сталь рельса, генерация звука ЭМАП в основном обусловлена токами Фуко, взаимодействующими с постоянным магнитным полем. При сравнительно больших зазорах наибольшие значения индукции постоянного магнитного поля вблизи поверхности контролируемого изделия наблюдается, когда в качестве материала магнитопрово-да в магнитной системе ЭМАП используются сталь или магнитодиэлекгрик При зазорах, меньших 3 мм, вследствие насыщения стального магнитопровода этот эффект снижается. Влияние зазора между экраном и токопроводом в ЭМАП, а также между токопроводом и поверхностью изделия идентично. Их увеличение не только приводит к понижению амплитуды излучения, но и делает более узкой его направленность. Рост базы диполя, требуемый для увеличения угла излучения, приводит к возникновению паразитных сигналов под малыми углами.

При использовании токопроводящих экранов наблюдается понижение амплитуды сигналов, излучаемых под нормальным углом. Причём, чем больше размеры этих экранов, тем сильнее этот феномен. Зависимость ослабления излучаемого звука от зазора оказывается значительно большим, чем соответствующее уменьшение постоянного магнитного поля. Указанный эффек1 в наибольшей мере проявляется при повышении частоты и увеличении угла наблюдения. Направленность излучения прямых преобразователей практически не за-

деляет

± >г, =

висит от величины зазора, а у наклонных она значительна и проявляется тем в большей степени, чем выше угол излучения, частота и величина зазора Число периодов импульсного сигнала должно быть равно количеству используемых диполей, но не меньше 3-х При этом достшается наименьшая мёртвая зона контроля и успевает сформироваться нужная диаграмма направленности. ЭМАП способны устойчиво работать только под углами 0°, 35° и 60°, на всех других углах максимумы излучения неустойчивы Применением 2-х и более ЭМАП, одни из которых работают в режиме излучения, а другие - приёма, расположенных на головке рельса, с помощью разработанного математического аппарата можно обеспечивать контроль всей головки рельса или выбранного его участка.

В четвертой главе представлены результаты исследования волн Рэлея, излучаемых электромагнитно-акустическими преобразователями

В последнее время все больший интерес вызывает применение воли Р)лея для ПК рельсов, так как они позволяют уверенно обнаруживать не только поверхностные дефекты, но и те, которые располагаю 1ся на глубине нескольких миллиметров и более. В данной главе приводятся результаты исследования волн Рэлея, излучаемых гокопроводом и диполем. Установлено, что зависимость амплитуды таких волн от конструкционных параметров преобразователя аналогичны таковым для обычных ЭМАП, а направленности излучения зтих волн как монополем, так и диполем одинаковы и слабо зависят от величины зазора.

Приводятся резулыаты изучения работы всего ЭМАП для рэлеевских волн Измерения производились в рельсе двумя ЭМАП, один из которых излучал, а другой принимал указанные сигналы. Из результатов измерения следует, что амплитуды волн Релея с расстоянием в рельсе на различных частотах убываю!

Особенно это характерно для частоты 0 25 МГц, у которой наблюдаются устойчивые минимумы на расстоянии 30 и 45 см, но заметны они также и на частоте 0 5 МГц при 25 и 40 см Они определяются частотой и формой исследуемого объекта и свидетельствуют о заметном влиянии волн, формируемых нижней кромкой рельса.

немонотонно (рис. 9).

N 1

\ У \ N

— 1

-ОбМвс ■ О 25 Мвс

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Рис. 9. Ослабление волн Рэлея от расстояния в рельсе

3 2,5 а 2

ье

I 1,5 1

0.5 0 Ъ

7

1

/ 1

/

Г

4 -Н

-1 эксперимент

--2 эксперимент

Рис. 10. Отражение рэлеевской волны от пропилов разной глубины

Так, при испытаниях на образцах толщиной 20 и 70 мм на частоте 0.25 МГц наблюдалось появление волн Рэлея, отражённых от противоположной грани, уже начиная с расстояния 40 см. Данное обстоятельство свидетельствует о непростой природе волн, излучаемых данными ЭМАП, в головке рельса, указывает на формирование в ней уже начиная с некоторого расстояния волн Лэмба.

На рис. 10 приведены результаты измерения амплитуд волны Рэлея частотой 0 5 МГц, отражённой 01 пропилов различной глубины, полученные на образце 20 х 200 мм. Из них следует, что при увеличении глубины пропила, большей 1,2 мм, отражение практически перестает зависеть от его глубины

Это отвечает теории волн Рэлея, но не соответствует результатам, полученным в образцах, сопоставимых с толщиной головки рельса.

Представляет интерес также исследовать диаграммы направленности типовых ЭМАП рэлеевских волн. Полученные диаграммы оказались типичными для произвольных линейных излучателей импульсных сигналов.

Анализ результатов показал, что волны Рэлея, начиная с некоторых расстояний, определяемых геометрией источника, частотой и длительностью импульсов, при распространении в рельсе убывают сравнительно слабо, но не монотонно. Это объясняется тем, что в нём в связи с ограниченностью толщины головки начинают формироваться волны Лэмба, которые распространяются на существенно большую глубину, чем классическая волна Рэлея Поэтому с помощью возникающих таким образом волн можно обнаруживать дефекты в головке, располагаемые на существенно большей глубине, чем это следует из свойств рэлеевских волн. И это в полной мере подтверждается опытом эксплуатации установок УД-ЭМА-РСП-01. В то же время в толстом образце и при работе на частоте 0.5 МГц, когда генерируются чистые рэлеевские волны, сигнал отражения увеличивается с ростом глубины пропила монотонно до значения, равного всего лишь 1.25 мм. Направленность излучения волны Рэлея определяется длиной токопроводов, частотой и является типовой для линейного излучателя. Она слабо зависит от величины зазора, в то же время для неё сохраняются зависимости от параметров ЭМАП, характерные для обычных поперечных волн.

В пятой главе описана установка для входного автоматизированного бесконтактного ультразвукового неразрушающего контроля старогодных рельсов

18

на рельсосварочных комплексах УД-ЭМА-РСП-01. До настоящего времени входной контроль старогодных рельсов в системе рельсосварочных поездов (РСП) МПС РФ осуществлялся главным образом визуальным методом И это зачастую приводило к некачественному состоянию рельсов, поставляемых на дороги, после их восстановления и ремонта. Поэтому для надёжного входною автоматизированного бесконтактного ультразвукового контроля старогодных рельсов разработана установка УД-ЭМА-РСП-01, в которой реализован >лек-тромагнито-акустический способ возбуждения и регистрации ультразвуковых колебаний (ЭМА-способ). Основным элементом установки являегся дефектоскопический комплекс, состоящий из стойки генераторной, блока ЭМАП, усилительного и согласующего блоков. Электрические сигналы, вырабатываемые генераторной стойкой, подаются на ЭМАП, которые возбуждают в контролируемом рельсе ультразвуковые колебания. Отражённые волны возвращакися к ЭМАП, где преобразуются в элекгрические сшпалы. Полученные таким образом импульсы после усиления подаются на вычислительный комплекс для об-работаи регистрации. Структурная схемаустановки приведена на рис.) 1.

каретка спедящал

ЭМАП ЭМАП I ЭМАП I ЭМАП К« 1 I | №2 { | № 3 | № 4

х;

Механизм слежения

зе рельсом

Блок

согласующий

Стойка гвн&ра торив я

блок

усилительный

Вычислительный комплекс

Эле »его о пнеамо-еистемв

Пульт упрееленип

1

/ ДНР1

1 цнр; ■—(ДНРЭ у |-{^ДП1 )

I

- ' ДП2

Г'

л

Дефектоотыетчик

Рис. 11. Структурная схема установки УД-ЭМА-РСП-О! В данной схеме введены следующие обозначения- ДП1, ДП2 - датчики пути;

ДНР1, ДНР2, ДНРЗ - датчики наличия рельса ЭМАП размещены на следящей каретке, служащей для центровки положения преобразователей по оси поверхности катания головки рельса. Зазор между рабочей поверхностью ЭМАП и поверх-

Рис 12 Схема размещения ЭМАП Н°СТЬЮ КЭТаНИЯ Г0Л0ВКИ Рельса со"

над конфолируемым рельсом в РСП ставляет величину порядка 1 мм.

Для оптимального обнаружения дефектов принята схема прозвучивания рельса, базирующаяся на использовании 5-ти ЭМАП (рис. 12). В ней преобразователь, излучающий звук под нормальным к поверхности углом (а = 0°), работает на частоте 1,8 МГц, применяется для контроля шейки рельса и её проекции в головку и подошву эхо-импульсным и зеркально-теневым методами и обнаружения дефектов кодов 52.1-2, 53.1-2 и 69. ЭМАП рэлеевских волн (а = 90°, частоты 0,5 МГц и 0,2 МГц) предназначены для контроля головки рельса низкочастотными поверхностными волнами эхо-импульсным и теневым методами одновременно в двух противоположных направлениях. Очевидно, что внедрение разработанных ЭМАП, работающих под углом 60", ещё в большей мере расширяет возможности установки. Подача рельсов на контроль осуществляется в ручном и в автоматическом режимах. Устанавливается код дефекта и его местоположение в рельсе, данные контроля сохраняются для последующей расшифровки и принятия решения. Отметка дефектных зон осуществляется дефек-тоотметчиком, механизм слежения может выводиться из зоны контроля для периодического обслуживания и ремонта. Для калибровки установки используется контрольная плеть, состоящая из эталонных образцов с созданными в них моделями дефектов типов 11,21, 26.3, 27, 30Г, ЗОВ, 50, 52, 55, 56.3, 60 и 69.

