Меню Закрыть

По каким параметрам контролируется износ адаптера – ДТО ЦВ сентябрь 2018. ЦВ. Осмотрщики и др (стаж более 5 лет). Тема 17 ~ Вагонник

Содержание

ДТО ЦВ сентябрь 2018. ЦВ. Осмотрщики и др (стаж более 5 лет). Тема 17 ~ Вагонник

На какое количество пружин опирается фрикционный клин в тележке типа Barber?
По каким параметрам контролируется износ адаптера буксового узла в тележке типа Barber?
По каким признакам определяют соответствие баз боковых рам тележки типа Barber без проведения геометрических замеров?
Что является критерием браковочного износа фрикционного клина тележки «Barber»?
Укажите предельно допустимую толщину обода колесных пар тележки «Barber» при формировании поезда на гарантийные участки длиной от 3500 км до 6000 км:
Сколько пружин рессорного комплекта тележки «Barber» работают в порожнем состоянии?
Укажите предельно допустимый неравномерный прокат колесных пар тележки «Barber» в эксплуатации:
Укажите предельно допустимые размеры выщебрины на поверхности катания колесной пары тележки «Barber» при формировании поезда на гарантийные участки длиной от 3500 км до 6000 км:
С каким минимальным сроком до очередного периодического ремонта разрешается погрузка ВМ в вагон?
Какие требования необходимо выполнить при необходимости отцепочного ремонта вагонов, входящих в состав секций специального подвижного состава для перевозки ВМ?
В книге какой формы ведется учет предъявления к техническому осмотру поездов с ВМ?
Минимальный размер толщины композиционных колодок установленных на вагон для погрузки ВМ?
Кем проводится технический осмотр и определение пригодности ходовых частей, колесных пар, буксового узла, рамы вагона, тормозных и ударно-тяговых устройств подвижного состава, принадлежащего грузоотправителям (грузополучателям) или арендованного ими?
Что является отличительной особенностью тормозной рычажной передачи тележки «Barber»?

С помощью чего и как бракуется тележка «Barber» по неисправности фрикционного клина?

Укажите предельно допустимый равномерный прокат у колесных пар тележки «Barber» в эксплуатации:

Укажите отличительные особенности тележки «Barber»:
● Межремонтный пробег -более 500 тыс. км
● Рессорный комплект — 9 пружин
○ Фрикционный клин состоит из — 4 частей
● Фрикционный клин состоит из — 2 частей
○ Межремонтный пробег -менее 500 тыс. км
○ Рессорный комплект — 8 пружин
○ Рессорный комплект — 6 пружин

Как контролируется завышение фрикционного клина тележки «Barber» относительно надрессорной балки?

Что является браковочным критерием для скользуна тележки «Barber»?

При повреждениях позвоночника необходимо:

При ожогах негашеной известью необходимо: (несколько ответов)

При отравлении метанолом, антифризом, тормозной жидкостью (при присутствии сознания) пострадавшему необходимо:

При повреждениях костей таза и тазобедренных суставов необходимо? (несколько ответов)

www.xn--80adeukqag.xn--p1ai

какие параметры аккумуляторных батарей нужно проверять и как это сделать?

При использовании аккумуляторных батарей на любых объектах, особенно в системах бесперебойного питания, за их состоянием нужно следить и регулярно проводить проверки. В этом материале мы рассмотрим основные параметры АКБ, а также рассмотрим, какими приборами и как можно провести их контроль и проверку!

Основная задача при проверке состояния любой аккумуляторной батареи – выяснить, обладает ли она достаточной емкостью, может ли обеспечить заявленные производителем характеристики в течение необходимого времени. Однако непосредственно средствами измерения определяются только несколько основных параметров – напряжение, сила тока. В обслуживаемых аккумуляторах можно также замерить плотность электролита. Измерения можно проводить неоднократно, фиксируя изменение значений с течением времени. Все остальные параметры и характеристики не измеряются напрямую, а выводятся по разработанной изготовителем методике, причем она зависит и от типа АКБ, и от рекомендаций производителя, и от вида подключенной нагрузки. При этом необходимо учитывать, что многие зависимости, характеризующие работу АКБ, носят нелинейный характер. Могут сказываться и другие факторы, например, влияние температуры.

При выполнении краткосрочных измерений при использовании даже самых совершенных методик тестирование носит не точный количественный, а качественный характер. Единственный достоверный способ измерения емкости АКБ – его полная разрядка в течение многих часов с тщательной фиксацией параметров в ходе всего процесса. Но использовать столь продолжительную процедуру на практике можно далеко не всегда, особенно если батарей много. Тем не менее, и краткосрочных оценочных измерений достаточно для того, чтобы отличить работоспособный аккумулятор от изношенного, утратившего емкость, и вовремя произвести замену АКБ.

Способы проверки АКБ

1. Подключение нагрузки

К АКБ на некоторое время подключается рабочая или второстепенная нагрузка той или иной величины. Вольтметром или мультиметром измеряется падение напряжения. Если процедура выполняется несколько раз, между измерениями выжидается определенное время, чтобы батарея восстановилась. Полученные данные сопоставляются с параметрами, заявленными производителем АКБ для данного типа батареи и данной величины нагрузки.

2. Измерения при помощи нагрузочной вилки

Строение простейшей нагрузочной вилки показано на схеме:

Устройство оснащено вольтметром, параллельно которому установлен большой по мощности нагрузочный резистор, и имеет два щупа. В старых моделях вольтметры аналоговые; новые модели, как правило, оснащены ЖК-дисплеем и цифровым вольтметром. Существуют нагрузочные вилки с усложненной схемой, использующие несколько нагрузочных спиралей (сменных сопротивлений), рассчитанные на разные диапазоны измерения напряжений, предназначенные для тестирования кислотных либо щелочных аккумуляторов. Есть даже вилки, которыми тестируют отдельные банки аккумуляторов. В состав продвинутых устройств помимо вольтметра может входить амперметр.

Получаемые при измерениях данные также необходимо сопоставлять с параметрами, заявленными производителями для данного типа батарей и данного сопротивления.

3. Измерения при помощи специальных устройств, тестеров анализаторов АКБ

Приборы Кулон

Принципиальным развитием идеи нагрузочной вилки можно считать семейство цифровых приборов-тестеров Кулон (Кулон-12/6f, Кулон-12m, Кулон-12n и другие) для проверки состояния свинцовых кислотных аккумуляторов, а также другие подобные устройства. Они позволяют проводить быстрые замеры напряжения, приближенно определять емкость АКБ без контрольного разряда и сохранять в памяти несколько сотен, а иногда и тысяч измерений.

Приборы Кулон питаются от аккумулятора, на котором проводятся измерения. Входящие в комплект провода с разъемами «крокодил» имеют части, изолированные друг от друга, что обеспечивает четырехзажимное подключение к аккумулятору и устраняет влияние на показания прибора сопротивления в точках подключения зажимов. По заявлению разработчика, прибор анализирует отклик аккумулятора на тестовый сигнал специальной формы, при этом измеряемый параметр примерно пропорционален площади активной поверхности пластин аккумулятора и, таким образом, характеризует его емкость. Фактически, точность показаний зависит от достоверности методики, разработанной производителем.

