Неразрушающий контроль осей колёсных пар

 
 
 
 
М. В. Соколов 
 
 
 
 
 
 
 
 
НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ  
ОСЕЙ КОЛЁСНЫХ ПАР 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
 
1 

Утверждено учёным советом ФГБОУ ВО 
«Тамбовский государственных технический 
университет» в качестве учебного пособия 

УДК 620.192 
ББК 34.5 
С59 
 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой материалов и технологии 
ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет» 
Мордасов Денис Михайлович; 
зам. начальника производства АО «Тамбовский завод “РЕВТРУД”» 
Долотов Виктор Иванович 
 
 
 
 
 
 
 
 
Соколов, М. В. 
С59   
Неразрушающий контроль осей колёсных пар : учебное пособие / 
М. В. Соколов. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 100 с. : ил., 
табл. 
ISBN 978-5-9729-1672-6 
 
Выполнен литературно-патентный обзор методов неразрушающего контроля. Проведена классификация видов неразрушающего контроля и выявлены их преимущества 
и недостатки. Рассмотрены физические принципы работы акустических видов неразрушающего контроля и конкретно УЗК. Рассмотрены методы ультразвукового контроля. 
Разработаны порядок проведения неразрушающего контроля на примере дефектоскопа 
УД2-102 «ПЕЛЕНГ» и требования к контролируемым объектам, средствам контроля и 
организации работ.  
Для студентов и магистрантов по направлениям бакалавриата 15.03.05, 15.03.01 и 
магистратуры 15.04.05, 15.04.01 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», профиль «Технология машиностроения» и «Машиностроение», профиль «Цифровое машиностроение», соответственно. 
 
УДК 620.192 
ББК 34.5 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1672-6 
” Соколов М. В., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
2 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ  ................................................................................................................. 5 
1. ЛИТЕРАТУРНО-ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР МЕТОДОВ  
КОНТРОЛЯ КОЛЕСНЫХ ПАР 
................................................................................. 7 
1.1. Общие сведения о неразрушающем контроле  ................................................. 7 
1.1.1. Средства технической диагностики  ............................................................... 7 
1.1.2. Методы диагностирования подвижного состава  .......................................... 9 
1.1.3. Классификация дефектов деталей вагонов и локомотивов  ....................... 12 
1.2. Классификация видов и методов неразрушающего контроля  
...................... 14 
1.2.1. Системы неразрушающего контроля деталей вагонов 
и локомотивов, их оперативные характеристики  ................................................. 16 
1.2.2. Эффективность систем неразрушающего контроля  
................................... 17 
1.2.3. Визуальный и измерительный контроль  
...................................................... 19 
1.3. Акустический вид неразрушающего контроля  .............................................. 20 
1.3.1. Природа акустических колебаний.  ............................................................... 23 
1.3.2. Типы ультразвуковых волн  ........................................................................... 26 
1.4. Методы ультразвукового контроля  ................................................................. 37 
1.4.1. Эхо-метод ультразвукового контроля  
.......................................................... 37 
1.4.2. Теневой и зеркально-теневой методы ультразвукового контроля  
............ 43 
1.4.3. Пассивные методы акустического контроля  
............................................... 46 
2. РАЗРАБОТКА ПОРЯДКА ПРОВЕДЕНИЯ НК  ................................................ 48 
2.1. Порядок проведения НК  ................................................................................... 48 
2.2. Разработка требований к контролепригодности осей  ................................... 51 
2.3. Требования к средствам УЗК  ........................................................................... 52 
2.4. Требования к организации работ  
..................................................................... 53 
2.5. Ультразвуковой дефектоскоп УД2-102 «ПЕЛЕНГ» 
....................................... 54 
2.5.1. Назначение дефектоскопа  ............................................................................. 54 
2.5.2. Структура дефектоскопа  
................................................................................ 56 
2.5.3. Органы управления дефектоскопа  ............................................................... 57 
3 

2.5.4. Виды представления информации на экране ЖКД  .................................... 60 
2.5.5. Основной режим работы с дефектоскопом УД2-102. ................................. 65 
3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ДЕФЕКТОСКОПА  
УД2-102 «ПЕЛЕНГ»  ................................................................................................ 67 
3.1. Описание установки для проведения УЗК осей колесной пары ................... 67 
3.2. Проведение контроля  
........................................................................................ 78 
3.3. Оценка качества и оформление результатов контроля  ................................. 87 
3.4. Охрана труда  
...................................................................................................... 88 
3.5. Описание установки для проведения УЗК осей колесной пары  .................. 89 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ  ........................................................................................................ 93 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ  
............................................... 94 
 
 
4 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Неразрушающий контроль (дефектоскопия) – последняя и в ряде случаев 
единственно возможная технологическая операция, позволяющая выявлять недопустимые дефекты в технических объектах и тем самым предотвращать возникновение чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте. 
В настоящее время на железнодорожном транспорте неразрушающим контролем (НК) контролируется рельсовые пути, детали и узлы подвижного состава. 
Вероятность обнаружения дефектов средствами неразрушающего контроля составляет 99,3–99,7 %. 
Однако большая номенклатура дефектоскопов с ручным сканированием и 
высокая трудоемкость контроля снижают эффектность дефектоскопирования. 
В настоящее время ведутся работы по созданию автоматизированных систем технического диагностирования подвижного состава, сборочных единиц и 
деталей. 
Работа в этой области проводится по четырем важным направлениям: разработка методов и средств НК и технической диагностики (ТД), разработка единой системы контроля объектов, совершенствование диагностических технологий и организационное обеспечение НК и ТД. 
При создании технических средств НК и ТД реализован переход от ручного сканирования к механизированному и автоматизированному, разработаны 
эксплуатационно-технологическая документация и программное обеспечение, 
позволившие поднять на качественно новый уровень техническое обслуживание 
средств технической диагностики, обеспечение рабочих мест нормативно-технической документацией, контрольными и стандартными образцами; создать благоприятные условия для работы операторов-дефектоскопистов, подготовки и повышения квалификации кадров в созданных на железных дорогах лабораториях 
и учебных центрах. 
5 