В процессе контроля в реальном режиме времени предоставляется следующая информация: порядковый номер испытаний, ФИО мастера и оператора текущей смены, текущее время, номер контролируемого рельса (предусмотрена автоматическая и ручная их нумерация), показываются число дефектов и их местоположение в рельсе (расстояние от его начала). Изображаются дефекю-граммы получаемых сигналов в виде В-развёрток (контрасшость цвет пропорциональна амплитуде сигнала), а при необходимости - А-развёрток, помещаются отметки дефектных сечений с автоматическим срабатыванием звуковой сигнализации при нахождения дефекта (рис. 13).

Устройст во отображения

т , * ,-Л-гЛ-

Ьл(|к 1 ип|р,по^ои

Т : ' т

г

Рис. 13. Дефект рельса и его запись Рис. 14. Структурная схема комплекса

УД-ЭМА-РСП

эмап | эмап | эмап | ~)м

Аппаратная часть дефектоскопического комплекса состоит из электронной стойки УД-ЭМА-РСП, её структурная схема представлена на рис. 14. Использование комплекса позволяет автоматизировать как процесс измерений, так и систему обработки информации, её хранения и передачи. Осуществляется подсказка оператору о наличии дефекта на шифрограмме в автоматическом режиме, вычисляется истинная длина рельса и производится подсчёт сменного метража, осуществляется распечатка дефектограмм и ведомостей кон фоля Комплекс состоит из унифицированных блоков и может применяться не только на РСП, в мобильных средствах НК рельсов в пути с использованием ЭМАГГ, но также в системах контроля колёсных пар подвижного состава. Комплекс несложен в обслуживании благодаря программному обеспечению и простоie конструкции.

В процессе опытной эксплуатации установок УД-ЭМА-РСП-01 только за 10 месяцев 2004 года ими проконтролировано 791 171 км рельсов, в которых обнаружено 2 123 ОДР и 8 927 ДР. Одновременно на 3-х РСП (№№2, 20 и 21) производился контроль съёмными дефектоскопами. При этом оказалось, что если съёмными дефектоскопами в условиях РСГ1 обнаруживалось 1.838 ОДР и 12.58 ДР на 1 км. старогодных рельсов, то установками УД-ЭМА-РСП 01 - уже 2.32 и 13.49 соответствующих дефектов

Производственная эксплуатация показала, что установки бесконтактного ультразвукового контроля УД-ЭМА-РСП-01 надежно контролируют рельсы загрязнённые, ржавые, покрытые наледыо и маслом в условиях высоких и низких температур. В них не требуется применять контактные жидкости, не нужно проводить сложные подготовительные мероприятия, понижаются фебования к величине боковых, вертикальных и наклонных смещений рельса в процессе конфоля. Установки работают не хуже существующих съёмных дефектоскопов, а использование в них поверхностных волн Релея позволяет обнаруживать дефекты не только в приповерхносшом слое головки рельса, но и в её глубине. Созданный программно-аппаратный комплекс УД-ЭМА-РСП обеспечивает надёжную автоматизированную работу всех узлов установки, её автоматики и системы получения, обработки, анализа и хранения информации

Таким образом, установка бесконтактного ультразвукового контроля УД-ЭМА-РСП-01 является новым эффективным средством НК рельсов ЭМА-метод контроля обладает широкими возможностями для использования в рельсовой дефектоскопии, в том числе при диагностике их мобильными средствами скоростного контроля, при выходном контроле рельсовых плетей на PCI 1 после сварки, а также при выходной проверке качества рельсов на предприятиях-изготовителях. То есть он способен охватить весь цикл изготовления-эксплуатации-ремонта рельсов. ЭМАП могут найти широкое применение для контроля и других объектов железнодорожного транспорта, в том числе колёс-

ных пар, элементов подвижного состава. Они также могут найти широкое использование в других отраслях народного хозяйства' в нефтяной, газовой области, в воздушном и морском, автомобильном транспорте, на объектах тяжёлого машиностроения и др.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выполнено комплексное экспериментально-теоретическое исследование ЭМАП, позволяющее путём варьирования многими их параметрами, в ¡ом числе данными магнитов, характеристиками катушек, магнитопровода, экранов и величиной всех зазоров, формой применяемых электрических импульсных сигналов конструировать ультразвуковые бесконтактные системы, обладающие заданными качествами. А именно, направлять их излучение под нужными углами, ограничивать генерацию звука под углами, не являющимися рабочими, получать преобразователи, работающие под углами, близкими к 60° , формировать комбинирование схемы контроля несколькими преобразователями, излучающими различные виды акустических сигналов и т д.

2. Разработан и внедрён ряд специализированных программно-аппаратных комплексов: для контактного ультразвукового контроля «Поиск-20М», «Поиск-2000» для бесконтактного автоматизированного контроля - «УД-ЭМА-РСП» Они установлены на автомотрисах, вагонах-дефектоскопах и в установках УД-ЭМА-РСП-01. Это позволило обеспечивать мониторинг развития дефектов в рельсах, переходить к планированию их ремонта и замены с учётом реального технического состояния рельсов, осуществлять надёжное функционирование систем бесконтактного ультразвукового контроля, увеличить скорость контроля в самых экстремальных климатических условиях.

3. Разработана стационарная установка УД-ЭМА-РСП-01, предназначенная для входного автоматизированного бесконтактного ультразвукового неразру-шающего контроля сгарогодных рельсов, в которой реализован ЭМА-способ возбуждения и регистрации ультразвуковых колебаний. Такие установки внедрены на 19 РСП и подтвердили свои высокие диагностические и эксплуатационные преимущества.

4. Создан новый класс мобильных средств контроля - дефектоскопные автомотрисы. И уже сейчас их спроектировано 11 видов, изготовлено и поставлено на железные дороги страны около 50 единиц. Они используются в процессе эксплуатации дорог и не требуют приостановки движения по ним. Различные их модификации способны работать автономно, с увеличенными зонами обслуживания, в районах с суровыми климатическими условиями и даже на узко-

копейках и в тоннелях (АМДС), обеспечивают нормальные условия для работы аппаратуры и повышенную комфортность для обслуживающего персонала Ведутся работы по использованию в них ЭМАП.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1 Горделий В И. Состояния и направления развития средств неразру-шающего контроля рельсов в пути Школа-семинар: «Состояние и направления развития средств дефектоскопии рельсов в условиях реформирования путевого хозяйства», Сборник трудов. Санкт-Петербург, 2002 г. с 126-130

2. Горделий В И. К вопросу оптимизации систем автоматизированного неразрушающего контроля рельсов Четвёртая национальная научно-техническая конференция и выставка «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». Киев - 2003, с. 27 - 31.

3. Горделий В И. К вопросу о повышении разрешающей способности скоростных систем неразрушающего контроля рельсов. Третья Украинская научно-техническая конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». Днепропетровск - 2000, с. 184 - 186.

4. Горделий В.И. Повышение эффективности функциональных возможностей мобильных средств дефектоскопии рельсов. "В мире неразрушающего контроля" №1, 2000, с. 38 - 40.

5. Горделий В.И. Результаты работ НПП "ВИГОР" по созданию и внедрению высокоэффективных скоростных систем неразрушающего контроля рельсов Сборник научных трудов, выпуск 5; Киев-Львов, 2000 г. с 32 - 37.

6. Горделий В.И. Результаты работ НПП «ВИГОР» по созданию и внедрению высокоэффективных скоростных систем неразрушающего контроля рельсов Сборник материалов Третьей Украинской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика», Днепропетровск 2000 г.

7. Горделий В.И. Следящая и искательная системы дефектоскопных автомотрис НПП «ВИГОР». Материалы Девятой международной конференции «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», Ялта, 2001 г.

8. Горделий В.И., Ашуров Р.З. Мобильные средства для скоростного контроля рельсов НПП «ВИГОР». Москва. Материалы Десятой юбилейной конференции «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», Ялта, 2002 г. с 15-16.

9 Горделий В.И. Следящая и искательная системы дефектоскопных автомотрис НПП «ВИГОР», Москва Материалы Девятой международной конференции «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», Ялта, 2001 г.

10. Горделий В.И. Аппаратно-программный комплекс для скоростных средств контроля рельсов магнитными методами. "В мире неразрушающего контроля" №6, 1999, стр. 49.

11. Горделий В.И. Автоматизированный программно-аппаратный комплекс для регистрации, хранения и обработки сигнала от искателей вагона-дефектоскопа, дефектоскопной автомотрисы «Неразрушающий кошроль и диагностика», Санкт-Петербург, 2002 г.

12. Горделий В.И. Современная многоканальная универсальная стойка электронная «Поиск-2003». Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 2004, №1, с. 62 - 63.

13. Горделий В.И., Алексеев A.B., Щекотков Ю.М Устройство для слежения за боковой поверхностью рельса». Решение о выдаче свиде1етьсгва на полезную модель № 95114715/20 (025005).

14. Горделий В.И., Манохин В.А Автомотриса дефектоскопная Патет №35095, приоритет от. 02.09.03 г.

15. Горделий В.И., Ситдиков P.M. Автономная подвесная дефектоскопная тележка. Патент №37345, приоритет от 29.01.04 г.

16. Горделий В.И. Средство для ультразвуковой дефектоскопии Патент №37832 от 24.02.2004.

17. Горделий В.И., Станков И.М. Устройство для центровки искательной системы Мобильного дефектоскопа. Патент №38708 от 30.03.2004.

18. Горделий В.И. Установка для автоматизированного контроля рельсов Патент № 38148, приоритет 03.03.2004.