Емкость аккумулятора – электрический заряд, отдаваемый полностью заряженным аккумулятором – измеряется в ампер-часах и представляет собой произведение тока разряда на время. Для точного определения емкости необходимо произвести разряд батареи (процесс длительный, многочасовой), постоянно фиксируя величину заряда, отдаваемого батареей. При этом относительная емкость АКБ в зависимости от времени изменяется нелинейно. Например, для аккумуляторной батареи типа LCL-12V33AP относительная емкость меняется со временем следующим образом:

Время разряда, часы Относительная емкость, %
0,1 37
1,3 48
0,7 53
1,9 76
4,2 84
9,2 92
20 100

Прибор Кулон при помощи быстрого измерения ориентировочно определяет емкость полностью заряженного аккумулятора. Он не предназначен для оценки степени заряженности АКБ, все измерения необходимо проводить на полностью заряженной батарее. Устройство кратковременно подает тестовый сигнал, регистрирует отклик от батареи и через несколько секунд выдает ориентировочную емкость АКБ в ампер-часах. Одновременно на экран выводится измеренное напряжение. Полученные значения можно сохранять в памяти прибора.

Производитель подчеркивает, что устройство не является прецизионным измерителем, но позволяет оценочно определять емкость свинцовой кислотной батареи, особенно если пользователь самостоятельно откалибровал прибор при помощи аккумулятора такого же типа, что и тестируемый, но с известной емкостью. Процедура калибровки подробно изложена в инструкции к прибору.

Тестеры PITE

Следующая разновидность устройств для тестирования АКБ – тестеры PITE: модель PITE 3915 для измерения внутреннего сопротивления и модель PITE 3918 для оценки проводимости батарей.

Управление осуществляется при помощи цветного сенсорного экрана, но основные управляющие кнопки вынесены на клавиатуру в нижней части корпуса. Прибором можно тестировать батареи емкостью от 5 до 6000 А·ч, с элементами аккумулятора 1.2 В, 2 В, 6 В и 12 В. Диапазон измерения напряжения – от 0.000 В до 16 В, сопротивления – от 0.00 до 100 мОм. Прибор позволяет задать тип проверяемых батарей, выполнить измерение напряжения и сопротивления (модель 3915) или напряжения и проводимости (модель 3918), и на их основании судить о том, соответствует емкость батареи заявленной производителем или нет. При этом параметр Capacity (емкость батареи) выводится в процентах.

Интерфейс прибора позволяет проводить как одиночные измерения, так и последовательные (до 254 измерений в каждой последовательности, совокупное количество результатов более 3000), что удобно при проверке большого количества однотипных АКБ (в последнем случае результаты сохраняются автоматически, помимо данных в них фиксируется также порядковый номер измерения). В зависимости от настроек прибор может использовать для выдачи результата (статуса Good, Pass, Warning или Failed) собственные критерии либо значения, заданные пользователем. Результаты тестирования через порт USB могут быть перенесены на компьютер для просмотра и последующей подготовки отчетов.

Анализаторы Fluke

Более глубокое развитие той же идеи – приборы Fluke Battery Analyzer серии 500 (BT 510, BT 520, BT 521), которые позволяют измерять и сохранять в памяти напряжение, внутреннее сопротивление стационарной батареи, температуру минусовой клеммы, напряжение при разрядке. При наличии дополнительных аксессуаров можно измерять и сохранять в памяти и другие параметры. Тесты можно проводить как в режиме отдельных измерений, так и в последовательном режиме; используя настраиваемые профили. Есть возможность задать пороговые значения для различных параметров. Встроенный порт USB позволяет передавать собранные записи (до 999 записей каждого типа) на компьютер для подготовки отчетов с помощью программного обеспечения Analyze Software, входящего в комплект поставки.

Щупы прибора имеют специальную конструкцию: внутренний подпружиненный контакт предназначен для измерения тока, внешний – для измерения напряжения. Если на щуп надавить, внутренний наконечник смещается внутрь таким образом, что оба контакта каждого щупа касаются поверхности одновременно. В результате одни и те же щупы позволяют организовать как 2-проводное, так и 4-проводное подключение к полюсам батареи (последнее необходимо для измерения Кельвина).

  • Прибор позволяет измерять следующие параметры:

  • Внутреннее сопротивление батареи (измерение занимает менее 3 с).

  • Напряжение батареи (производится одновременно с измерением внутреннего сопротивления)

  • Температура минусовой клеммы (рядом с черным наконечником на щупе BTL21 Interactive Test Probe предусмотрен ИК-датчик)

  • Напряжение при разрядке (определяется несколько раз в ходе разрядки или во время теста на нагрузку)

Также возможно измерение пульсирующего напряжения, измерение переменного и постоянного тока (при наличии токовых клещей и адаптера), выполнение функций мультиметра. С анализаторами Fluke можно использовать интерактивный тестовый щуп BTL21 Interactive Test Probe со встроенным датчиком температуры. С приборами совместимо большое разнообразие дополнительных аксессуаров (токовые клещи, удлинители разного размера, съемный фонарик и т. п.).


 


 

Хотя прибор обладает богатым функционалом, ключевым этапом в определении состояния АКБ остается сопоставление измеренных показателей с расчетными или заданными изготовителем для данного конкретного типа батарей. Устройства Fluke Battery Analyzer серии 500 удобны для массовой инспекции состояния батарей. Последовательный режим и система профилей позволяют выполнять необходимые измерения одно за другим, результаты запоминаются прибором и хранятся в упорядоченной форме, последовательно пронумерованные и разбитые на группы. Но прибор не имеет функции прямого или косвенного измерения емкости АКБ в ампер-часах – хотя бы потому, что для батарей разного типа на сегодняшний день вряд ли возможно разработать единую точную методику такого определения.

Все перечисленные выше устройства, хоть и отличаются друг от друга по размеру, относятся к классу портативных. В отдельную группу можно выделить стационарные комплексы для проверки АКБ, которые могут проводить быстрые испытания с определением внутреннего сопротивления, контролировать все параметры, включая активную и реактивную составляющие сопротивления, управлять процессом разряда/заряда и т. п. Подобные комплексы адресованы скорее исследовательским лабораториям, промышленным производителям АКБ и разработчикам нового оборудования, чем конечным пользователям.

Анализаторы Vencon

Промежуточное положение занимает анализатор Vencon UBA5, предназначенный для работы с аккумуляторными батареями, используемыми в портативных средствах связи (мобильных телефонах, носимых радиостанциях, разнообразных гаджетах и т. п.), портативных инструментах и других устройствах напряжением до 18.5 В, емкостью от 10 мА·ч до 100 А·ч. Анализатор Vencon UBA5 совмещен с зарядным устройством и может использоваться в ремонтных мастерских, центрах обслуживания компьютерной техники, мобильной электроники и других устройств.

Прибор предназначен для различных типов АКБ (никель-кадмиевых, никель-металл-гидридных, литий-ионных, литий-полимерных, свинцовых кислотных и др.), позволяет задавать токи зарядки и разрядки, изменять алгоритмы работы устройства, тестировать емкость батарей при помощи однократных и многократных измерений, сохранять результаты измерений в памяти и выводить их через порт USB, готовить графические отчеты при помощи программного обеспечения.

