ГОСТ Р 56667-2015

ГОСТ Р 56667-2015 Технічна діагностика. Акустичний метод визначення технічного стану гальмівних дисків швидкісного рухомого складу Загальні вимоги

ГОСТ Р 56667-2015
Група Т59

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

Технічна діагностика

АКУСТИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ГАЛЬМОВИХ ДИСКІВ ШВИДКОГО РУХОВОГО СКЛАДУ

Загальні вимоги

Technical diagnostics. Acoustic метод для assessing conditions of high-speed wagons. General requirements

ГКС 77.040.10

Дата введення 2016-07-01

Передмова

1 РОЗРОБЛЕНО Відкритим акціонерним товариством «Науково-дослідний центр контролю та діагностики технічних систем» (АТ «НДЦ КД») за участю Нижегородського державного технічного університету ім. Р. Є. Алексєєва (НДТУ ім. Р.Є. Алексєєва)

2 ВНЕСЕН Технічним комітетом зі стандартизації ТК 132 "Технічна діагностика"

3 ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Наказом Федерального агентства з технічного регулювання та метрології від 22 жовтня 2015 р. N 1618-ст

4 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ


Правила застосування цього стандарту встановлені у ГОСТ Р 1.0-2012 (розділ 8). Інформація про зміни до цього стандарту публікується у щорічному (станом на 1 січня поточного року) інформаційному покажчику «Національні стандарти», а офіційний текст змін та поправок — у щомісячному інформаційному покажчику «Національні стандарти». У разі перегляду (заміни) або скасування цього стандарту відповідне повідомлення буде опубліковано у найближчому випуску щомісячного інформаційного покажчика «Національні стандарти». Відповідна інформація, повідомлення та тексти розміщуються також в інформаційній системі загального користування - на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет (www.gost.ru)

Вступ

Визначення фактичного технічного стану матеріалу відповідальних деталей рухомого складу залізничного транспорту — одна з найнагальніших проблем, від вирішення якої залежить безпека експлуатації будь-якого обладнання, технічного пристрою або конструкції. До таких вузлів конструкції залізничного рухомого складу, що безпосередньо впливають на безпеку руху і потребують підвищеної уваги, є гальмівні диски. Для забезпечення безпечної експлуатації неприпустимою є наявність тріщин у гальмівному диску. Зародження тріщини передують структурні зміни, пов'язані із зовнішнім впливом температури, змінних навантажень, сил тертя. Це призводить до зміни фізико-механічних характеристик матеріалу, пов'язаного з накопиченням розсіяних мікроушкоджень, що не виявляються традиційними методами контролю, що не руйнує.

Цей стандарт розроблено з метою забезпечення методичної основи застосування акустичного методу визначення технічного стану матеріалу гальмівних дисків швидкісного рухомого складу з метою оцінки можливості їх подальшої безпечної експлуатації.

Технічний стан матеріалу гальмівного диска визначається за двома критеріями - величиною залишкової напруги та значенням рівня експлуатаційної пошкодженості, що використовується в розрахункових методах механіки пошкодженого середовища.

1 Область застосування

Цей стандарт встановлює загальні вимоги до методу виконання комплексу акустичних вимірювань для визначення технічного стану матеріалу гальмівних дисків швидкісного рухомого складу з метою їх подальшої експлуатації.

Цей документ встановлює:

- Зміст та порядок проведення процедур вимірювань при акустичному контролі технічного стану матеріалу гальмівних дисків;

- вимоги до апаратури та програмного забезпечення, що застосовуються у процесі вимірювань;

- вимоги до метрологічного забезпечення методу та використовуваної апаратури;

- Вимоги до оформлення результатів контролю.

Примітка — Цей стандарт не поширюється на гальмівні диски виробництва KNORR-ВREMSE.

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використано нормативні посилання на такі стандарти:

ГОСТ 12.1.001-89 Система стандартів безпеки праці. Ультразвук. Загальні вимоги безпеки

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартів безпеки праці. Пожежна безпека. Загальні вимоги

ГОСТ 12.1.038-82 Система стандартів безпеки праці. Електробезпека. Гранично допустимі значення напруги дотику та струмів

ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартів безпеки праці. Устаткування виробниче. Загальні вимоги безпеки

ГОСТ 12.2.013.3 −2002 Машини електричні ручні. Приватні вимоги безпеки та методи випробувань шліфувальних, дискових шліфувальних та полірувальних машин з обертальним рухом робочого інструменту