19. Горделий В.И. Дефектоскопные автомотрисы для ультразвукового контроля рельсов в пути. "В мире неразрушающего контроля" №5, 1999, с. 46 -47

20. Горделий В И. Об эффективности работы дефектоскопных автомотрис в 2000 г. "В мире неразрушающего контроля" №1, 2001 г., с.60 - 64

21. Горделий В.И. Об эффективности работы дефектоскопных автомотрис в 2000 году. Сб. 3-й Международной конференции «Диагностика трубопроводов». Москва, 2001 г.

22. Горделий В.И. Комплекс средств для бесконтактного ультразвукового контроля рельсов с применением электромагнитоакустических преобразователей (ЭМАП). "В мире неразрушающего контроля", №6, 1999, с. 49.

23. Горделий В.И., Чабанов В.Е. Исследование работы сфокусированного ЭМА-преобразователя. - Техническая диагностика и неразрушающий контроль, №1,2004, с. 29-33.

24 Чабанов В.Е., Горделий В.И. Теоретическое и экспериментальное исследование ЭМА-преобразователей. Четвёртая национальная научно-

техническая конференция и выставка «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». Киев - 2003, с. 312 - 317.

25. Горделий В.И., Чабанов В.Е. Научные основы проектирования ЭМА-преобразователей, работающих под большими углами Международный научный форум специалистов Университетов, СПб, 2003 г., с 18.

26. Чабанов В.Е., Горделий В.И. Наклонные электромагнигно-акустические преобразователи и анализ их работы. Техническая диагностика и неразрушающий контроль. №2, 2004 г с. 40 - 45.

27. Горделий В.И., Чабанов В.Е Электромагнитно-акустический преобразователь. Патент № 37833, приоритет 19.02 2004.

28 Чабанов В Е., Горделий В И Исследование волн Рэлея, излучаемых электромагнитно-акустическими преобразователями. Неразрушающий контроль и диагностика материалов, конструкций и окружающей среды. Сборник докладов У Всероссийского научно-практического семинара. СПб, 2004, с 111 - 123.

29. Горделий В.И., Матвиенко В С. Применение ЭМА-метода в рельсовой дефектоскопии. Материалы Десятой юбилейной международной конференции «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», Ялта, 2002 г. с. 16 - 17.

30. Горделий В.И., Матвиенко В С. К вопросу о входном неразрушающем контроле всего сечения старогодных железнодорожных рельсов бесконтактным электромагнитно-акустическим методов в условиях рельсосварочных поеушв Материалы конференции «Методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», Молдова, Кишинев - 2003, с. 151 - 154.

31. Горделий В.И. Конструкция и особенности работы ЭМА-систем УД-ЭМА-РСП-01, работающих в установках для контроля старогодных рельсов Четвёртая национальная научно-техническая конференция и выставка «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». Киев - 2003, с 300 - 305

32. Горделий В.И. Конструкция и особенности работы ЭМА-систем УД-ЭМА-РСП-01, работающих в установках для контроля старогодных рельсов. «Техническая диагностика и неразрушающий контроль», №4, 2003, с 54-57

33. Горделий В.И. Установка для входного автоматизированного бесконтактного ультразвукового неразрушающего контроля старогодных рельсов на рельсосварочном поезде. "Неразрушающий контроль и диагностика" Санкт-Петербург, 2002. Материалы XVI Российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика», Петербург, 2002 г.

34. Горделий В.И., Лещенко Н.Г. Программно-аппаратный комплекс УД-ЭМА-РСП для контроля бесконтактным ультразвуковым методом с применением электромагнитно-акустических преобразователей. Техническая диагностика и неразрушающий контроль. №2, 2004 г. с. 55 - 56.

35. Горделий В.И., Лещенко Н.Г. Программно-аппаратный комплекс ультразвуковой дефектоскопии. Патент № 41156, приоритет 12.72 2004.

36. Горделий В.И., Ситдиков РМ Дефектоскопная тележка для магнитного и ультразвукового контроля рельсового пути. Патент №38320, приоритет от 16.03.04 г.

37. Попов A.M., Горделий В.И. К вопросу повышения эффективности не-разрушающего контроля состояния пути на железнодорожном транспорте Труды международной научно-практической конференции «Безопасность и jioi и-стика транспортных систем», Самара - 2004

38. Горделий В.И., Ежов B.C., Анисимов В.В., Анисимов М В. Искательная система с защитой от обледенения. Патент № 40977, приоритет 12.07 2004

39. Чабанов В.Е., Горделий В.И., Попов A.M. Исследование одного из типов нормальных волн, возбуждаемых ЭМА-преобразователями в трубопроводах. «Актуальные проблемы транспорта». Сборник научно-технических трудов, т.5, СПб, 2004 г. с. 63 - 72.

40. Горделий В.И. Экспериментальное исследование волн Рэлея, возбуждаемых ЭМА - преобразователями в железнодорожных рельсах «Техническая диагностика и неразрушающий контроль», №4, 2004 г., с. 41-44.

Подписано в печать 21.12.2004 Объем 1,5 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 1344

Отпечатано с готового оригинал-макета в издательстве СГУПСа Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191

1--70«

РНБ Русский фонд

2006-4 2756

Введение.

Глава 1. Анализ действующих систем неразрушающего контроля рельсов

1.1. Классы типов и видов дефектов в рельсах. Вероятность их обнаружения средствами НК.

1.2. Анализ современных методов неразрушающего контроля рельсов

1.3. Системы неразрушающего контроля рельсов при их производстве, эксплуатации, восстановлении и сварке.

1.4. Мобильные средства НК рельсов в процессе их эксплуатации.

1.5. Интегральный критерий эффективности средств контроля рельсов в пути.

1.6. Обоснование необходимости создания средств УЗК рельсов на базе

ЭМА-преобразователей. Конкретизация задач исследования.

Глава 2. Изучение работы электромагнитно-акустических преобразователей.

2.1. Конструктивные особенности и работа электромагнитно-акустических преобразователей.

2.2. Патентно-литературный обзор по конструкции, особенностям работы и использованию ЭМА-преобразователей.

Глава 3. Исследование электромагнитно-акустических преобразователей поперечных волн.

3.1. Постановка задачи и её теоретическое решение.

3.2. Изучение магнитного тракта ЭМА-преобразователей.

3.3. Измерительный стенд и изучение особенностей генерации поперечных волн одним токопроводом и одним диполем.

3.4. Особенности конструирования ЭМА-преобразователей, работающих под прямыми углами.

3.5. Проектирование ЭМА-преобразователей, работающих под наклонными углами.

3.6. О применении W - метода неразрушающего контроля рельсов с помощью двунаправленных ЭМА-преобразователей.

Глава 4. Исследование волн Рэлея, излучаемых электромагнитно-акустическими преобразователями.

4.1. Исследование рэлеевских волн, излучаемых токопроводом и диполем

4.2. Изучение работы ЭМА-преобразователей для рэлеевских волн

Глава 5. Разработка принципов построения и конструктивных решений средств входного автоматизированного бесконтактного ультразвукового неразрушающего контроля старогодных рельсов на рельсосварочных комплексах.

5.1 Вводные замечания.

5.2. Принципы построения, конструирования и особенности функционирования установок входного бесконтактного УЗК старогодных рельсов для РСП.

5.3. Описание особенностей эксплуатации установки

У Д-ЭМА-РСП-01.

Рельс представляет собой один из наиболее ответственных элементов железнодорожного пути. Он испытывает многократные нагрузки, достигающие 50 МПа и более, обусловленные прохождением по нему подвижного состава. Причём, движение поездов сопровождаются короткими % ударами, сила которых растёт с повышением их скорости. Кроме того, на рельс воздействуют термические нагрузки сезонного типа до ±40°С, а также дополнительные суточные тепловые удары, доходящие до ±20°С. При этом он испытывает химические, коррозионные и электромагнитные статические нагрузки, существенно усложняющие условия его эксплуатации. На него воздействует влага и масла, кислоты и щёлочи, всегда присутствующие в воздухе. Зачастую имеют место напряжения, возникающие под действием деформации щебенчатой подушки, шпал и самого грунта, остаточные термонапряжения, прочностные, химические неоднородности и др. Возникают локальные и протяжённые неровности поверхности рельсов, имеют место разновысокость стыков, присутствуют лёд, снег и влажность, способствующие возникновению дополнительных нагрузок.

В результате такого комплексного воздействия в рельсах накапливаются усталостные и термические повреждения, зарождается межкристаллитная коррозия. Появляются дефекты как поверхностного, так и внутреннего расположения, перераспределяющие механические напряжения внутри рельсов и нарушающие их однородность. Это нередко ведёт к их разрушению, приводящему к громадным материальным и человеческим потерям. Так, около 30% всех аварийных ситуаций, возникающих на железных дрогах страны, происходит именно из-за изломов рельсов [12,13].

И такое происходит не только в России. Так, во Франции средствами неразрушающего контроля ежегодно обнаруживается до 5 тыс. рельсов, ^ подлежащих замене ввиду наличия усталостных трещин и других недопустимых дефектов. В Нидерландах каждый год находится в среднем 0.07 дефекта на километр железнодорожного пути. В Италии после обследования 3500 км. железнодорожной сети в 1990 году было установлено 1156 поперечных трещин, 65 — горизонтальных, 21 радиальная трещина от болтовых отверстий, 732 - продольно-вертикальные трещины и 22 трещины в сварных стыках. Причём, на каждые 20 км. пути приходился один остродефектный рельс. Тем не менее, в том же году в Италии произошло 300 изломов рельсов [9]. Лишь за 1988 - 1988 годы на железных дорогах США число крушений из-за дефектных рельсов составило 25% от общего их количества, причём 40% убытков от аварий произошло именно по этой причине [7]. В этой связи диагностика работы рельсов является весьма актуальной задачей. Проблема в значительной мере обостряется при износе рельсов, при исчерпывании ими своего эксплуатационного ресурса, а такое в России не редкость.