Характерная особенность устройства – два измерительных канала (по 2 измерительных провода каждый), причем для проведения различных измерений их можно комбинировать, в том числе и от нескольких устройств UBA5. Дополнительно могут заказываться датчики температуры.
 

Прибор способен генерировать зарядный ток до 2А на каждом канале, ток нагрузки – до 3А (45 Вт) на каждом канале (в комплект входит адаптер питания). Более точные характеристики зависят от конкретной модели устройства – в серию UBA5 входит 5 различных моделей приборов.
 

В данном типе прибора, как и во всех описанных ранее, ключевым для определения состояния батареи является сопоставление измеренных показателей с параметрами, заявленными производителями АКБ.

4. Полная разрядка/зарядка

На сегодняшний день полная разрядка и зарядка – это единственный прямой и максимально достоверный способ определения емкости АКБ. Специализированные устройства контроля разряда/заряда батареи (УКРЗ) позволяют выполнить глубокую разрядку и последующую полную зарядку батареи с постоянным контролем емкости. Однако эта процедура занимает очень много времени: 15-17-20-24 часа, иногда и более суток, в зависимости от емкости и текущего состояния батареи. Хотя метод дает наиболее точные результаты, из-за временных затрат его применение ограничено.

5. Измерение плотности электролита

В обслуживаемых аккумуляторах для определения их состояния можно измерять плотность электролита, поскольку между этим параметром и емкостью АКБ существует непосредственная зависимость. Плотность электролита может меняться в силу разных причин, которые вдобавок взаимосвязаны (частый глубокий разряд батареи, сульфатация, неоптимальная плотность электролита, испарение и утечка раствора и т. д.). Аккумулятор начинает быстрее разряжаться, отдает меньше заряд. При этом необходимо понимать, что плотность электролита даже в исправном аккумуляторе, находящемся в идеальном состоянии – не константа, она меняется с температурой и степенью зарядки аккумулятора. Более того, для разных регионов рекомендованная плотность электролита отличается в зависимости от типовых климатических условий.

Результаты измерения плотности ареометром можно сопоставить со следующей диаграммой для кислотных аккумуляторов.

В зависимости от того, больше или меньше плотность электролита, чем требуемая (а для батареи вредно отклонение и в ту, и в другую сторону), можно частично или полностью заменить электролит, залить дистиллированную воду или раствор необходимой концентрации, обязательно обеспечив перемешивание. Как и при использовании всех ранее описанных способов проверки состояния АКБ ключевым является сопоставление измеренных значений с рекомендациями производителя батареи и следование всем предусмотренным процедурам обслуживания.

Выводы

Каждый способ определения текущего состояния аккумуляторной батареи имеет свои преимущества и недостатки. Каким из них пользоваться – зависит от ваших задач и возможностей. Сориентироваться вам поможет эта сводная таблица.

Способ определения состояния АКБ Преимущества Недостатки
Подкл ючение нагрузки Достаточно реалистичные результаты без использования специализированного оборудования Времязатратность при многократных измерениях Измеренные параметры документируются вручную
Нагрузочная вилка, специализированные анализаторы и тестеры

Портативность устройств

Простота использования

Быстрое проведение измерений, особенно многократных

Некоторые модели способны проводить измерения без выведения АКБ из режима эксплуатации

Специализированные модели позволяют сохранять результаты и переносить их на компьютер для подготовки отчетов

Часть параметров АКБ определяется по косвенным методикам Оценочная точность измерений
Полный разряд/заряд Единственный достоверный способ оценки емкости АКБ Очень продолжительная процедура – многие часы, иногда сутки
Измерение плотности электролита ρ Непосредственное определение состояния батареи по концентрации электролита Способ применяется только для обслуживаемых батарей
 

Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.

skomplekt.com

5.2. Основные параметры контроля

К основным относят параметры, которые обусловливают достоверность результатов УЗ-контроля. Ряд параметров определяется применяемой аппаратурой. В связи с этим из совокупности параметров контроля выделяют параметры аппаратуры. Параметры контроля и аппаратуры, установленные при рассмотрении взаимосвязи отдельных элементов процесса УЗ-дефектоскопии приведены в табл. 1.

Таблица 1 — Основные параметры

Параметры контроля

Параметры аппаратуры

Длина волны λ, мм

Частота f, МГц

Чувствительность:

реальная, мм

предельная Sп, мм2

эквивалентная Sэ, мм

Чувствительность:

условная Ку, мм, дБ

эквивалентная Sэ, мм

Направленность поля преобразователя α0, φ0, 0

Размеры преобразователя а, мм

Угол ввода луча α1, 0

Угол призмы β, °

Точность измерения координат (точность селектирования) А, %

Погрешность глубиномера (системы селекции) Аг, %

Мертвая зона rmin, мм

Длительность:

зондирующего импульса τи, мкс

реверберационных шумов из призмы τр, мкс

Плотность сканирования (неравномерность предельной чувствительности) ΔSп, мм2

Параметры сканирования:

шаг Δс, мм

угол вращения γ, °

шаг вращения Δв, мм

Стабильность акустического контакта (дисперсия коэффициента прозрачности границы преобразователь — металл)

Дисперсия опорного сигнала , дБ

Разрешающая способность по дальности Δ, мм

Разрешающая способность Тр, мкс

Разрешающая способность по углу φу, мм

Длина ультразвукового импульса в металле Δrи, мм

Длительность зондирующего импульса τ, мкс

Минимальный условный размер фиксируемого дефекта ΔХmin, мм

Инерционность индикатора Ти, мкс Скорость сканирования vс, мм/с

Рассмотрим некоторые из основных параметров контроля

Длина λ волны и частота f УЗ-колебаний.

Рабочая частота fp ультразвуковых колебаний — частота составляющей спектра зондирующего импульса, имеющей максимальную амплитуду, изменяется при замене преобразователя и переключении регулирующих элементов генератора. Иногда при этом также производится переключение частотной полосы приемника дефектоскопа. Искажения спектра зондирующего импульса могут смещать значение частоты, так что частота максимума амплитуды в спектре импульса на выходе усилителя высокой частоты f может отличаться от fр. В формулах для расчета ослабления амплитуды сигнала используется значение длины волны , соответствующее частотеf.

Для измерения длины волны λ и частоты колебаний f используют две группы способов. Способы первой группы основанына измерении частоты f и последующем вычислении длины волны λ по известному значению скорости с2 распространения упругой волны в контролируемом металле. Способы второй группы предусматривают измерение длины упругой волны λ и последующий расчет частоты f, если известно значение скорости с2 в материале, для которого было измерено значение λ.

Чувствительность

В УЗ-контроле различают чувствительность пяти видов: абсолютную, реальную, предельную, условную и эквивалентную. В зависимости от настройки чувствительность дефектоскопа с преобразователем может принимать разные значения. Чувствительность (предельная, условная, эквивалентная), при которой измеряют характеристики выявленных дефектов и по ним оценивают качество объекта, называют чувствительностью оценки. На время поиска дефектов в процессе сканирования чувствительность оценки повышают в 2… 4 раза. Такую чувствительность называют чувствительностью поиска.