ГОСТ 12.3.002-75 Система стандартів безпеки праці. Процеси виробничі. Загальні вимоги безпеки

ГОСТ 427-75 Лінійки вимірювальні металеві. Технічні умови

ГОСТ 2768-84 Ацетон технічний. Технічні умови

ГОСТ 2789-73 Шорсткість поверхні. Параметри та характеристики

ГОСТ 6616-94 Перетворювачі термоелектричні. Загальні технічні умови

ГОСТ 10587-84 Смоли епоксидно-діанові не затверджені. Технічні умови

ГОСТ 17299-78 Спирт етиловий технічний. Технічні умови

ГОСТ 20415-82 Контроль неруйнівний. Методи акустичні. загальні положення

ГОСТ 20799-88 Олії індустріальні. Технічні умови

ГОСТ 30489-97* (ЄН 473:1992) Кваліфікація та сертифікація персоналу в галузі неруйнівного контролю. Загальні вимоги
________________
* Доступ до міжнародних та зарубіжних документів, згаданих тут і далі за текстом, можна отримати, перейшовши за посиланням на сайт shop.cntd.ru. - Примітка виробника бази даних.


ГОСТ Р 8.563-2009 Державна система забезпечення єдності вимірів. Методики (методи) вимірів

ГОСТ Р 12.1.019-2009 Система стандартів безпеки праці. Електробезпека. Загальні вимоги та номенклатура видів захисту

ГОСТ Р 55725-2013 Контроль неруйнівний. Перетворювачі ультразвукові. Загальні технічні вимоги

ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002 Точність (правильність та прецизійність) методів та результатів вимірювань. Частина 2. Основний метод визначення повторюваності та відтворюваності стандартного методу вимірювань

Примітка — При користуванні цим стандартом доцільно перевірити дію стандартів посилань в інформаційній системі загального користування — на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет або за щорічним інформаційним покажчиком «Національні стандарти», який опублікований станом на 1 січня поточного року та за випусками щомісячного інформаційного покажчика «Національні стандарти» за поточний рік. Якщо замінений стандарт посилання, на який дано недатоване посилання, рекомендується використовувати діючу версію цього стандарту з урахуванням усіх внесених до цієї версії змін. Якщо замінений стандарт, на який дано датоване посилання, то рекомендується використовувати версію цього стандарту із зазначеним вище роком затвердження (прийняття). Якщо після затвердження цього стандарту до посилального стандарту, на який дано датоване посилання, внесено зміну, що стосується положення, на яке дано посилання, то це положення рекомендується застосовувати без урахування цієї зміни. Якщо стандарт посилається без заміни, то положення, в якому дано посилання на нього, рекомендується застосовувати в частині, що не зачіпає це посилання.

3 Позначення та скорочення

3.1 У цьому стандарті застосовані такі позначення:

- номінальна частота п'єзоперетворювача, що використовується, МГц;

- Затримки k-х відбитих імпульсів поздовжньої хвилі щодо 1-го відбитого імпульсу при n повторних вимірах, нс, ;

t - Середнє значення затримки k -го відбитого імпульсу поздовжньої хвилі щодо 1-го відбитого імпульсу, нс;

- Затримки k -х відбитих імпульсів поздовжньої хвилі щодо 1-го відбитого імпульсу в стандартному зразку при n повторних вимірах, нс, ;

t - Середнє значення k -го відбитого імпульсу поздовжньої хвилі щодо 1-го відбитого імпульсу в стандартному зразку, нс;

- Значення затримки t , наведений до 20 °C, нс;

- Значення затримки t , наведений до 20 °C, нс;

- Затримки k -х відбитих імпульсів поперечної хвилі щодо 1-го відбитого імпульсу при поляризації хвилі в тангенціальному напрямку при n повторних вимірах, нс, ;

t - Середнє значення k -го відбитого імпульсу поперечної хвилі щодо 1-го відбитого імпульсу при поляризації хвилі в тангенціальному напрямку, нс;

- затримки k -х відбитих імпульсів поперечної хвилі щодо 1-го відбитого імпульсу при поляризації хвилі в тангенціальному напрямку в стандартному зразку при n повторних вимірах, нс, ;

t - Середнє значення k -го відбитого імпульсу поперечної хвилі щодо 1-го відбитого імпульсу при поляризації хвилі в тангенціальному напрямку в стандартному зразку, нс;

- Значення затримки t , наведений до 20 °C, нс;