Эффективным, а в ряде случаев и единственно возможным средством, препятствующим возникновению чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте вследствие изломов рельсов из-за появляющихся в них дефектов, служат методы и средства неразрушающего контроля. В самом деле, в начале 1950-х годов количество повреждений рельсов в СССР на 100 км пути достигало 230 - 280 штук в год и это наносило огромный ущерб всему народному хозяйству. Поэтому были приняты меры по разработке и внедрению аппаратуры и методов, способных производить неразрушающую диагностику рельсов. Эта работа уже продолжается несколько десятилетий и руководством МПС ей уделяется пристальное внимание.

Так, Приказом МПС России от 16. 08. 94г №12 Ц в целях ресурсосбережения и совершенствования организации введено в действие "Положение о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации", основанное на классификации путей по их эксплуатационным характеристикам. Кроме того, на основе Приказа №12Ц в 1997 г. МПС России утверждено и с 01. 04. 97 введено в действие "Положение о системе неразрушающего контроля рельсов и эксплуатации средств рельсовой дефектоскопии в путевом хозяйстве Российской Федерации", систематизировавшее коренные изменения в системе неразрушающего контроля рельсов. В них предусмотрена разработка, изготовление и поставка на железные дороги комплекса новых средств неразрушающего контроля

НК). Отмечается необходимость проведения соответствующих научных разработок, проектирования, изготовления и доводки новых средств, определяемых этим "Положением". Это обстоятельство нашло отражение в планах НИОКР и финансирования МПС РФ. Вследствие этого затраты только на приобретение автомотрис и вагонов-дефектоскопов за 2001 - 2005 годы планируется довести до 772.8 млн. рублей (в ценах 2000 года) и 316.6 млн. рублей намечено израсходовать на дефектоскопы сплошного и вторичного контроля.

Однако только техническими средствами надёжность выявления дефектов на железнодорожном транспорте не ограничивается. Для уверенной работы всей системы НК организованы службы Метрологической экспертизы, испытаний и сертификации средств НК, Подготовки и аттестации специалистов. Производится аккредитация лабораторий и коллективов, выделяются структуры, которым можно доверить выполнение столь ответственных неразрушающих испытаний.

Всего к настоящему времени на железнодорожном транспорте России неразрушающим контролем занято до 20 тыс. работников разной квалификации (от инженера до рабочего). В эксплуатации находится около 6 тыс. дефектоскопов различного типа. Ими ежегодно только в путевом хозяйстве страны контролируется более 4 млн. км пути и 3 млн. сварных стыков. И к настоящему времени эти усилия начинают приносить зримую пользу. Так, по данным МПС России, в результате работы структур НК на железных дорогах страны ежегодно обнаруживается от 100 до 150 тысяч дефектных рельсов, в том числе от 30 до 47 тыс. остродефектных, т.е. подлежащих немедленной замене. Предотвращается свыше 70 тыс. потенциально возможных изломов ответственных объектов пути и подвижного состава.

В результате состояние рельсового хозяйства страны постоянно улучшается и за последние 10 лет количество ОДР (остро дефектных рельсов) на железных дорогах страны, выявленных средствами дефектоскопии, понизилось почти в 2 раза. Число изломов рельсов сократилось в 2.7 раза, а количество аварий, произошедших из-за некачественного контроля, уменьшилось почти в 5 раз.

И тем не менее, проблему безопасной эксплуатации железнодорожного транспорта ещё нельзя считать полностью разрешённой. Имеется ещё немало проблем, которые требуют неукоснительного решения.

Так, вероятность обнаружения дефектов при однократном проходе равна всего 0.5, а поэтому достаточная эффективность достигается за счёт высокой, в ряде случаев избыточной частоты контроля рельсового пути (от 24 до 60 раз в год одних и тех же участков). Из имеющихся систем НК 65% относятся к съёмным дефектоскопам и только 2% - к автоматизированным. Съёмные дефектоскопы перемещаются операторами вручную, а поэтому такой контроль не только весьма трудоёмок, но его результаты в значительной мере зависят от квалификации и добросовестности персонала. Часть дефектов в полевых условиях такими устройствами обнаруживаются неудовлетворительно (коды дефектов 21, 52, 53, 55, 56 и др.), а некоторые практически не выявляются (например, дефектов кода 60 и 69). Эта проблема обостряется ещё в большей мере в зимний период.

В имеющихся автоматизированных средствах контроля обычно применяются магнитный и ультразвуковой способы обнаружения дефектов. В то же время с помощью магнитного метода обнаруживаются только поверхностные и приповерхностные дефекты вблизи поверхности катания рельса. С помощью ультразвука выявляются дефекты, располагаемые на любой глубине, однако его чувствительность заметно понижается при поиске вертикальных трещин, некоторых дефектов, находящихся в нижней части головки, в шейке, а особенно в подошве рельса. Кроме того, при использовании пьезопреобразователей требуется их надёжный акустический контакт с контролируемым объектом. Поэтому применяются всевозможные контактные жидкости, использование которых в экстремальных условиях (мороз, грязь, лёд, масла, шероховатость поверхности и проч.) затруднено. Достоверность НК с применением ультразвуковых мобильных систем заметно понижается с увеличением скорости их движения. Поэтому надёжность обнаружения дефектов с помощью съёмных дефектоскопов пока ещё оказывается в целом выше, чем мобильных. В результате, несмотря на все имеющиеся недостатки съёмных дефектоскопов, отказаться от них пока ещё нельзя.

Во 2-й половине XX века в СССР и за рубежом активно проводились научные и исследовательские работы по применению электромагнитно-акустического эффекта для целей НК. На его основе разрабатывались специальные электромагнитные акустические преобразователи (ЭМАП), способные работать как в качестве излучателей, так и приёмников звука. С их помощью открывается возможность осуществлять НК изделий бесконтактно, не применяя какие-либо промежуточные жидкости, работать с ультразвуковыми сигналами произвольной поляризации, в широком диапазоне частот, температур и скоростей. При этом существенно понижаются требования к степени шероховатости поверхности контролируемых изделий, к их загрязнённости, к наличию масел и ржавчины. Стабилизируется акустический контакт преобразователей с поверхностью рельса.

Однако чувствительность НК с применением существующих ЭМАП оказалась ниже, чем с использованием ПЭП. И это объясняется не только недостаточной амплитудой возбуждаемых акустических сигналов (примерно на 2 порядка меньшей, чем у ПЭП), но и сравнительно высоким уровнем создаваемых ими акустических помех и принимаемых электромагнитных шумов. Кроме того, выяснилось, что существующие ЭМАПы уверенно работают только под нормальным к поверхности углом излучения и при использовании волн Рэлея, однако при работе под наклонными углами они функционируют значительно хуже. При увеличении скорости движения растёт уровень электромагнитных шумов. Поэтому, несмотря на их безусловные достоинства, до настоящего времени ЭМА-преобразователи ещё используются сравнительно мало.

В этой связи целью настоящей диссертационной работы является кардинальное повышение эффективности систем автоматизированного ультразвукового контроля (УЗК) рельсов в процессе их производства, эксплуатации, восстановления и сварки путём создания специализированных средств дефектоскопии на базе ЭМАП с использованием современных комплексов автоматики и вычислительной техники.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

- оценить перспективы применения ЭМАП для решения актуальных проблем НК рельсов; выполнить анализ достижений в направлении создания многофункциональных ЭМАП и возможностей используемой аппаратуры НК рельсов; выполнить комплекс экспериментальных и теоретических исследований зависимости функциональных характеристик ЭМАП от их конструктивных и физических параметров с целью повышения чувствительности контроля и достижения соотношений сигнал/помеха, обеспечивающих обнаружение потенциально опасных дефектов в рельсах;

- обосновать принципы построения и конструктивные варианты ЭМАП применительно к НК рельсов;

- разработать эффективные схемы прозвучивания рельсов при их эксплуатации в пути и при восстановлении на РСП, эффективно реализующие преимущества ЭМАП;

- создать функциональную схему программно-аппаратного комплекса для бесконтактного ультразвукового контроля рельсов и реализовать её в работающих установках;

- разработать структурную схему и технические предложения по созданию установки для входного бесконтактного ультразвукового контроля старогодных рельсов, осуществить авторский надзор и научное руководство за её разработкой и внедрением.

В рамках решаемых задач диссертация состоит из следующих разделов.

Первая глава посвящена анализу действующих систем НК рельсов. В ней описаны классы типов и кодов дефектов в рельсах, а также оценивается вероятность их обнаружения существующими средствами НК. Установлены коды дефектов, которые надёжно обнаруживаются современными средствами НК рельсов, а также такие, достоверность выявления которых недостаточна.

Выполнен анализ современных методов неразрушающего контроля рельсов, используемых как в России, так и за рубежом. Описаны применяемые схемы контроля, используемые конструктивные решения и их достоинства.

Произведён обзор средств, используемых для НК рельсов при их производстве, эксплуатации, восстановлении и сварке. При этом особое внимание уделено мобильным средствам НК как наиболее производительным и перспективным. Подробно описаны автомотрисы дефектоскопные и вагоны-дефектоскопы, разработанные под руководством автора в НПО «ВИГОР» и поставляемые на железные дороги страны. Показаны наиболее интересные конструктивные решения и возможности применяемой аппаратуры. Обоснована необходимость создания средств УЗК рельсов на базе ЭМА-преобразователей как основы для стабилизации акустического контакта и повышения на этой основе надёжности, производительности и удобства выполнения контроля.