Порог электрической чувствительности определяется отношением амплитуд минимального регистрируемого сигнала на входе усилителя Umin (при максимальной чувствительности приемника) к максимальному сигналу U0, возбуждающему преобразователь, т.е. отношением Umin/U0. Обобщающей характеристикой порога чувствительности дефектоскопа с преобразователем является абсолютная (максимальная акустическая) чувствительность, равная отношению амплитуды минимального акустического сигнала Pmin, который регистрируется дефектоскопом с преобразователем, к максимальной амплитуде акустического зондирующего импульса Р0, и связанная с электрической чувствительностью зависимостью

где К — двойной коэффициент преобразования; — коэффициент прохождения по энергии границы призма (протектор) — изделие; r1 — средний путь ультразвука в призме (протекторе) из материала с коэффициентом затухания δ1.

Абсолютную чувствительность дефектоскопа с конкретным преобразователем можно определить по образцу из материала с известными акустическими характеристиками, в котором выполнен искусственный отражатель. На образце находят положение преобразователя, соответствующее максимальной амплитуде эхо-сигнала от отражателя, и по аттенюатору определяют резерв ΔN (дБ) чувствительности, т. е. число делений аттенюатора, на которое еще можно повысить чувствительность до ее максимального значения или до появления электрических шумов. Абсолютную чувствительность определяют как сумму значений ΔN (дБ) и отношения Р’/Р0 (дБ), рассчитанного для данного отражателя.

Реальная чувствительность характеризуется минимальными размерами реальных дефектов конкретного типа, выявляемых в конкретном объекте на заданной глубине при определенной настройке аппаратуры. Она может быть определена в результате статистической обработки данных контроля и металлографического исследования большой серии объектов этого вида.

Предельная чувствительность характеризуется минимальными размерами искусственного, оптимального по выявляемости отражателя, который еще уверенно (с вероятностью не менее 0,99) обнаруживается на заданной глубине в конкретном объекте при определенной настройке аппаратуры. В качестве меры предельной чувствительности используют площадь Sa дискового отражателя с зеркально отражающей поверхностью, ориентированной нормально к акустической оси преобразователя.

Эквивалентной площадью (диаметром) называют площадь (диаметр) плоскодонного отверстия, залегающего на той же глубине, что и реальный дефект, и дающей такую же амплитуду эхо-сигнала.

Предельную чувствительность, распространенную на весь объем контролируемого изделия называют уровнем фиксации (контрольным уровнем) или уровнем браковки. Уровень фиксации определяется эквивалентной площадью дефекта, который должен выявляться во всем объеме контролируемого изделия; уровень браковки — эквивалентной площадью дефекта, недопустимою в данном изделии. Уровни фиксации и браковки установлены в нормах контроля данного изделия

Предельную чувствительность дефектоскопа с преобразователем можно непосредственно измерить (или настроить) по испытательному образцу с одним или несколькими эталонными отражателями различного размера в виде отверстий с плоским дном.

Для эталонирования предельной чувствительности по фокусирующей поверхности применяют АРД-диаграммы, связывающие эквивалентную площадь выявленного дефекта (предельную чувствительность), условный коэффициент выявляемости дефекта относительно фокусирующей поверхности и глубину расположения искомого дефекта. Рабочую АРД-диаграмму строят для конкретных материала, частоты упругих колебаний, размеров преобразователя и угла ввода луча.

Для эталонирования предельной чувствительности по цилиндрическому отражателю удобно использовать расчетные SKH-диаграммы, связывающие эквивалентную площадь выявляемого дефекта S (предельную чувствительность), условней коэффициент выявляемости дефекта Кд относительно цилиндрического отражателя и глубину Н расположения искомого дефекта.

Условная чувствительность характеризуется размерами и максимальной глубиной залегания выявляемых искусственных отражателей, принятых в качестве эталонных и выполненных в образце из материала с определенными акустическими свойствами.

Реальная и предельная чувствительности определяют чувствительность метода в целом, а условная — только чувствительность дефектоскопа с преобразователем. Реальная и предельная чувствительности при контроле конкретных объектов могут быть воспроизведены по условной, если частота упругих колебаний, диаграмма направленности, средний путь ультразвука в призме и материал призмы преобразователя соответствуют частоте, диаграмме, пути и материалу при которых определена заданная условная чувствительность.

Для эталонирования условной чувствительности Ку дефектоскопа с аттенюатором, проградуированным в децибелах, применяют образцы СО-2, СО-1 по ГОСТ 14782-86. При отсутствии в дефектоскопе аттенюатора условную чувствительность эталонируют по стандартному образцу СО-1.

Значения условной чувствительности, измеренные по различным образцам, могут быть сопоставлены экспериментально.

Чувствительность приемного тракта определяется значением амплитуды входного электрического сигнала, при котором амплитуда сигнала на индикаторе дефектоскопа достигает стандартного уровня Ас. За Ас обычно принимается половина экрана дефектоскопа. Чувствительность приемника регулируется, и ее наибольшее значение, соответствующее минимальному регистрируемому значению входного сигнала Umin, достигается при положениях регуляторов, соответствующих максимальному усилению. Если при этом возникают электрические шумы, то положение регуляторов должно быть таким, чтобы уровень шумов был не выше половины стандартного уровня.

Амплитудная характеристика приемника дефектоскопа определяет изменение амплитуды сигнала на экране дефектоскопа в зависимости от изменения амплитуды входного сигнала на приемнике. Ее важнейший показатель — динамический диапазон, определяемый областью изменений амплитуды входного сигнала, при которой зависимость выходного сигнала от входного прямо пропорциональна. В высокочастотных дефектоскопах с линейным усилителем динамический диапазон составляет не менее 20 дБ.

Порог электрической чувствительности (максимальная электрическая чувствительность) определяют отношением амплитуд минимального регистрируемого электрического сигнала на входе усилителя Umin (при максимальной чувствительности приемника) к максимальному сигналу возбудителя преобразователя U0, т.е. отношением Umin/U0. Эта величина характеризует чувствительность дефектоскопа как электронного прибора без преобразователя, который при измерениях этого параметра заменяется эквивалентной электрической схемой.

Порог акустической чувствительности (максимальная акустическая чувствительность или абсолютная чувствительность) дефектоскопа с преобразователем равен отношению минимального регистрируемого акустического сигнала Рmin к максимальному излучаемому в изделие акустическому сигналу Р0. Он связан с максимальной электрической чувствительностью зависимостями:

для контактного нормального преобразователя с двойным коэффициентом преобразования К

для преобразователя с линией задержки длиной r1, с затуханием δ1

где D — коэффициент прохождения по энергии границы задержка-изделие.

В лучших дефектоскопах Рmin0 достигает 115 дБ, а в дефектоскопах с излучением сложных сигналов и их корреляционной обработкой — 145 дБ.

Проверка абсолютной чувствительности выполняется следующим образом. Все некалиброванные ручки, регулирующие чувствительность, устанавливают в положение, соответствующее максимуму чувствительности Рассчитывают значение Р’/Р0 для одного из искусственных отражателей по справочным таблицам. На образце с выбранным искусственным отражателем находят положение преобразователя, соответствующее максимуму амплитуды эхо-сигнала, и по аттенюатору определяют запас (резерв) Rm чувствительности дефектоскопа, т.е. число делений аттенюатора, на которое еще можно повысить чувствительность до ее максимального значения или до появления электрических шумов высотою А0/2 Суммой значений Р’/Р0 и Rm (дБ) определяют искомый параметр — отношение амплитуды минимального акустического сигнала Рmin, который регистрируется дефектоскопом, к максимальной амплитуде зондирующего импульса Р0.