- Значення затримки t , наведений до 20 °C, нс;

- Затримки k -х відбитих імпульсів поперечної хвилі щодо 1-го відбитого імпульсу при поляризації хвилі в радіальному напрямку при n повторних вимірах, нс, ;

t - Середнє значення k -го відбитого імпульсу поперечної хвилі щодо 1-го відбитого імпульсу при поляризації хвилі в радіальному напрямку, нс;

- Затримки k -х відбитих імпульсів поперечної хвилі щодо 1-го відбитого імпульсу при поляризації хвилі в радіальному напрямку в стандартному зразку при n повторних вимірах, нс, ;

- Середнє значення k -го відбитого імпульсу поперечної хвилі щодо 1-го відбитого імпульсу при поляризації хвилі в радіальному напрямку в стандартному зразку, нс;

- Значення затримки t , наведений до 20 °C, нс;

- Значення затримки t , наведений до 20 °C, нс;

k , k , k , k - Пружноакустичні коефіцієнти, МПа;

k , k , k - Термоакустичні коефіцієнти, ° С :

k - Відносна зміна швидкості зсувної хвилі при зміні температури на 1 ° C;

k - те саме для поздовжньої хвилі;

k — те саме для релеївської хвилі.

- тангенціальна залишкова напруга, МПа;

- Радіальна залишкова напруга, МПа;

- Межа плинності матеріалу об'єкта контролю, МПа;

- Затримки імпульсів релеївської хвилі при поширенні хвилі в тангенціальному напрямку при n повторних вимірах, нс, ;

- Середнє значення затримка імпульсу релеївської хвилі при поширенні хвилі в тангенціальному напрямку, нс;

- Затримки імпульсів релеївської хвилі при поширенні хвилі в радіальному напрямку при n повторних вимірах, нс, ;

t - Середнє значення затримка імпульсу релеївської хвилі при поширенні хвилі в радіальному, нс;

— значення затримки імпульсу релеївської хвилі щодо стандартного зразка при n повторних вимірах, нс, ;

t - Середнє значення імпульсу релеївської хвилі для стандартного зразка, нс;

- Значення затримки t , наведений до 20 °C, нс;

- Значення затримки t , наведений до 20 °C, нс;

- Значення затримки t , наведений до 20 °C, нс;

T - температура поверхні диска, ° С;

T - Температура поверхні стандартного зразка, ° С;

- Розмахи імпульсів релеївської хвилі, що поширюються в тангенціальному напрямку при n повторних вимірах, ;

R - Середнє значення розмахів імпульсів релеївської хвилі, що поширюються в тангенціальному напрямку;

- Розмахи імпульсів релеївської хвилі, що поширюється в радіальному напрямку при n повторних вимірах, ;

R - Середнє значення розмахів імпульсів релеївської хвилі, що поширюються в радіальному напрямку;

- Розмахи імпульсів релеївської хвилі, що поширюється в стандартному зразку при n повторних вимірах, ;

R - Середнє значення розмахів імпульсів релеївської хвилі, що поширюються в стандартному зразку;

, , - Характеристики пошкодженості матеріалу диска;

N - пробіг вагона на момент діагностування матеріалу гальмівного диска, тис. км;

N - Фактичний ресурс гальмівного диска - пробіг вагона до моменту появи небезпечного макродефекту в матеріалі гальмівного диска, тис.км.

3.2 У цьому стандарті застосовані такі скорочення:

ТД - гальмівний диск;

СК - засіб контролю;

ПЕП - п'єзоелектричний перетворювач;

УІ - ультразвуковий імпульс;

ПАР — поверхневі акустичні хвилі Релея;

РЕ - посібник з експлуатації;

СОП - стандартний зразок підприємства;

ЦТС - цирконат титанат свинцю.

4 Загальні положення

4.1 Метод заснований на існуючій залежності між параметрами поширення пружних поверхневих та об'ємних хвиль та рівнем мікроушкоджень та залишкових напружень у структурі матеріалу ТД, що виникають у процесі їх експлуатації.

4.2 У методі використовується ручний спосіб ультразвукового ехо-імпульсного контактного прозвучування із застосуванням приймально-передавальних (сумісних або роздільно-суміщених) ПЕП хвиль різних типів за ГОСТ Р 55725.

4.3 Контроль здійснюється за технологічною документацією, розробленою відповідно до вимог ГОСТ 20415 .