Вторая глава посвящена изучению работы электромагнитно-акустических преобразователей. В ней подробно описана физика процесса излучения и приёма акустических импульсных сигналов с использованием электромагнитно-акустического эффекта. Показана особенность формирования сигналов различного типа и поляризации, и чем она достигается. Выполнен патентно-литературный анализ наиболее важных работ, посвящённых ЭМА-преобразователям. Установлены их опробованные качества, достоинства и недостатки, имеющиеся конструктивные решения и перспективы развития.

В третьей главе выполняется исследование электромагнитно-акустических преобразователей поперечных волн. С этой целью созданы модели и выполнен расчёт магнитного тракта преобразователей, что позволило оптимизировать их конструкцию. Описан измерительный стенд, применяемый для выполнения экспериментальных исследований. Изучены особенности генерации поперечных волн одним токопроводом и диполем. Проанализированы особенности работы прямых и наклонных ЭМА-преобразователей. Выполненные исследования позволили разработать конструкцию ЭМА-преобразователей, способных последовательно излучать и принимать поперечные волны как под углом 35°, так и под углом 60°. Причём, сигналы, излучаемые и принимаемые такими преобразователями, незначительны под углами, заметно отличающимися от рабочих, что существенно повышает помехоустойчивость НК. На базе указанного преобразователя выполнен теоретический расчёт схемы размещения и оптимизированной работы пары таких ЭМА-преобразователей, способных «просматривать» практически всё сечение головки рельсов под углами, близкими к плоскости сечения.

В четвёртой главе приведены результаты исследования волн Рэлея, излучаемых электромагнитно-акустическими преобразователями с описанием физики поверхностных волн и классических работ, посвященных их свойствам. Измеряются характеристики рэлеевских волн, излучаемых одним токопроводом и одиночным диполем. При этом главное внимание уделяется исследованию закономерности ослабления этих волн и формированию их диаграммы направленности. Далее приводятся результаты экспериментальных исследований волн Рэлея, излучаемых ЭМА-преобразователями, особенностей их распространения в специальных образцах и в рельсе, характер отражения и прохождения через вертикальные пропилы и другие модели дефектов типа 21 и 30Г.

В пятой главе подробно описаны конструкция, отдельные узлы и работа установки УД-ЭМА-РСП-01, предназначенной для контроля старогодных рельсов на рельсосварочных предприятиях. Рассматриваются конструктивные особенности, преимущества таких установок по сравнению с ранее применявшимися для указанных целей съёмными дефектоскопами.

В заключении представлены основные выводы из диссертационной работы.

В подборе материалов, их обработке и выполнении отдельных теоретических и экспериментальных исследований принимали участие сотрудники НЛП «ВИГОР» г. Москва, МИФ «АФИНА» г. Кишинёв, которым автор выражает глубокую благодарность. Автор считает необходимым также отметить большой вклад в решение представленных на рассмотрение задач доктора технических наук, члена-корреспондента Академии электротехнических наук России Боброва В.Т. и профессора, доктора технических наук Чабанова В.Е., которым автор выражает искреннюю признательность.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы по исследуемой тематике. Он включает в себя 178 наименования, в том числе 40 работ автора, из них 21 без соавторов.

Выводы

Изложенные выше преимущества ЭМА-метода контроля рельсов и результаты опытной эксплуатации установок УД-ЭМА-РСП-01 позволяют сделать следующие выводы:

1. Установки ультразвукового контроля УД-ЭМА-РСП-01 успешно контролирует рельсы загрязнённые, ржавые, покрытые наледью и маслом в условиях высоких и низких температур без снижения скорости технологического потока.

2. Весь контроль рельсов установками производится бесконтактно, т.е. для обеспечения акустического контакта в них не требуется применять какие-либо согласующие жидкости, не нужно проводить сложные подготовительные мероприятия.

3. Созданный программно-аппаратный комплекс УД-ЭМА-РСП обеспечивает высокую вероятность выявления дефектов и надёжную автоматизированную работу всех узлов установки, её автоматики и системы получения, обработки, анализа и хранения информации.

4. В схемах прозвучивания мобильных и стационарных средствах автоматизированного УЗК рельсов впервые использованы и доказали свою высокую продуктивность волны Рэлея.

5. Чувствительность контроля с применением установок УД-ЭМА-РСП-01 по крайней мере не ниже, чем у современных съёмных дефектоскопов.

6. Разработанная в Hi 111 «ВИГОР» установка бесконтактного ультразвукового контроля УД-ЭМА-РСП-01 является новым эффективным средством НК рельсов в процессе их восстановления.

7. ЭМА-метод контроля обладает широкими возможностями для использования в рельсовой дефектоскопии, в том числе при диагностике рельсов, лежащих в пути, мобильными средствами скоростного контроля, при выходном контроле рельсовых плетей на РСП после сварки, а также при выходной проверке качества рельсов на предприятиях-изготовителях.

8. Разработанные ЭМА-преобразователи, заложенные в них научные принципы могут найти широкое применение для контроля и других объектов железнодорожного транспорта, в том числе при диагностике колёсных пар, элементов подвижного состава. Они могут найти широкое использование и в других отраслях народного хозяйства, в том числе в нефтяной, газовой области, в воздушном и морском, автомобильном транспорте, на объектах тяжёлого машиностроения.

Заключение

В представленной диссертационной работе можно выделить следующие наиболее важные теоретические, экспериментальные и прикладные результаты.

Под руководством и при непосредственном участии автора:

1. Выполнено комплексное экспериментально-теоретическое исследование электромагнитно-акустических преобразователей (ЭМАП), позволяющее путём варьирования многими параметрами, в том числе данными магнитов, характеристиками катушек, магнитопровода, экранов и величиной всех зазоров, формой зондирующих импульсных сигналов конструировать ультразвуковые бесконтактные системы, обладающие заданными качествами.

2. Обоснован принцип и получены конструктивные решения, обеспечивающие возможность последовательно возбуждать и принимать акустических импульсных сигналы под углами 35° и 60°. Причём, амплитуды импульсов, излучаемых под углами, заметно отличающимися от рабочих, незначительны.

3. Разработан математический аппарат, с помощью которого можно формировать комбинирование схемы контроля любой области головки рельса несколькими преобразователями.

4. В результате экспериментальных исследований по возбуждению волн Рэлея в головке рельса установлено, что начиная с некоторых расстояний, определяемых геометрией источника, частотой и длительностью импульсов, ослабление сигналов с расстоянием перестаёт быть монотонным. При этом наблюдается возможность обнаруживать дефекты, располагаемые на существенно большие расстояния, чем это следует из свойств волн Рэлея. Выявленный эффект подлежит дальнейшему исследованию.

5. Разработан и внедрён ряд специализированных программно-аппаратных комплексов: для контактного ультразвукового контроля - «Поиск-20М» и «Поиск-2000», а для бесконтактного автоматизированного контроля -«УД-ЭМА-РСП». Они установлены на автомотрисах, вагонах-дефектоскопах и в установках УД-ЭМА-РСП-01. Это позволило обеспечивать мониторинг развития дефектов в рельсах, переходить к планированию их ремонта и замены с учётом реального технического состояния рельсов, осуществлять надёжное функционирование систем бесконтактного ультразвукового контроля, увеличить скорость контроля в экстремальных климатических условиях.

6. Разработана стационарная установка УД-ЭМА-РСП-01, предназначенная для входного автоматизированного бесконтактного ультразвукового неразрушающего контроля старогодных рельсов, в которой реализован ЭМА-способ возбуждения и регистрации ультразвуковых колебаний. Такие установки внедрены на 19 РСП и подтвердили свои высокие диагностические и эксплуатационные достоинства.

7 Постановка настоящей работы продиктована результатами эксплуатации около 50 автомотрис, созданных под руководством и при непосредственном участии автора. Ведутся работы по использованию в них ЭМАП.

1. НДТ / ЦП 1, 2, 3 93. Классификация дефектов рельсов. Каталог дефектов рельсов. Признаки дефектных и остродефектных рельсов. - М.: Транспорт, 1993. - 64 с.

2. ГОСТ 16574-81. Качество продукции. Контроль и испытания. Основные термины и определения. М: 1981.

3. Ультразвуковой вагон-дефектоскоп японских железных дорог. // Japanse Railway Engineering, 1966, №3.

4. Поезд-дефектоскоп для дефектоскопии рельсов. // Eisenbahntechische Rundshau, ФРГ, 1989, №12, с. 785 786, нем.

5. Новый вагон-дефектоскоп на железных дорогах Франции. // Un novel engine сГ auscultation des rail a la SNCF. Duveger C., Prasil B. "Rev.gen. chemins fer", 1984,103,okt., - c. 453 - 464, 504.

6. Esvald C. Weel A.I. Computer Controlled Measuring System for NS Ultrasonic Train. / Rail. International, 1898, - «11, - p. 15-21.

7. Ультразвуковой контроль рельсов. Ultrasonic detection of rail faults/ Beche H. "IFFF'IAS (Ind. Appl. Soc.) 18th Annu Meet, 3-70 ct. Conf. Res." New York, N.Y., 1883,343-347.

8. Ultrasonic rail inspection an affective internal rail flaw detection method enabling planned rail maintenance // Rail.Eng. int. - 1992, 21, №2, - м.5 -6.

9. Santa Fe likes rail testers small / Mogn. Railroad 1989, № 2.

10. Неразрушающий контроль рельсов при их эксплуатации и ремонте // Под ред. А.К. Гурвича. М.: Транспорт, 1983. -318 с.