Направленность поля преобразователя

Направленность поля преобразователя, характеризуемая его диаграммой направленности, определяет погрешность измерения координат и условных размеров дефектов. Числовыми характеристиками диаграммы направленности является угол наклона акустической оси α0 и угол раскрытия основного лепестка 2θ на уровне 3 дБ от максимума при работе в режиме излучения — приема.

Мертвая зона

Мертвая зона rmin (минимальная глубина прозвучивания) определяется минимальной глубиной залегания дефекта, надежно выявляемого дефектоскопом. Мертвая зона определяется по отражению ультразвука от искусственного дефекта типа цилиндра диаметром 2 мм, выполненного в образце из контролируемого материала. При контроле стальных изделий мертвая зона оценивается по СО-2. Значение rmin приближенно определяется по формуле

где , — длительность соответственно импульса и реверберационных шумов преобразователя на уровне 0,1.

Угол ввода колебаний

Угол ввода луча α определяют как угол между нормалью к поверхности и направлением от точки выхода (или акустического центра) преобразователя на центр отверстия диаметром 6 мм в образце СО-2 при положении преобразователя, соответствующему максимуму эхо-сигнала от этого отверстия. Если преобразователь имеет большие размеры, большую ближнюю зону или контролируется материал, отличный от стали по скорости распространения звука, используют образец, подобный СО-2.

Угол ввода отклоняется от угла αc, рассчитанного по закону синусов, в сторону угла, где достигается максимум коэффициента прозрачности для границы акустическая задержка (призма) — изделие. На больших глубинах залегания дефекта угол α уменьшается в связи с тем, что меньшим углам соответствует меньший путь точка выхода — отражатель, а это способствует увеличению амплитуды эхо-сигнала. При глубине залегания дефекта, большей 150 мм, необходимо измерять угол α на образце с повышенной глубиной залегания отверстия диаметром 6 мм. Эта глубина может быть уменьшена, если контролируется материал с большим затуханием или ширина диаграммы направленности преобразователя больше, чем для стандартных преобразователей.

Разрешающая способность

Разрешающая способность эхо-метода определяется минимальным расстоянием между двумя одинаковыми дефектами, при котором эти дефекты фиксируются как раздельные. Различают лучевую Δr и фронтальную Δl разрешающие способности.

Лучевая определяется минимальным расстоянием Δr между двумя раздельно выявляемыми дефектами, расположенными в направлении хода луча вдоль акустической оси преобразователя. Такие отражатели в виде пазов или концентрических отверстий разного диаметра предусмотрены в СО-1. Значение .

Фронтальная разрешающая способность определяется минимальным расстоянием Δl между двумя раздельно выявляемыми дефектами, расположенными вдоль фронта волны (для прямого преобразователя на одной глубине). Значение Δl должно превышать большее из двух значений — D или 1,2(rλ/D), где D — размер преобразователя.

Параметры сканирования

Параметры сканирования — это скорость перемещения преобразователя относительно поверхности контролируемого изделия и шаг между соседними траекториями перемещения. Эти параметры определяют производительность контроля. Они должны обеспечить проверку всего объема изделия (при стопроцентном контроле).

В практике контроля в основном применяют способы поперечно-продольного и продольно-поперечного перемещения преобразователя. Способ сканирования, при котором преобразователь (систему преобразователей) перемещают в поперечном направлении относительно контролируемого сечения, систематически сдвигая на определенный шаг в продольном направлении, является способом поперечно-продольного перемещения преобразователей (см. рис. 5, а). При продольно-поперечном способе перемещения (рис 5, б) преобразователь (систему преобразователей) перемещают в продольном направлении относительно контролируемого сечения, систематически сдвигая на определенный шаг в поперечном направлении. Расстояние между соседними траекториями точки ввода упругих колебаний при любом способе сканирования называют шагом сканирования.

а б

Рис. 5. Схемы сканирования шва посредством поперечно-продольного (а) и продольно-поперечного (б) перемещения преобразователя

Шаг сканирования Δс обычно устанавливают не меньше половины размера пьезоэлемента преобразователя в направлении шага. Более точное значение шага (это особенно существенно при автоматическом контроле) определяется минимальной шириной акустического поля преобразователя на определенном уровне от максимального значения чувствительности. Обычно чувствительность при поиске дефектов устанавливается выше уровня фиксации (чаще всего, на 6 дБ). Это превышение определяет уровень ширины акустического поля при установлении шага сканирования.

Сканирование объекта можно вести посредством продольного, поперечного, поперечно-продольного, продольно-поперечного перемещения преобразователей, а также бегающим и качающимися лучами.

Скорость v перемещения преобразователя при ручном контроле не должна превышать 150 мм/с. При автоматическом контроле она ограничивается частотой посылок зондирующих импульсов Nи и инерционностью регистратора дефектов, определяемой числом импульсов Nр, от которого срабатывает регистратор. Для круглого или квадратного преобразователя

Нестабильность акустического контакта

Характеризует изменение чувствительности, возникающее в связи с тем, что прохождение ультразвука из преобразователя в различных изделиях не одинаково. При контактном способе контроля нестабильность возникает вследствие либо частичного, либо полного отсутствия контактной жидкости, а также вследствие изменения толщины слоя жидкости. Чувствительность для специально сконструированных прямых и наклонных преобразователей изменяется на 4 — 6 дБ, для обычных прямых преобразователей изменение составляет до 20 дБ при сканировании по гладкой поверхности.

При контактном способе контроля прямым преобразователем механически обработанной поверхности высота неровностей должна быть не более Rz=10 мкм, наклонным преобразователем – Rz=40 мкм; волнистость — не более 1 мм на площади 50×50 мм.

При контроле щелевым, и особенно, иммерсионными способами изменение чувствительности от нестабильности контакта значительно меньше, чем при контактном.

Влияние изменения акустического контакта наиболее заметно в том случае, когда настройку выполняют на образце с гладкой поверхностью, а поверхность контролируемого изделия более шероховата. Корректирование чувствительности можно выполнить по измерению донного сигнала (при контроле прямым преобразователем) или сигнала от какого-либо отражателя, одинакового для образца и изделия.

Минимальный условный размер фиксируемого дефекта

Выходным устройством любого дефектоскопа служит индикатор. Ему присуща инерционность, характеризующаяся числом N; импульсов при заданной частоте F посылок, после поступления которых на вход индикатора он срабатывает. Чтобы значение N не зависело от амплитуды и формы эхо-сигналов, отраженных дефектом, на вход индикатора следует подавать эхо-сигналы с предварительно нормализованными амплитудой и длительностью.

Величина — это время, в течение которого сигналы должны поступать на индикатор, для того чтобы он сработал. Время Ти также является характеристикой инерционности индикатора.

Максимальная скорость сканирования vс max, обеспечивающая прием N сигналов от дефекта с условным размером ΔХ0

где ΔХ0 — длина зоны перемещения преобразователя, в которой на вход индикатора поступают нормализованные эхо-сигналы;

Ти — инерционность индикатора.