4.4 Схема прозвучування відповідає луна-методу ультразвукового контролю. Спосіб збудження пружних коливань – контактний. Вид випромінюваного сигналу - радіоімпульс з високочастотним (ультразвуковим) заповненням, з плавною огинаючої та ефективною тривалістю (на рівні 0,6 від максимальної амплітуди) від 2 до 4 періодів основної частоти.

4.5 Вимірювані механічні напруги є усередненими по товщині матеріалу та площі ультразвукового пучка.

4.6 Вимірювані характеристики пошкодженості є усередненими за обсягом поширення поверхневої хвилі, що визначається базою перетворювача (відстанню між випромінювачем та приймачем), номінальною частотою та розмірами його активних елементів.

4.7 Безпосередньо вимірюваними величинами є затримки (час розповсюдження у матеріалі) та розмахи акустичних сигналів.

4.8 Вплив температури на точність вимірювання інформативних акустичних параметрів враховують за допомогою відповідних термоакустичних коефіцієнтів, що мають розмірність °С .

Їхні значення містяться в базі даних СК або можуть бути отримані експериментально відповідно до додатку А.

4.9 Характеристики пошкодженості визначають на підставі обробки масивів інформаційних акустичних параметрів з використанням результатів попередніх експериментів.

4.10 Оцінка залишкового ресурсу матеріалу ТД у зоні вимірювань проводиться на основі використання кривих, що апроксимують залежності характеристик накопиченої пошкодженості від відносного пробігу, отриманих під час попередніх експериментів.

4.11 Рекомендований цим стандартом метод може бути основою для складання методики виконання вимірювань згідно з ГОСТ Р 8.563.

4.12 Під час розробки методики виконання вимірювань необхідна її верифікація на підставі представницької бази випробуваних ТД.

5 Вимоги безпеки

5.1 До виконання вимірювань допускають персонал, який пройшов навчання, підвищення кваліфікації у встановлені терміни, сертифікований у системі добровільної сертифікації на відповідний рівень кваліфікації за ГОСТ 30489 згідно з [1].

5.2 При контролі технічного стану ТД оператор повинен керуватися ГОСТ 12.1.001, ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.3.002 та правилами безпеки при експлуатації електроустановок за ГОСТ Р 12.1.019 та ГОСТ 12.1.038.

5.3 Вимірювання проводять відповідно до вимог безпеки, зазначених в інструкції з експлуатації апаратури, що входить до складу використовуваних СК.

5.4 Приміщення для вимірювання повинні відповідати вимогам норм [2], [3].

5.5 При організації робіт з контролю технічного стану ТД повинні бути дотримані вимоги пожежної безпеки згідно з ГОСТ 12.1.004.

6 Вимоги до засобів вимірювань

6.1 В якості СК використовують установки, скомпоновані із серійної апаратури, або спеціалізовані ультразвукові прилади, сертифіковані та повірені в установленому порядку.

6.2 У своєму складі СК повинні містити такі ПЕП:

- роздільно-сумісний перетворювач ПАРР типу П122-3,0 за ГОСТ Р 55725 або спеціалізовані перетворювачі, наведені в [4], [5];

- Прямий суміщений перетворювач поздовжніх хвиль типу П111-5,0 за ГОСТ Р 55725;

- Прямий суміщений перетворювач поперечних хвиль типу П111-5,0 за ГОСТ Р 55725, наприклад, перетворювачі типу V 155-RB, V155-RM, V156-RM або спеціально виготовлені за технологією, наведеною в додатку Б.

6.3 Допоміжні пристрої та матеріали

6.3.1 Шліфувальний інструмент для підготовки поверхні за ГОСТ 12.2.013.3.

6.3.2 Термоперетворювач поверхневий типу ТПП 13 або ТПП 10 за ГОСТ 6616 для вимірювання температури поверхні ТД.

6.3.3 Знежирююча рідина (спирт за ГОСТ 17299 або ацетон за ГОСТ 2768 ) для підготовки поверхні.

6.3.4 Контактна рідина (індустріальна олія марок І-30А, І-40А, І-50А за ГОСТ 20799 , вода).

6.3.5 Контактна рідина для введення поперечних коливань (епоксидна смола за ГОСТ 10587 рідина SWC, мед), в'язкість якої при температурі вимірювання повинна відповідати в'язкості епоксидної смоли при температурі 25°С: від 12 до 25 кг/(м·с) 10587.