11. Гурвич A.K. Средства неразрушающего контроля: диагностические комплексы и их функциональные возможности . СПб.: Сборник статей ОАО «Радиоавионика», 2002 г. С. 35 40.

12. Кузьмина JI И. Ж рельсов при их восстановлении и сварке. «В мире НК», №2 23], 2004. - с. 47- 50.

13. Башкатова Л.В., Гурвич А.К., Лохач A.B., Марков A.A. Компьютеризированные средства неразрушающего контроля и диагностики железнодорожного пути. -СПб.: Изд. «Радиоавионика», 1997. 118 с.

14. Горделий В.И. К вопросу оптимизации систем автоматизированного неразрушающего контроля рельсов. Четвёртая национальная научно-техническая конференция и выставка «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». Киев 2003, с. 27 - 31.

15. Горделий В.И. Анализ отечественного и зарубежного опыта использования дефектоскопных дрезин с ЭВМ на борту. В кн.: Компьютеризированные средства диагностики железнодорожного пути и системы их использования. UNIVERSUL. Кишинев, 1996, стр. 74 89.

16. Горделий В.И. Дефектоскопные автомотрисы для ультразвукового контроля рельсов в пути. "В мире неразрушающего контроля" №5, 1999, с. 46 -47

17. Горделий В.И. К вопросу о повышении разрешающей способности скоростных систем неразрушающего контроля рельсов. Третья Украинскаянаучно-техническая конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». Днепропетровск 2000, с. 184 - 186.

18. Горделий В.И. Повышение эффективности функциональных возможностей мобильных средств дефектоскопии рельсов. "В мире неразрушающего контроля" №1, 2000, с. 38 40.

19. Горделий В.И. Следящая и искательная системы дефектоскопных автомотрис. НПП «ВИГОР», Москва Материалы Девятой международной конференции «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», Ялта, 2001 г.

20. Горделий В.И., Алексеев А.В., Щекотков Ю.М. Устройство для слежения за боковой поверхностью рельса». Решение о выдаче свидетельства на полезную модель № 95114715/20 (025005).

21. Горделий В.И. Аппаратно-программный комплекс для скоростных средств контроля рельсов магнитными методами. "В мире неразрушающего контроля" №6, 1999, стр. 49.

22. Горделий В.И. Автоматизированный программно-аппаратный комплекс для регистрации, хранения и обработки сигнала от искателей вагона-дефектоскопа, дефектоскопной автомотрисы. «Неразрушающий контроль и диагностика», Санкт-Петербург, 2002 г.

23. Горделий В.И. Современная многоканальная универсальная стойка электронная «Поиск-2003». Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 2004, №1, с. 62 63.

24. Горделий В.И., Манохин В.А. Автомотриса дефектоскопная. Патент №35095, приоритет от. 02.09.03 г.

25. Горделий В.И., Ситдиков P.M. Автономная подвесная дефектоскопная тележка. Патент №37345, приоритет от 29.01.04 г.

26. Горделий В.И., Ситдиков P.M. Дефектоскопная тележка для магнитного и ультразвукового контроля рельсового пути. Патент №38320, приоритет от 16.03.04 г.

27. Горделий В.И. Средство для ультразвуковой дефектоскопии. Патент №37832 от 24.02.2004.

28. Горделий В.И., Станков И.М. Устройство для центровки искательной системы Мобильного дефектоскопа. Патент №38708 от 30.03.2004.

29. Горделий В.И. Об эффективности работы дефектоскопных автомотрис в 2000 г. "В мире неразрушающего контроля" №1, 2001 г., с.60 -64.

30. Горделий В.И. Об эффективности работы дефектоскопных автомотрис в 2000 году. Сборник материалов 3-й Международной конференции «Диагностика трубопроводов». Москва, 2001 г.

31. Горделий В.И. Комплекс средств для бесконтактного ультразвукового контроля рельсов с применением электромагнитоакустических прербразователей (ЭМАП). "В мире неразрушающего контроля", №6,1999, с. 49.

32. Chabanov V.E. «The theorems of reciprocity for non-stationaiy acoustic signals in isotropic solid bodies study». / Journal of Technical Acoustics vol.3, numb. 3,1997. P. 30-36.

33. Пашутин A.B. Расчёт для периодических магнитных систем электромагнитно-акустических преобразователей нормальных волн. Изв. ЛЭТИ, 1974, вып. 145, с. 16 - 22.

34. Остроумов Б., Полотовский Л. Радиотехнический метод испытаний металлов. Вестник металлопромышленности. 1933. №5, с.14-19.

35. Randall R., Zener С., Rose F. Intercrystalline thermal current as a source of integral friction. -Phys. Rev. 1939,56, p. 343 348.

36. Меркулов JI.Г. Магнитная головка для неконтактной ультразвуковой дефектоскопии. Ультразвуковая техника, 1965, №3, с. 31 -33.]

37. Kaule W. Magnetostrictive Ultrasonic Testing of Materials. Proceed/ 4-th Intern. Conf. of NTD, Ld., 1964, p. 291 - 294, 316-318.

38. Betjemann A., Bohm H., Meredith D., Dobbs R. R.F. ultrasonic wave generation in metals. Phys. Letters, 1967, 25A, p. 53 - 54.

39. Виноградов K.H., Ульянов Г.К. Измерение скорости и затухания ультразвуковых поверхностных волн в твёрдых материалах. Акустический журнал, 1959, 5, вып. 3., с. 290 - 293.

40. Larsen P., Saermark К. Electromagnetic Excitation of Elastic Models in Aluminum. Phys. Letters, 1968, 26A, №7, p. 294 - 297.

41. Houck J. et. Al. Direct Electromagnetic Generation of Acoustic Waves. Phys. Rev. Letters, 1967, 19, №5, p. 296 - 297.

42. Wallace W.D. Electromagnetic Generation of Ultrasound in Metals. -International J. of NTD, 1971, v.2, p. 309 334.

43. Dobbs E.R. Electromagnetic Generation of Ultrasound. Research tech. in NTD, 1973, v. 2, p. 419 - 441.

44. Frost H.M. Electromagnetic-Ultrasound Transducers; Principles, Practices and Application. In: Physical Acoustics. N. Y., London, 1979, v. XIY, p. 179-275.

45. Конторович B.M., Глуцук A.M. Преобразование звуковых и электромагнитных волн на границе проводника в магнитном поле. ЖЭТФ, 1961, 1961, 41, вып. 4 (10), с. 1195-1204.

46. Конторович В.М., Тищенко Н.А. Преобразование звуковых и электромагнитных волн на границе упругого проводника в магнитном поле. -Изв. Вузов, Радиофизика, 1963, 6, №1, с. 25 35.

47. Физическая акустика/ Под ред. Н.Мэзона, т.З, М.: Машиностроение, 1974.

48. Каганов М.И., Фикс В.Б. Возбуждение звука током в металлических плёнках. ФММ, 1965, 19, с. 489 - 494.

49. Каганов М.И, Фикс В.М., Шишкина Н.И. Возбуждение звука электромагнитной волной на поверхности металла. ФММ, 1968, 26, с. 11-17.

50. Сазонов Ю.И., Шкарлет Ю.М. Исследование бесконтактных методов возбуждения и регистрации ультразвуковых колебаний. -Дефектоскопия, 1969, №5, с. 1-12.

51. Шкарлет Ю.М., Локшина И.И. Исследование электромагнитно-акустического преобразователя сдвиговых колебаний. Дефектоскопия, 1970, №3, с. 3-12.

52. Буденков Г.А. Исследование методов бесконтактного ультразвукового контроля: Автореферат канд. дис. Таганрог, Радиотехнический ин-т, 1972, 22 с.

53. Шкарлет Ю.М. О теоретических основах электромагнитного и электромагнитно-акустического методов неразрушающего контроля. — Дефектоскопия, №1,1974, с. 11-18.

54. Шкарлет Ю.М. Основы общей теории возбуждения акустических колебаний гармоническими полями сил. Дефектоскопия. 1974, №3, с. 84 -92.

55. Шкарлет Ю.М. ВопрЬсы общей теории и практического применения электромагнитно-акустического и электромагнитных методов неразрушающего контроля. Автореф. докт. дис. Свердловск, ИФМ, 1974, с. 34.

56. Шубаев С.Н. Возбуждение упругих волн в металлическом полупространстве электромагнитным методом. Дефектоскопия. 1974, №2, с. 45 - 55.

57. Шубаев С.Н. Анализ акустического поля, возбуждённого электромагнитным методом. Дефектоскопия. 1974, №3, с. 100 109.

58. Буденков Г.А., Квятковский В.И., Петров Ю.В., Макаев А.Ф. Элементарный излучатель упругих волн при использовании электромагнитноакустического способа возбуждения. В кн. Проблемы неразрушающего контроля. Кишинёв: Штинца, 1972, с. 71 - 78.

59. Буденков Г.А., Гуревич С.Ю., Маскаев А.Ф. Электромагнитная генерация ультразвуковых колебаний в магнитострикционных средах. Сб. научн. трудов Челябинского политехнич. ин-та. 1980, № 242, с. 11 - 29.

60. Буденков Г.А., Квятковский В.И., Петров Ю.В. Наклонное излучение ультразвука электромагнитно-акустическим способом. -Дефектоскопия. 1973, №1, с. 57 66.

61. Буденков Г.А. Расчёт упругого распределения смещений и определение характеристик. поляризации упругих волн, возбуждаемых электромагнитно-акустическим способом. Дефектоскопия, 1073, №6, с. 95 -101.