При установленных значениях vc, F и N дефекты, условная ширина которых меньше

индикатором не регистрируются.

Условный размер ΔХ дефекта при прочих равных условиях тем больше, чем выше условная чувствительность дефектоскопа и чем меньше эквивалентная площадь Sэ дефекта, поэтому с возрастанием скорости сканирования предельная чувствительность как бы снижается.

Действительное значение ΔХ0 экспериментально можно определить как усредненный результат многократных и тщательных лабораторных измерений, выполненных при заданной чувствительности Sп.0, малой скорости сканирования и высоком качестве акустического контакта. В практике дефектоскопии измеряемые значения ΔХ вследствие нарушения стабильности акустического контакта могут быть существенно меньше ΔХ0.

Таким образом, повышение скорости vс сопровождается уменьшением предельной чувствительности и снижением надежности выявления дефектов, условная ширина ΔХ0 которых равна или незначительно превышает ΔXmin.

studfile.net

Методы диагностики состояния режущего инструмента

| Содержание | Глава 8 >>

7. Методы диагностики состояния режущего инструмента

7.1. Диагностика как средство повышения надежности

Надежность любых технических средств, а тем более средств, работающих в автоматизированном или автоматическом режиме, является одним из основных свойств, по которому оценивается целесообразность применения этих средств в производстве. Надежность (по ГОСТ 27.002-83) — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надежность состоит из сочетания свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. Для количественной характеристики надежности технологического оборудования в настоящее время принято использовать среднюю наработку на отказ (характеризует безотказность) — отношение продолжительности работы восстанавливаемого оборудования к математическому ожиданию числа отказов в течение этой наработки, и коэффициент технического использования (комплексный показатель, характеризующий все свойства надежности) — отношение математического ожидания интервалов времени пребывания в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий интервалов времени пребывания в работоспособном состоянии, простоев, обусловленных техническим обслуживанием, и ремонтов за тот же период эксплуатации.

Функциональный контроль применяют в процессе эксплуатации оборудования, а текстовой контроль, как правило, после изготовления, а также при ремонте. Конечной целью диагностирования является коррекция — устранение дефекта или его последствий. Применительно к ГПС коррекция означает либо исключение из технологического процесса неисправного элемента (сломанного инструмента, вышедших из строя станка, робота и т.д.), либо в случае его параметрического отказа, когда элемент ГПС работоспособен, но его характеристики изменились, перестройку технологического процесса. Например, в случае зафиксированного размерного износа режущего инструмента должна быть изменена управляющая программа обработки детали с учетом изменения размеров. Парирование дефекта может производиться за счет введения структурной или информационной избыточности (в ГПС заранее вводится резервное, избыточное оборудование- транспортная система, магазины инструмента и т. д.).

С целью повышения работоспособности автоматизированного оборудования, обеспечение заданной размерной точности изготовляемых изделий с достаточно низкой шероховатостью поверхности обработки предусматривается введение устройства диагностирования процесса резания.

7.2. Проблема надежности режущего инструмента в условиях автоматизированного производства.

При создании высокоавтоматизированных гибких производительных систем необходимо использовать специальные диагностические устройства, осуществляющие надежный автоматический контроль за состоянием основных узлов и процессов в станке при металлообработке. При этом особое внимание уделяется режущему инструменту и его работоспособности, так как несвоевременное обнаружение отказов инструмента может иметь самые различные последствия — от появления брака до аварии станка и т.д.

В связи с этим необходимо предусматривать контроль текущего состояния режущего инструмента с заменой отказавшего инструмента резервным, а при необходимости и с заменой забракованной заготовки, что предусматривается нормативно – технической документацией.

Автоматический контроль состояния и резервирование режущего инструмента позволяют:

  1. Повысить надежность процесса металлообработки (определять правильность его протекания, автоматически восстанавливать работоспособность станка при отказах инструмента.
  2. Уменьшить расход инструмента.
  3. Улучшить качества обработки и сократить брак.
  4. Предохранить механизмы и узлы станка от поломки и преждевременной потери точности.
  5. Повысить режимы обработки.
  6. Реализовать «безлюдную технологию».

Все это приводит к необходимости использования автоматических систем диагностики состояния инструмента при работе станков автоматических производств.

Этот вопрос может решаться на разных уровнях:

  1. Создание систем, контролирующих только целостность инструмента перед началом выполнения процесса обработки.
  2. Непрерывный контроль поломок инструмента в процессе обработки.
  3. Непрерывный контроль поломок инструмента в процессе обработки и периодическая или непрерывная оценка износа с целью коррекции положения инструмента и прогнозирование оставшегося ресурса работоспособности.

Использование диагностической системы того или иного уровня зависит от требований, предъявляемых к надежности работы станка, точности обработки, экономических показателей и т. д.

Выбор методов и средств контроля и диагностирования режущего инструмента тесно связан с изучением с наиболее распространенных отказов, причин возникновения и возможных последствий. При этом важно выявление таких отказов, которые приводят к большим простоям оборудования и высоким расходам.

Рабочие поверхности режущего инструмента в процессе резания подвергаются действию различного рода напряжений, высоких температур поверхностно-активных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), что уменьшает работоспособность инструмента из-за пластического деформирования, поломок, износа. Происходит износ. При этом конструктивные элементы режущей части инструмента разрушаются в результате постоянно нарастающего износа как по задней, так и по передней поверхности. В связи с этим повышается процент брака при обработке и увеличивается время восстановления нарушений в работе технологической системы (уменьшается производительность). К основным видам нарушений работоспособности режущего инструмента относят: износ, выкрашивание, поломки и скалывание.

Как показывает практика и эксперименты поломки вызывают большое число отказов в начале и середине работы инструмента. В начальный период работы инструмента идет повышенный размерный износ, затем, стабильный период нормального износа, практически пропорциональному пути резания.

У большинства металлорежущих инструментов нарушения работоспособности при выполнении различных технологических операций составляют: 10% — скалывание, 12% — отделение режущей части, 21% — поломоки, 22% — выкрашивание и около 35% — износ. При этом затраты времени на обнаружение и удаление вышедших из строя металлорежущих инструментов составляют около 10% от времени работы металлорежущих систем.

Таким образом, диагностированние износа режущего инструмента имеет большое значение для повышения надежности автоматизированного оборудования.

7.3 Классификация методов контроля состояния режущего инструмента

Существующие методы активного контроля состояния режущего инструмента можно разделить на прямые и косвенные (рис. 27):

 
Рис. 27. Методы измерения износа режущего инструмента

а) прямые методы измерения. Эти методы предусматривают непосредственное измерение параметров износа, при этом контролируется износ (по лунке, образующейся на передней поверхности), расстояние от режущей кромки до центра лунки, глубина лунки, ширина ленточки износа по задней поверхности, уменьшение объема или массы инструмента, размерный износ режущей кромки, разброс размеров деталей в партии и т.д. Указанные параметры могут быть определены радиоактивными, оптико-телевизионными, лазерными, электромеханическими, ультразвуковыми или пневматическими методами.