6.3.6 Ємності для зберігання контактної рідини, кисті для нанесення контактної рідини на поверхню виробів, ганчір'я для протирання ультразвукової апаратури та рук оператора, лінійка металева 500 мм за ГОСТ 427 для розмітки ТД, маркер або крейда для нанесення міток на проконтрольовані вироби, журнал ведення протоколу контролю.

6.4 СК повинні забезпечувати проведення вимірювань луною методом з використанням УІ з плавною огинаючою.

6.5 СК повинні забезпечувати дискретизацію ультразвукового сигналу з частотою, що перевищує не менше ніж у 10 разів максимальну ефективну частоту ПЕП.

6.6 СК повинні містити аналого-цифрові перетворювачі з розрядністю не менше ніж 12.

6.7 Первинна акустична інформація для кожного вимірювання повинна зберігатися на зовнішніх носіях, захищених від несанкціонованого доступу.

6.8 Документація С. К. повинна містити методику виконання вимірювань, а також документи, що встановлюють:

— призначення та сфера застосування СК;

- склад та основні характеристики засобів апаратного та програмного забезпечення, що включають похибку вимірювання параметрів УІ;

— методи та засоби досягнення сумісності СК, зокрема інформаційної, електричної, енергетичної, програмної, конструкторської, експлуатаційної.

6.9 Опис функціональних можливостей СК в експлуатаційних, конструкторських та програмних документах має містити характеристики апаратного та програмного забезпечення.

6.10 Експлуатаційні характеристики СК повинні відповідати вимогам технічних умов та цього стандарту.

6.11 При визначенні рівня експлуатаційної пошкодженості застосовують СОП з вихідною структурою матеріалу Т. Д. Кожен СОП повинен бути атестований та мати свідоцтво про атестацію та паспорт. СОП повинні проходити періодичну, а також у спеціальних випадках позачергову атестацію (відомчу перевірку) у встановленому у галузі порядку.

6.12 Відстань від центру СОП до бічних граней має бути не менше значення, що обчислюється за формулою

, (1)

де r - Радіус випромінювача ПЕП;

V - швидкість пружних поздовжніх хвиль у матеріалі ТД;

h - Товщина вінця ТД.

7 Вимоги до об'єктів контролю

7.1 Матеріал Т. Д. не повинен містити неприпустимі розшарування, включення та інші видимі дефекти.

7.2 Контролю підлягають робочі поверхні (поверхні тертя) вінця ТД.

7.3 Зони контролю вибирають рівномірно вздовж відрізків радіусів у межах робочих поверхонь з кутовим інтервалом 45°. Кількість зон контролю на кожному радіусі не менше ніж три.

7.4 Шорсткість поверхні Ra ТД у зонах вимірів — трохи більше 2,5 мкм по ГОСТ 2789 .

Примітка — Метод не гарантує необхідну точність визначення залишкової напруги та пошкодження, якщо шорсткість поверхні ТД К у зонах вимірювань Ra перевищує 2,5 мкм.

7.5 Температура поверхні ТД повинна бути від 5 °C до 40 °C.

7.6 Перед встановленням ПЕП поверхню ТД очищають від бруду, окалини, іржі та знежирюють.

7.7 Відстань від точки введення акустичної хвилі до бічних граней ТД має бути не менше значення, що обчислюється за формулою (1).

8 Порядок підготовки до проведення контролю

8.1 Підготовка до контролю повинна включати наступні організаційно-технічні заходи:

а) підготовка (за потреби) поверхні металу до контролю відповідно до 7.2;

б) забезпечення безпеки роботи персоналу, який здійснює контроль, відповідно до інструкцій з техніки безпеки;

в) підготовка до роботи СК.

8.2 Підготовка до роботи СК повинна включати:

а) основні роботи з підготовки СК після транспортування чи зберігання відповідно до експлуатаційної документації на СК;

б) основні роботи з монтажу та налагодження СК перед проведенням контролю відповідно до експлуатаційної документації на СК;

в) прокладання (при необхідності) кабельних ліній зв'язку між датчиками та вимірювальним блоком СК;

г) встановлення параметрів СК у вихідний стан;

д) вимірювання температури поверхні ТД з межею похибки, що допускається ±1°С.

8.3 За відсутності у базі даних СК необхідних функціональних чи регресійних зв'язків між акустичними параметрами та характеристиками ушкодженості перед проведенням контролю проводять комплекс попередніх експериментів.

8.3.1 Як проведення експериментів, так підготовки СК до контролю застосовують СОП.

8.3.2 СОП виготовляють із матеріалу ТД у вихідному стані. Якість поверхні СОП має відповідати вимогам 7.4.