Современные компьютерные технологии технического диагностирования 
и неразрушающего контроля способствуют более качественной и надежной работе дефектоскопистов. 
В данной работе рассматривается методика ультразвукового контроля чистовых осей РВ2Ш дефектоскопом УД2-102 «ПЕЛЕНГ», физические процессы 
акустического контроля, описана последовательность работ при проверке оси на 
специальном контрольном стенде. 
6 

1. ЛИТЕРАТУРНО-ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ  
КОЛЕСНЫХ ПАР 
 
1.1. Общие сведения о неразрушающем контроле 
 
1.1.1. Средства технической диагностики 
 
Под средствами технической диагностики (СТД) понимается комплекс 
технических средств для оценки технического состояния объекта контроля. 
Средства технической диагностики можно квалифицировать по разным 
признакам: по области применения (штатные и специальные), по назначению – 
универсальные и специальные. 
СТД состоят, как правило, из источников воздействия на контролируемый 
объект, преобразователей, каналов связи, усилителей и преобразователей сигналов, блоков измерения, расшифровки и регистрации (записи) диагностических 
параметров, блоков накопления и обработки информации на основе микропроцессорной техники, совместимой с персональным компьютером. 
С точки зрения мобильности СТД подразделяются на встроенные и переносные.  
По видам диагностирования методы и средства диагностирования подразделяются на функциональные (измерение сигналов, возникающих при работе подвижного состава) и тестовые (измерение сигналов как отражения внешнего воздействия). 
Принципиальная структурная схема СТД представлена на рис. 1.1 [14]. 
На объект диагностирования (ОД) устанавливают датчики-преобразователи (Д), которые определяют значения диагностических параметров. Сигналы усиливаются в усилителе (У) и передаются для записи на магнитограф 
(М), на видеотерминал (ВТ) для визуального контроля процесса получения диагностической информации, а также на аналого-цифровой преобразователь  
 
7 

(АЦП) для переработки аналогового сигнала в цифровой код, удобный для 
дальнейшей обработки и анализа. Информация с (АЦП) поступает на устройство экспресс анализа (ЭА), в блок хранения информации (БХИ) и одновременно в вычислительную машину (ЭВМ). Вычислительная машина производит необходимый анализ диагностического сигнала, выделяя наиболее информативные его части, и оценивает их количественно. Обработанные результаты 
с (ЭВМ) передаются на цифропечатающее устройство (ЦПУ) для визуального 
контроля и на логический блок сравнения БС, сопоставляющий по заданному 
критерию диагностический сигнал с нормированным значением, которое хранит задающее устройство (ЗУ). В результате сравнения формируется решение 
и передается в блок постановки диагноза (ПД), информирующий обслуживающий персонал о результатах диагностирования. 
 
 
 
 
Рис. 1.1. Структурная схема средств технического диагностирования 
 
Наметились две тенденции построения СТД: в виде многопараметрических структур и систем с углубленной дешифровкой информации. 
В первом случае на объект диагностирования устанавливают по определенной схеме большое количество различных преобразователей, с помощью которых регистрируют много параметров для оценки технического состояния объекта. 
8 

Вторая тенденция заключается в установке минимального количества преобразователей, но более углубленном анализе получаемой информации за счет 
выделения сигналов – помех и полезных сигналов от контролируемого объекта – 
позволяет достигнуть значительного сокращения материальных затрат при высокой достоверности контроля. 
При изготовлении и плановых ремонтах используется широкий спектр дефектоскопов и дефектоскопных установок. Наиболее распространенными из них 
являются: 
– ультразвуковые дефектоскопы общего назначения; 
– ультразвуковые толщиномеры; 
– течеискатели – для обнаружения течей в котлах железнодорожных цистерн и т. п.; 
– индикаторы состояния подшипников; 
– магнитопорошковые дефектоскопы для контроля шеек осей, для контроля средней части оси, тяговых хомутов, корпусов автосцепок, деталей длиной 
более 600 мм; 
– феррозондовые установки для контроля корпусов автосцепок, тяговых 
хомутов, надрессорных балок, рам тележек и т. д.; 
– вихретоковые дефектоскопы – для контроля цельнокатаных колес (приободной зоны диска, зоны перехода от диска к ступице, кромки ступицы), боковых рам, надрессорных и соединительных балок грузовых тележек. 
 
1.1.2. Методы диагностирования подвижного состава 
 
Для диагностирования технического состояния ПС их сборных единиц и 
деталей используются различные методы [1, 3, 5, 6, 11, 12, 13, 16, 21, 22, 23, 24, 
25, 26, 27, 28, 30, 35, 36, 37, 39, 40, 47]. 
Научная классификация методов диагностирования основывается на признаках, отражающих наиболее существенные отличия методов. Основные 
9 

классификационные признаки и разделение по ним методов диагностирования 
технического состояния вагонов приведены на рис. 1.2. 
 
 
 
Рис. 1.2. Классификация методов диагностирования подвижного состава,  
сборочных единиц и деталей 
 
Методы диагностирования технического состояния вагонов различаются в зависимости от комбинации признаков, характеризующих особенности структуры и 
10