Радиоактивный метод основан на применении радиоактивных датчиков. Режущая пластина облучается нейтронами, и в процессе резания небольшие радиоактивные частицы инструмента отходят вместе со стружкой. Стружка проходит через измерительную головку, где измеряется уровень радиоактивности. Уровень радиоактивности стружки зависит от объема унесенного инструментального материала и, следовательно, от полного износа инструмента. Радиоактивные частицы предлагается размещать по границам зоны износа (рис.28) или на задней грани на уровне величины критического износа (hзкр). Падение радиоактивности означает, что зона износа распространилась дальше мест расположения радиоактивных частиц.


Рис.28. Режущий инструмент, оснащенный радиоактивными частицами

Недостатками данных способов являются низкая точность, сложная измерительная аппаратура, невозможность работы с переточенным РИ, необходимость работы с радиоактивными веществами. Поэтому несмотря на относительную простоту реализации данного способа, он практически не получил распространения.

Оптические и оптико-электронные устройства измерения износа основаны на том, что с изменением износа изменяется отражательная способность задней грани инструмента.


Рис.29. Оптико-электронный датчик:

1 — державка инструмента, 2 — режущая пластина, 3 — осветитель, LL — фокусирующие линзы, Pт — фотосопротивление.

В устройстве (рис.29) оптико-электронный датчик фокусирует изображение на оптическую щель, за которой располагается катод фотоусилителя. Датчик обладает высокой разрешающей способностью: 0,0025 мм. Существует еще несколько схем применения подобных датчиков. На рис.30 показана схема контроля износа шлифовального круга, особенностью которого является низкая отражательная способность. Поэтому на круг закрепляют две светоотражающие пластинки, одна из которых уменьшается в размерах с износом круга. Износ круга измеряется, как уменьшение отражательной способности этой пластины.

Учитывая развитие современной оптоволоконной техники, позволяющей упростить процесс измерения и высокую точность получаемых результатов, следует отметить перспективность применения данного метода измерения износа режущего инструмента. Недостатком способа является высокая чувствительность к внешним условиям эксплуатации (запыленность воздуха, влияние СОЖ и т.д.), что является существенным препятствием для его внедрения в производственных условиях.


Рис.30. Схема блока измерения износа инструмента с низкой отражательной способностью:

1 — осветители, 2 — объектив, 3 — полевая диафрагма, 4 — конденсатор, 5 — два фотосопротивления, 6- блок сравнения, 7 — регистратор износа, 8 — отражающий элемент, находящийся вне зоны износа, 9 — отражающий элемент, находящийся в зоне резания, 10 — шлифовальный круг.

Пневматический метод основан на зависимости сопротивления истечению воздушной струи от расстояния между соплом датчика и контролируемой поверхностью. В таком методе измерения износа резца в качестве измерительного устройства используется пневматический датчик (рис.31). Предлагается сопло располагать в режущей пластине инструмента. С ростом износа инструмента сокращается расстояние между соплом и поверхностью резания детали. Это приводит к изменению сопротивления истечению воздушной струи.

Измеряя изменение этого сопротивления можно судить о размерном износе инструмента. Данный способ не лишен существенных недостатков. К ним необходимо отнести, во-первых, сложность практической реализации, связанную с необходимостью применения специальных конструкций инструмента с пневмоканалами, а также с обеспечением подачи воздуха при автоматической смене инструмента; во вторых, зависимость результатов измерения от точности и шероховатости поверхности «заслонки». Поэтому данный способ целесообразно применять только на отделочных операциях.

В ряде работ приведены описание и результаты испытаний системы непрерывного контроля износа инструмента при точении. Система основана на использовании дифференциального бесконтактного пневматического датчика, сопло которого расположено на державке резца в непосредственной близости от режущей пластины со стороны обработанной поверхности. Перед началом обработки давление в измерительной цепи балансируется таким образом, что нулевое показание регистрирующего прибора соответствует положению вершины резца, обеспечивающему получение требуемого диаметра детали.


Pис.31. Устройство для измерения радиального износа режущего инструмента:

1 — державка резца, 2 — опорная пластина, 3 — режущая пластина, 4 — измерительное сопло, 5 — пневмоканал, 6 — дроссель, 7 — индикатор, 8 — регулятор, 9 — фильтр, 10 — питающая сеть, 11 — уплотнитель.

По мере износа инструмента увеличивается зазор между соплом и обработанной поверхностью, что соответствует положительному рассогласованию измерительной системы. Предлагаемая система может быть использована а станках с адаптивным управлением и автоматической сменой инструментов.

Электромеханический метод обеспечивает измерение износа инструмента в рабочем пространстве станка с помощью контактных датчиков при установке суппорта в позицию, определяемую конструктивным расположением измерительного устройства. В большинстве случаев измерительные устройства размещаются непосредственно на станке и в период измерительного цикла станок работает в режиме координатно-измерительной машины. При этом методе датчик располагают на задней бабке токарного гидрокопировального станка или закрепляют на передней стенке коробки скоростей. В приведенных системах измерение износа производится при подводе инструмента к датчику. Датчик преобразует перемещение щупа, движущегося по инструменту, в электрический сигнал, а о величине износа судят по разности измеренных сигналов датчика до и после обработки.

Достоинством этого способа является отсутствие влияния условий обработки на результат измерений. Однако данный способ может быть использован далеко не на всех станках, поскольку наличие в рабочем пространстве станка дополнительного устройства снижает универсальность станка и уменьшает его надежность. Стружка, смазка и СОЖ в ряде случаев делают этот способ не пригодным. К тому же необходимо учесть, что из-за лишних перемещений, необходимых для контроля износа инструмента, снижается производительность станка.

Ультразвуковой метод обеспечивает диагностирование состояния режущего инструмента, основанное на измерении длины режущего лезвия, за счет определения времени прохождения ультразвуковой волной заданного расстояния. Зная скорость и время распространения ультразвука в среде, легко определить известный путь.

Ультразвуковые колебания в среде в виде импульса возбуждаются пьезоэлектрическим источником. Если эти импульсы наталкиваются на препятствие, то часть энергии излученной волны отражается и возвращается к источнику излучения в виде эхо-импульса. В этот момент времени пьезопреобразователь переходит из режима излучения в режим приема.

Время между передним фронтом передаваемого импульса и передним фронтом эхо-импульса является временем прохождением импульсом расстояния передатчик-отражатель-приемник, которое может быть измерено с точностью до 1 нс. Установлено, что методом ультразвукового контроля можно измерить разницу пути с точностью +-2 мкм.

б) Косвенные методы измерения износа режущего инструмента. В связи со сложностями использования в производственных условиях прямых методов определения состояния режущего инструмента, в нашей стране и за рубежом проводились и проводятся многочисленные работы, направленные на использование возможности оценки состояния инструмента по измерению различных параметров процессов, сопровождающих резание. При использовании косвенных методов датчиками принимаются сигналы, поступающие от определенных участков инструмента, машины, заготовки и содержащие информацию о размерах и скорости износа инструмента.

Измерение размеров заготовки. Существует достаточно большое количество способов косвенного измерения параметров в процессе обработки, основанных на измерении заготовки. При механическом косвенном измерении контроль размеров осуществляется с помощью щупов. Анализируются различные методы измерения деталей непосредственно на станке. Деталь может измеряться с помощью щупа, закрепленного в инструментальной головке, которая с помощью УЧПУ перемещается относительно детали. Этот метод требует значительных дополнительных затрат, а также высокой точности станка и его измерительной системы. Рассматриваются вопросы применения контактных датчиков, оснащенных щупами, на станках с УЧПУ типа CNC. Контактные датчики используются в цикле обработки, но не во время процесса резания. Использование такого способа на операциях настройки инструмента дает экономию времени до 95%.