9 Порядок проведення контролю та правила обробки результатів

9.1 Процес акустичного контролю технічного стану матеріалу ТД складається з наступних етапів:

- Перевірка працездатності апаратури;

- Підготовка зони вимірювань;

- Проведення вимірювань перетворювачами різних типів;

- Визначення залишкових напруг у матеріалі ТД;

- Розрахунок пошкодженості матеріалу ТД;

- Оцінка залишкового експлуатаційного ресурсу ТД на підставі результатів проведених вимірювань.

9.2 Перевірка працездатності СК

Перевірка працездатності проводиться відповідно до РЕ використовуваних СК.

9.3 Визначення залишкових напруг у матеріалі ТД

9.3.1 За допомогою контактного термометра вимірюють температуру поверхні СОП Т .

9.3.2 Відповідно до РЕ СК проводять вимірювання затримок об'ємних хвиль , , з переустановкою ПЕП. Число повторних вимірювань n повинно бути не менше ніж 10.

9.3.3 Для всіх виміряних затримок проводять стандартну процедуру попередньої статистичної обробки для виключення промахів з використанням критерію Смирнова відповідно до ДСТУ ISO 5725-2.

9.3.3.1 Усі значення параметрів розташовують у вигляді варіаційного ряду:

.

9.3.3.2 Обчислюють середнє значення

(2)

та середнє квадратичне відхилення

, (3)

9.3.3.3 Визначають величини u та u за формулами:

, (4)

. (5)

9.3.3.4 Величини та та й порівнюють із критеріальними табличними величинами , значення яких залежать від числа вимірювань та довірчої ймовірності .

При складає:

2,03 для 0,90;

2,18 для 0,95;

2,41 для 0,99.

9.3.3.5 Під час виконання умов

, (6)

(7)

значення і не вважаються промахами та для розрахунку відповідних середніх значень використовують весь варіаційний ряд

, ,… .

9.3.3.6 При невиконанні умови (6) або умови (7) (або обох одночасно) відповідні значення виключаються із варіаційного ряду.

9.3.3.7. Після відповідного зменшення величини n для подальших розрахунків використовують усічений варіаційний ряд.

9.3.4 Після вилучення промахів для всіх виміряних параметрів розраховують коефіцієнти варіації .

9.3.5 Перевіряють виконання таких умов:

, (8)

, (9)

. (10)

9.3.6 Під час виконання всіх умов (8)-(10) переходять до 9.3.9 обробки результатів вимірювань.

9.3.7 Якщо хоча б одна з умов (8)-(10) не виконана, то для відповідного акустичного параметра проводять повторні вимірювання зі збільшеним числом n .

9.3.8 Якщо збільшення числа вимірювань n не призводить до виконання умов (8-10), то приймають рішення щодо можливості подальших вимірювань зі зниженою точністю.

9.3.9 Обчислюють значення t , t , t .

9.3.10 Якщо температура поверхні СОП відрізняється від 20 °C більш ніж на 10 °C, замість значень t , t , t у подальших розрахунках використовують наведені значення , , , які розраховують за формулами

, (11)

, (12)

. (13)

За відсутності у базі даних СК термоакустичних коефіцієнтів k , k їх визначають експериментально на СОП відповідно до додатку А.

9.3.11 За допомогою контактного термометра вимірюють температуру поверхні Т Т.

9.3.12 Для кожної зони контролю на поверхні ТД проводять вимірювання затримок об'ємних хвиль t , t , t відповідно до процедури, описаної в 9.3.2-9.3.9.

9.3.13 Якщо температура поверхні ТД відрізняється від 20 °C більш ніж на 10 °C, замість значень t , t , t у подальших розрахунках використовуються наведені значення , , які розраховують за формулами, аналогічними формулами (11)-(13).

9.3.14 Значення тангенційної та радіальної залишкової напруги розраховують за формулами:

, (14)

, (15)

де , , , , , .

9.3.15 Перевіряють виконання співвідношення:

, (16)

де - Коефіцієнт, що призначається в технічному завданні на контроль.

9.3.16 При невиконанні співвідношення (16) залишкові напруги, що виникають у контрольованих зонах, вважаються небезпечними, і гальмівний диск підлягає вилученню з експлуатації.

9.3.17 При виконанні співвідношення (16) залишкова напруга, що виникає в контрольованих зонах, вважається безпечною, і оцінка технічного стану матеріалу ТД проводиться за критерієм накопиченої експлуатаційної пошкодженості відповідно до процедури, описаної в 9.4.