62. Буденков Г.А., Недзвецкая О.В. Динамические задачи теории упругости в приложении к проблемам акустического контроля и диагностики / М:, Физматлит, 2004, 135 с.

63. Буденков Г.А., Головачёва З.Д., Петров Ю.В. Регистрация наклонных ультразвуковых волн электромагнитно-акустическим способом. -Дефектоскопия, 1074, №2, с. 62 70.

64. Маскаев А.Ф., Гуревич С.Ю. Исследование электромагнитного поля, возбуждаемого в вакууме упругой волной в магнитострикционном проводящем полупространстве. Дефектоскопия, 1975, №3, с. 83 - 90.

65. Шубаев С.Н., Шкарлет Ю.М. Расчёт датчиков, применяемых при электромагнитном приёме волн Рэлея и Лэмба. Дефектоскопия, 1969, №1, с. 121 -123.

66. Шубаев С.Н., Шкарлет Ю.М. Переменные поля, возникающие при электромагнитном методе приёма волн Рэлея и Лэмба. Дефектоскопия, 1972, №6, с. 62 - 68.

67. Сазонов Ю.И., Стефаров В.Н., Шкарлет Ю.М. Экспериментальное исследование электродинамического возбуждения ультразвука. Научная публикация ЦНИИТМАШ, 1968, №172, с. 1 - 4.

68. Буденков Б.А и др. Бесконтактный ввод и приём ультразвука. -Дефектоскопия, 1969, №1, с. 121 123.

69. Глухов Н.А. О направленности электромагнитного акустического датчика сдвиговых колебаний. Дефектоскопия, 1971, №1, с. 13-19.

70. Шубаев С.Н., Шкарлет Ю.М. О выборе числа витков электромагнитно-акустического датчика и схемы генератора зондирующих импульсов. Труды НИКИМП М., 1072, вып. 2 (7), с. 90 - 92.

71. Абакумов К.Е. К вопросу об оптимизации параметров электромагнитно-акустических излучателей и приёмников. — Изв. ЛЭТИ, 1975, вып. 168, с. 19 26.

72. Буденков Г.А., Квятковский В.Н., Петров Ю.В., Сидельников Н.В. Исследование диаграммы направленности электромагнитоакустического излучателя. Дефектоскопия. 1971, №4, с. 87 - 91.

73. Kawashima К. Experiments with two types of electromagnetic ultrasonic transducers. J. Acoust. Amer. 1976, 60, №2, p. 365 373.

74. Kawashima K., McClung R. Electromagnetic ultrasonic transducer for generating and detecting longitudinal waves (with a small amount of radially polarized transverse waves). Mater, yval., 1976, 34, №4, p. 81 - 90.

75. Pacher E., Maxfield B. Electromagnetic acoustic wave generation in single crustal nickel and nickel-iron alloys. Proceeding of Ultrasonic Symposium, New York, 1974, p. 526 - 529.

76. Ильин И.В., Харитонов И.В. Приближённые уравнения для задач возбуждения и приёма ультразвука электромагнитно-акустическим способом. -Изв. ЛЭТИ, 1977, вып. 221, с. 3 10.

77. Ильин И.В., Харитонов И.В. Полная система уравнений движения ферромагнетика в электромагнитном поле. Изв. ЛЭТИ, 1976, вып. 201, с. 23 -27.

78. Малинка А.В. Излучение и приём ультразвуковых колебаний под заданным углом при электромагнитно-акустическом методе. -Дефектоскопия, 1970, №5, с. 16-20.

79. Могап Т., Panos R. Electromagnetic generation of electronically steered ultrasonic bulk waves. J. Appl. Phys., 1976, 47, №5, p. 2225.

80. Малинка A.B., Неволин O.B., Пачковский Л.С. Возбуждение и регистрация ультразвуковых колебаний ЭМА-методом. В кн.

81. Неразрушающие физические методы и средства контроля. Кишинёв. ВНИИНК, 1977, д. 01.113, с. 421 -424.

82. Буденков Г.А., Квятковский В.Н., Петров Ю.В. Электромагнитно-акустические датчики для наклонного излучения ультразвуковых волн. -Дефектоскопия, 1974, №1, с. 38-44.

83. Буденков Г.А., Гальцев Ю.Г., Гуревич С.Ю., Маскаев А.Ф. Использование явления объёмной магнитострикции для измерения толщины стенки горячих ферромагнитных труб. В кн. IX Всесоюзная акустическая конференция. М.: АКИН АН СССР, 1977, с. 15 - 17.

84. Cole P. The generation and reception of ultrasonic surface waves in mild stele at hite temperatures. Ultrasonics, 1078, 16, №4, p. 151 - 155.

85. Круглов и др. Возбуждение ультразвуковых колебаний в металлах при высоких температурах электромагнитно-акустическим преобразователем. Дефектоскопия, 1972, №4, с. 31 - 37.

86. Wilson D., Cole P., Whittington К. The development of an electromagnetic-acoustic system for nondestructive testing of steel bar at elevated temperatures. 8th World Conf. of NTD, 1976.

87. Szabo Т., Frost H., Sethares J. Periodic surface acoustic wave electromagnetic transducers. JEEE Trans. Sonies Ultrasonics, 1977, 24, №6, p. 393-406.

88. Глухов Н.А. и др. Электромагнитно-акустические преобразователи для упругих волноводов. Дефектоскопия, 1972, №4, с. 38 - 44.

89. Лончак В.А. Скоростной ультразвуковой контроль рельсов с применением бесконтактных преобразователей. В кн. Ультразвуковые методы неразрушающего контроля. Киев: ОНТИ ПЭС, 1970, с. 97 98.

90. Власов В.В., Лончак В.А., Глухов Н.А., Иванов И.В, Рунов И.Н. Ультразвуковой контроль железнодорожных рельсов, уложенных в путь, сиспользованием электромагнитно-акустических преобразователей. -Дефектоскопия, 1971, №3, с. 94 98.

91. Глухов Н.А., Колмогоров В.Н. Определение оптимальных параметров электромагнитно-акустических преобразователей для контроля ферромагнитных листов. Дефектоскопия, 1973, №1, с.74 81.

92. Шкарлет Ю.М. Бесконтактные методы ультразвукового контроля /М: Информприбор, 1974. 57 с.

93. Dobbs R. Phys. Acoustics. V.10. Ch.3. Academic Press. New York and London, 1973.

94. Комаров В. А. Квазистационарное ЭМА-преобразование в металлах / Свердловск, УНЦ АН СССР, 1986.

95. Неразрушающий контроль и диагностика / Справочник под ред. В.В.Клюева. М.: Машиностроение, 1995. С.485.

96. Буденков Г.А., Гуревич С.Ю. Современное состояние бесконтактных методов и средств ультразвукового контроля. -Дефектоскопия, 1981, №5, с. 5 32.

97. Frost Н.М. Electromagnetic-Ultrasound Transducers: Principles, Practice, and Applications. Physical Acoustics. Principles and Methods, New York, 1979, V. 14, Ch. 3, pp. 179 - 275.

98. A.c. № 375546 от 26.07.71. «Электромагнито-акустический преобразователь». Авторы В.Т.Бобров, Ю.А.Дружаев, Н.А.Лебедева.

99. Городничий В.В., Серьга М.А., Астахов Д.С. Упрощённые выражения для расчёта параметров электромагнитоакустического преобразователя. Техническая диагностика и неразрушающий контроль, №1, 2004, с. 38-40.

100. А.с. №408205 от 13.12.71. «Электромагнито-акустический преобразователь».Автор Д.И.Сазонов.

101. А.с. №577456. «ЭМАП». Авторы В.Т.Бобров, Ю.А.Дружев, Н.А.Лебедева.

102. А.с. №410306 от 22.02.71. «ЭМАП». Авторы С.В.Веременко, Ж.Г.Никифоренко, В.Т.Бобров и др.

103. А.с.№643798. «Импульсный электромагнито-акустический способ контроля изделий». Авторы Ю.М.Шкарлет, С.Н.Шубаев, В.Б.Ремезов, Н.К.Алексеева.

104. A.c. №794491. «Электромагнито-акустический дефектоскоп». Авторы О.В.Неволин, А.В.Малинка, А.И.Бутенко, Л.С.Пачковский.

105. A.c. №151675. «Электромагнито-акустический дефектоскоп». Автор Н.В.Суркова.

106. A.c. №590660. «ЭМАП». Авторы Ю.А.Дружев, В.Т.Бобров, Н.А.Лебедева.

107. A.c. №913238. «ЭМАП». Авторы Ю.П.Болдырев, А.К.Гурвич, Ю.В.Петров, И.А.Усов.

108. A.c. №905771. «Устройство для контроля дефектов в ферромагнитных изделиях». Авторы В.У.Мошкович, М.Д.Каплан, М.И.Майзенберг, В.Т.Бобров.