9.4 Визначення експлуатаційної пошкодженості матеріалу ТД

9.4.1 Підключають до СК ПЕП ПАР.

9.4.2 За допомогою контактного термометра вимірюють температуру поверхні СОП Т .

9.4.3 Відповідно до РЕ СК проводять вимірювання затримок та розмахів імпульсів з переустановкою ПЕП. Число повторних вимірювань n повинно бути не менше ніж 10.

9.4.4 Проводять попередню статистичну обробку значень для виключення промахів із використанням критерію Смирнова відповідно до процедури, описаної в 9.3.3.

9.4.5 Після вилучення промахів для всіх виміряних параметрів розраховують коефіцієнти варіації .

9.4.6 Перевіряють виконання умови:

. (17)

9.4.7 Під час виконання умови (17) переходять до 9.4.10.

9.4.8 Якщо умова (17) не виконана, проводять повторні вимірювання зі збільшеним числом n .

9.4.9 Якщо збільшення числа вимірювань n не призводить до виконання умови (17), то керівник лабораторії неруйнівного контролю за погодженням з представником власника вагона приймає рішення щодо можливості подальших вимірювань зі зниженою точністю.

9.4.10 Обчислюють середнє значення t .

9.4.11 Якщо температура поверхні СОП відрізняється від 20 °C більш ніж на 10 °C, замість значення t у подальших розрахунках використовуються наведене значення , яке розраховують за формулою

. (18)

9.4.12 Обробку масиву значень для визначення середнього значення розмаху імпульсу релеївської хвилі R , що поширюється в СОП, проводять аналогічно 9.4.4-9.4.10, при цьому нерівність (17) замінюють на

. (19)

9.4.13 Вимірюють температуру Т поверхні ТД.

9.4.14 Аналогічно п. 9.4.3 проводять вимірювання затримок , та розмахів імпульсів , для досліджуваної зони ТД.

9.4.15 Обробку результатів вимірювань для досліджуваної зони ТД проводять аналогічно 9.4.4-9.4.12.

9.4.16 Розраховують характеристики ушкодження , за формулами:

, (20)

, (21)

де , , D , D - граничні (перед руйнуванням) значення параметрів D , D отримані під час попередніх експериментів.

9.4.17 Як величина експлуатаційної пошкодженості вибирають максимальне значення , .

9.4.18 Гальмівний диск вважається працездатним, якщо виконується нерівність

, (22)

де величина (яка зазвичай знаходиться в діапазоні від 0,8 до 1) визначається в технічному завданні на контроль.

9.4.19 При невиконанні нерівності (22) гальмівний диск підлягає заміні.

9.5 Оцінка залишкового ресурсу гальмівного диска

9.5.1 Оцінка залишкового ресурсу диска проводиться на підставі його розрахунку для зони контролю, у матеріалі якої виявлено максимальне значення експлуатаційної пошкодженості .

9.5.2 У цьому стандарті під відносним залишковим ресурсом диска розуміють величину

. (23)

9.5.3 Визначення відносного залишкового ресурсу базується на використанні отриманих під час попередніх експериментів залежностей

, (24)

. (25)

9.5.4 На підставі результатів вимірювання у момент діагностування характеристик пошкодженості і за допомогою залежностей (24) та (25) визначають значення відносних залишкових ресурсів і , як це показано малюнку 1.

Рисунок 1 - Визначення відносного залишкового ресурсу

Рисунок 1 - Визначення відносного залишкового ресурсу

9.5.5 За величину відносного залишкового ресурсу приймають менше значення і .

10 Правила оформлення результатів вимірів

10.1 Результати контролю фіксують у журналі, форму якого наведено у додатку В.

10.2 Додаткові відомості, що підлягають запису, порядок оформлення та зберігання журналу (або висновків) повинні встановлюватись у технічній документації на контроль.

10.3 Якщо визначення технічного стану матеріалу гальмівних дисків є частиною науково-дослідних робіт, результати вимірювань повинні оформлюватись відповідно до загальних вимог та правил оформлення звітів про науково-дослідні роботи.

10.4 Результати обстеження повинні зберігатись до наступного контролю ТД.

Додаток, А (обов'язковий). Визначення термоакустичних коефіцієнтів

Додаток А
(обов'язкове)

А.1 Визначення термоакустичних коефіцієнтів k ( k , k , k ) проводять на підставі дослідження регресійних залежностей затримок імпульсів пружних хвиль відповідних типів t від температури Т СОП.

А.2 Вимірювання температурних залежностей проводять на СОП матеріалу ТД у лабораторних умовах.

А.3 Зразки нагрівають до температури 80 °C, потім для рівномірного розподілу температури витримують при кімнатній температурі до 60 °C.

А.4 У міру остигання зразка з інтервалом 5 °C проводять вимірювання температури поверхні зразка Т та відповідних затримок для кожного i -го значення температури.

А.5 Термоакустичні коефіцієнти розраховують за формулою

, (A.1)

де ;

N - загальна кількість вимірів для даного зразка.

А.6 Вимірювання проводять на 3-5 зразках із усередненням результатів.

Додаток Б (довідковий). Технологія виготовлення прямих поєднаних перетворювачів поперечних хвиль

Додаток Б
(довідкове)

Б.1 Активні елементи оригінальних ПЕП виготовляють з напівфабрикатів п'єзокераміки типу ЦТС у формі поляризованих плоских брусків шляхом їх розпилювання алмазним кругом з охолодженням водною емульсією, щоб уникнути деполяризації.

Б.2 Схема розрізання наведена малюнку Б.1

Малюнок Б.1 - Схема розрізання поляризованих напівфабрикатів під час виготовлення активних елементів ПЕП

1 - електроди напівфабрикату, отримані шляхом спалювання срібла; 2 - напрямок поляризації; 3 - напрямок розрізання

Малюнок Б.1 - Схема розрізання поляризованих напівфабрикатів під час виготовлення активних елементів ПЕП

Б.3 Товщину платівок визначають за формулою

, (Б.1)

де V - Швидкість поперечних пружних хвиль у п'єзокераміці.

Б.4 Отримані п'єзопластинки шліфують, але з полірують, т.к. полірування помітно знижує коефіцієнт електромеханічного зв'язку для перетворювачів поперечних хвиль.

Б.5 На одну із сторін пластинок методом вакуумного напилення наносять контактний шар металу (можна використовувати срібло або нікель) завтовшки не менше 0,5 мкм.

Б.6 На напилений шар металу електролітично наносять шар міді завтовшки не менше 0,1 мм.

Б.7 Конструкція перетворювача зображено малюнку Б.2.

Малюнок Б.2 - Конструкція п'єзоперетворювача поперечних хвиль

1 - п'єзопластинка; 2 - контактний шар; 3 - механічний демпфер; 4 - металевий екран; 5 - компауд; 6 - високочастотний кабель

Малюнок Б.2 - Конструкція п'єзоперетворювача поперечних хвиль

Б.8 Механічний демпфер 3 у формі піраміди виготовляють з пластифікованої епоксидної смоли, яку в об'ємному співвідношенні 1:1 вносять наповнювач з дрібнодисперсної свинцевої стружки або з вольфрамових кульок з середнім діаметром 0,05 мм. Досить висока щільність матеріалу піраміди забезпечує її високі демпфуючі властивості, а градієнт щільності, що створювався по висоті піраміди, сприяє зменшенню ефекту паразитних перевідбиття пружних хвиль від її бічних граней.

Б.9 Датчик екранують суцільнометалевим мідним або латунним екраном 4 простір між яким і демпфером заповнюють в'язким компаудом 5.

Б.10 Електричні сигнали на датчик подаються через високочастотний кабель 6 . Сигнальний вхід до контактної поверхні припаюють сплавом Вуда з температурою плавлення 60 °C, при якій неможлива локальна деполяризація п'єзопластинки в місці паяння.

Примітка — На відміну від традиційної конструкції п'єзоперетворювачів, що використовуються в ультразвуковій дефектоскопії, контактний шар металу наносять лише на внутрішню поверхню п'єзопластинки. Можливість використання такого варіанта перетворювача обумовлена тим, що досліджуються лише провідні матеріали, тому достатньо забезпечити контакт корпусу перетворювача з поверхнею об'єкта, що досліджується. Крім того, відсутність нижнього шару контактного покриття, що зазвичай доводиться захищати захисним шаром, забезпечує підвищений коефіцієнт електромеханічного зв'язку перетворювача.

Додаток В (рекомендований). Форма протоколу контролю

Додаток
(рекомендоване)

Бібліографія

Електронний текст документа
підготовлений АТ «Кодекс» і звірений за:
офіційне видання
М: Стандартінформ, 2016