109. A.c. №1067429. «ЭМАП». Авторы М.И.Майзенберг, В.У.Мошкович, В.Т.Бобров, М.Д.Каплан.

110. A.c. №824029. «ЭМАП». Авторы Н.Н.Лукошина, А.И.Лукин.

111. A.c. №1118913. «ЭМАП». Авторы П.Ф.Шаповалов, В.Т.Бобров, Ю.А.Дружев, А.А.Шумила.

112. A.c. №1957834. «ЭМАП». Авторы М.С.Бойло, С.Ю.Гуревич,1. A.Д.Каунов, Х.Б.Толиков.

113. A.c. №466447. «ЭМАП». Авторы Г.А.Буденков, Ю.В.Волегов, Ю.В.Петров.

114. A.c. №487343. «ЭМАП». Авторы ГА.Буденков, Ю.В.Волегов.

115. A.c. №563622. «ЭМАП». Авторы С.Н.Шуваев, Ю.М.Шкарлет,1. B.А.Эйчина и др.

116. A.c. №1081528. «ЭМАП». Авторы П.Ф.Шаповалов, В.Т.Бобров, Ю.А.Дружаев.

117. A.c. №1758546. «ЭМАП для неразрушающего контроля». Авторы Ж.Г.Никифоров, КЛ.Мазурков.

118. A.c. №369481. «ЭМАП». Авторы В.Г.Эйчина, Г.А.Буденков, О.Г.Заборский.

119. A.c. №296033. «ЭМАП». Авторы П.Ф.Шаповалов, Л.А.Козлова.

120. A.c. №1698745. «ЭМАП». Авторы Г.М.Сучков, Н.А.Фомин и др.

121. A.c. №1714493. «ЭМАП». Авторы С.Ю.Гуревич, Х.Б.Толиков.

122. A.c. №1741058. «ЭМАП». Автор В.П.Ольшанский.

123. A.c. №1698745. «ЭМАП». Авторы Г.Н.Сучков, Н.А.Фомин и др.

124. A.c. №1603289. «ЭМАП». Авторы В.С.Иванов, М.М.Зубец, Г.И.Гулевская, В.Н.Лахно.

125. A.c. №1619162. «ЭМАП». Авторы А.И.Бутенко, А.И.Иванов, В.К.Осипович.

126. A.c. №1797030. «ЭМАП». Авторы Л.И.Бутенко, И.В.Калинко, К.В.Осипович, Е.В.Холод.

127. A.c. №1370549. «Сканирующий ЭМАП». Авторы В.И.Редько, Е.В.Лаптев.

128. A.c. №1719982. «Сканирующий ЭМАП». Авторы О.В.Неволин, В.М.Таран и др.

129. A.c. №353614 от 15.05.70. «ЭМАП». Авторы А.В.Малинка, Б.В.Костюков, А.Я.Иванкин, А.А.Лобачев.

130. A.c. №1342229. «ЭМАП». Авторы В.Т.Бобров, Ж.Г.Никофоренко, А.В.Малинка.

131. A.c. №1748054. «ЭМАП». Авторы И.А.Драбкин, Б.В.Костюков, Я.М.Позин, С.П.Колесник.

132. A.c. №1627974. «Ультразвуковой дефектоскоп». Авторы Л.В.Козлов, А.Н.Ралдугин, В.С.Говрев.

133. Горделий В.И., Чабанов В.Е. Исследование работы сфокусированного ЭМА-преобразователя. — Техническая диагностика и неразрушающий контроль, №1,2004, с. 29 33.

134. A.c. №1702297. «Электромагнито-акустическое устройство». Авторы Ю.И.Сазонов, Э.М.Бараз и др.

135. A.c. №1635124. «Электромагнито-акустический дефектоскоп». Автор С.В.Чабан.

136. A.C. №1732257. «Способ настройки электромагнито-акустического преобразователя». Авторы Г.М.Сучков, Ю.А.Катасолов и др.

137. А.с. №1744637. «Устройство для определения характеристик направленности ЭМАП а». Авторы С.Ю.Гуревич, Ю.Г.Гальцев, А.Ф.Маскаев.

138. Ильин И.В., Харитонов А.В. К вопросу о механизмах возбуждения упругих колебаний в твёрдых телах магнитным полем. в кн.: IX Всесоюзная акустическая конференция. М. 1977, с. 163 - 166.

139. Kavashima К. Theory and numerical calculation of the acoustic field produced in metal by an electromagnetic ultrasonic transducer. J. Acoust. Soc. Amer., 1976, 66, №5, p. 1089 - 1099.

140. Комаров B.A., В.Ф.Мужицкий, С.Ю.Гуревич Теория физических полей, т.2, Челябинск Ижевск, 1998, 300.

141. Шкарлет Ю.М. Бесконтактные методы ультразвукового контроля /М: Информприбор, 1974. 57 с.

142. Комаров В. А. Квазистационарное ЭМА-преобразование в металлах / Свердловск, УНЦ АН СССР, 1986.

143. Чабанов В.Е. Лазерный ультразвуковой контроль материалов. Л:, МГУ, 1986, 231 с.

144. Thompson R.B. IEEE Trans. Sonics Ultrason., su-25.7, 1978.

145. Чабанов B.E., Горделий В.И. Теоретическое и экспериментальное исследование ЭМА-преобразователей. Четвёртая национальная научно-техническая конференция и выставка «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». Киев 2003, с. 312 - 317.

146. Горделий В.И., Чабанов В.Е. Научные основы проектирования ЭМА-преобразователей, работающих под большими углами. Международный научный форум специалистов Университетов, СПб, 2003 г., с. 18.

147. Чабанов В.Е., Горделий В.И. Наклонные электромагнитно-акустические преобразователи и анализ их работы. Техническая диагностика и неразрушающий контроль. №2,2004 г. с. 40-45.

148. Горделий В.И., Чабанов В.Е. Электромагнитно-акустический преобразователь. Патент № 37833, паритет 19.02.2004.

149. Rayleigh J.W. On Waves Propagated Along the Plane Surface of an Elastic Solid, Proc. Math, Soc. London, 17 (1885), 4- 11.

150. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1957,497 с.

151. Скучик Е. Простые и сложные колебательные системы, М.„ 1971,557 с.

152. Новацкий В. Теория упругости. -М:. Мир, 1975, 872 с.

153. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твёрдых телах. М., 1981,287 с.

154. Ильин И.В. Исследование электромагнитно-акустического метода возбуждения и приёма волн Рэлея в ферромагнетиках: Дис. канд. технич. Наук. JL: Ленингр. электротехнич. ин-т им. В.И.Ульянова (Ленина), 1979.

155. Ильин И.В., Харитонов A.B. К теории Эмма-метода приёма волн Рэлея для ферро- и ферромагнитных материалов. Дефектоскопия, 1980, №7, с. 86-93.

156. Шубаев С.Н. Возбуждение волн Рэлея и Лэмба в неферромагнитных металлах электромагнитным методом. В кн.: Неразрушающие методы и средства контроля и их применение в промышленности. Минск: Наука и техника, 1973, с. 319 - 323.

157. Шубаев С.Н., Шкарлет Ю.М. Общие закономерности электромагнитного метода приёма волн Рэлея и Лэмба. Дефектоскопия, 1972, №5, с. 63-72.

158. Шубаев С.Н., Шкарлет Ю.М. Переменные поля, возникающие при электромагнитном методе приёма волн Рэлея и Лэмба. Дефектоскопия, 1972, №6, с. 62 - 68.

159. Пашутин А.В, Харитонов A.B. Некоторые вопросы теории электромагнитно-акустических преобразователей нормальных волн, имеющих периодическую структуру. Изв. ЛЭТИ, 1975, вып. 165, с. 12-19.

160. Dobbs R. Phys. Acoustics. V.10. Ch.3. Academic Press. New York and London, 1973.

161. Горделий В.И. Конструкция и особенности работы ЭМА-систем УД-ЭМА-РСП-01, работающих в установках для контроля старогодных рельсов. «Техническая диагностика и неразрушающий контроль», №4, 2003, с. 54 57.

162. Горделий В.И. Конструкция и особенности работы ЭМА-систем УД-ЭМА-РСП-01, работающих в установках для контроля старогодных рельсов. Техническая диагностика и неразрушающий контроль, №4, 2003, с. 54-57.

163. Козлов В.Б. Применение ультразвуковых методов для дефектоскопии железнодорожных рельсов. Диссертация к.т.н, Москва, 1968 г.

164. Горделий В.И., Лещенко Н.Г. Программно-аппаратный комплекс ультразвуковой дефектоскопии. Патент № 41156, приоритет 12.72.2004.

165. Горделий В.И., Ежов B.C., Анисимов В.В., Анисимов М.В. Искательная система с защитой от обледенения. Патент № 40977, приоритет 12.07.2004.

166. Горделий В.И., Чебан В.И. Регистратор сигналов ультразвукового дефектоскопа. Патент №40468, приоритет 10.09.2004.

167. Горделий В.И. Установка для автоматизированного контроля рельсов. Патент №38148 от 03.03.2004.

168. Чабанов В.Е., Горделий В.И., Попов A.M. Исследование одного из типов нормальных волн, возбуждаемых ЭМА-преобразователями в трубопроводах. Актуальные проблемы транспорта. Сборник научно• * технических трудов. Т. 5. PAT, СПб, 2004 г., с. 63 72.

169. Горделий В.И., Чабанов В.Е. Исследование работы ЭМА-преобразователей по излучению сфокусированных рэлеевских волн. «Техническая диагностика и неразрушающий контроль», №1, 2005 г., с. 36-39.

170. Горделий В.И., Чабанов В.Е. К вопросу оптимизации работы дефектоскопа. «Техническая диагностика и неразрушающий контроль», №2, 2005 г., с. 28-35.

171. Горделий В.И., Кузнецов B.C. Подвесная дефектоскопная тележка. Патент № 46471, приоритет 04.02.2005.ф 182. Горделий В.И. Электромагнитно-акустический дефектоскоп.

172. Патент № 46586, приоритет 10.02.2005.

173. Горделий В.И. Акустический блок дефектоскопного устройства. Патент № 46587, приоритет 10.03.2005.

174. Горделий В.И. Автоматизированная установка для комплексного ультразвукового неразрушающего контроля колесных пар вагонов. Патент № 48910, приоритет 07.06.2005 г.