Кроме механического способа измерения существует ряд других способов (пневматических, оптических, индуктивных, емкостных, фотоэлектрических, электронных) для определения размерных характеристик заготовки, которые могут использоваться и для косвенных измерений параметров износа инструмента. Но точность измеренных параметров износа невысокая, так как она зависит от ошибок при изготовлении элементов системы обработки, ошибок, вызванных упругими деформациями в системе обработки, погрешностей вследствие температурных деформаций и т.д. Возможно использование и лазерных датчиков для косвенного измерения износа или длины инструмента, так как они относятся к классу датчиков высшего качества, точности и надежности измеренных параметров заготовки.

Измерение шероховатостей обработанной поверхности. Шероховатость обработанной поверхности зависит от геометрических характеристик режущей части инструмента. Одной из таких характеристик является износ инструмента. Анализ показывает, что шероховатость трудно использовать в качестве контролируемого параметра в силу его нестабильности, т.е. работа такой системы будет мало надежной. В то же время измерение шероховатости характеризуется большой сложностью, требующей применения точного оборудования.

Измерение температуры резания и электрических характеристик зоны резания. Метод косвенного измерения параметров износа инструмента путем непрерывного или периодического измерения температуры резания в процессе обработки основывается на зависимости между температурой резания и параметрами износа инструмента для заданного сочетания материала заготовки и инструмента и для данных условий и режимов обработки.

В качестве критерия износа используется интенсивность тепловыделения в зоне резания. Считается, что одним из наиболее простых и надежных методов автоматического контроля износа инструментов в условиях малолюдной технологии является измерение теплового потока в инструменте, определяемого перепадом температур в двух точках корпуса инструмента в близи режущих кромок.

Существует устройство для непрерывного контроля тепловыделения инструмента в процессе обработки резанием. Твердосплавная режущая пластина впаивается в медную оправку, в теле которой имеется сквозное отверстие. Оправка с пластиной устанавливается с помощью изолированной прокладки или покрытия на резце. Через отверстие в оправке в процессе обработки непрерывно протекает вода, играющая роль теплоносителя.

В период изнашивания режущей кромки твердосплавной пластины разность температур входящего и выходящего потоков воды непрерывно возрастает и достигает своего максимального значения при полном износе пластины. Разность температур потоков воды измеряется мостовым методом непрерывно в процессе обработки. Недостатками метода является: малая точность, необходимость специального инструмента.

Измерение Т.Э.Д.С. (термо-электродвижущей силы резания) позволяет получить информацию из зоны резания о состоянии режущего инструмента непосредственно путем измерения Т.Э.Д.С., генерируемой в зоне скользящего контакта режущего инструмента с обрабатываемой деталью. Существуют результаты при исследовании влияния технологических режимов, а также износа инструмента на параметры Т.Э.Д.С. (постоянную и переменную составляющие), интенсивность колебаний в различных частотных диапазонах, измеренные методом естественной термопары. Показано, что износ инструмента, в основном, влияет на переменную составляющую Т.Э.Д.С.

Для измерения ее величины необходимы токосъемник и изолирование режущего инструмента от станка, что в реальных условиях эксплуатации вызывает ряд дополнительных трудностей. Надо отметить и тот факт, что в литературе нет строгих зависимостей между термоэлектрическими явлениями и износом режущего инструмента.

Виброакустические измерения. Ряд исследований посвящен определению зависимости между вибрациями станков и износом инструмента. Все работы в этом направлении можно разделить на 2группы:

  1. Использующие в качестве сигнала волны акустической эмиссии, колебания генерируемые в зоне резания, в диапазоне частот, больших 100 КГц;
  2. Использующие в качестве сигнала параметры колебаний технологической системы и колебаний, генерируемых в зоне резания в диапазоне от 20 Гц до 60 КГц, включающем звуковой диапазон.

При исследовании колебаний технологической системы станка с износом инструмента связывают и соотношение между высокочастотными и низкочастотными колебаниями технологической системы.

При исследовании сигналов акустической эмиссии используют спектральный анализ, интегральные характеристики, а также амплитудный анализ сигналов.

Вибрационный метод, основан на регистрации характеристик вибрации инструмента в процессе обработки. Предлагается разлагать виброакустический сигнал на низкочастотные и высокочастотные составляющие, по соотношению которых судят об износе инструмента.

Судить о достоинствах и недостатках данного метода сложно, так как в разных источниках приводятся самые разные данные по распределению спектра вибраций и, соответственно, предлагается использовать различные его участки для диагностирования состояния режущего инструмента.

Интенсивность высокочастотных волн напряжений (полоса частот обычно 200-1200 КГц) может быть использовано в качестве диагностического сигнала о состоянии инструмента, обрабатываемости материала, и для оптимизации скорости резания и геометрии инструмента. Основным недостатком метода является то, что датчик для регистрации процессов акустической эмиссии необходимо располагать непосредственной близости от зоны резания. Во всех публикациях отмечено, что датчик наклеивался непосредственно на резец, т.к. даже неподвижный стык ослабляет регистрируемый сигнал более, чем в 10 раз.

Силовые измерения. Одним из наиболее известных косвенных способов контроля состояния режущего инструмента является способ, основанный на измерении сил резания и крутящего момента.

Сила резания является наиболее информативным параметром, характеризующим непосредственно взаимодействие режущего инструмента и детали. Дело в том, что уже давно было замечено возрастание составляющих сил резания с ростом фаски износа инструмента по задней грани. Если измерять степень затупления резца шириной фаски износа по задней грани, то все составляющие силы резания растут.

Поскольку о величине сил резания судят на основании измерения деформаций элементов технологической системы, нагруженных этими силами, то предпринимались попытки измерять деформации элементов, достаточно удаленных от зоны резания. Это делалось для того, чтобы не снижать универсальность станков и упростить конструкцию динамометрической системы. Но в этом случае не удается избежать конструктивных сложностей.

С изменением износа режущего инструмента изменяется сила резания, что приводит к изменению крутящего момента в процессе резания. Поэтому регистрация крутящего момента может служить параметром по которому можно оценить износ, поломку или целостность инструмента. В качестве контролируемого, параметра предлагается использовать электрический ток в цепи привода подачи и в электродвигателе главного привода, который пропорционален крутящему моменту. Отмечается запаздывание токового сигнала на 40-80 мс от сигнала датчика в трехкомпонентном резцедержателе при ступенчатых изменениях глубины резания. Поэтому такой сигнал может быть использован для контроля поломок инструмента при черновых операциях.

Измерение мощности резания. В результате изменения крутящего момента на валу двигателя вследствие изменения состояния режущего инструмента изменяется его потребляемая мощность. Поэтому регистрация колебания потребляемой из сети мощности приводными электродвигателями может служить параметром, по которому можно оценить износ режущего инструмента. Такой метод измерения является одним из наиболее простых для контроля состояния режущего инструмента в процессе резания. К достоинствам данного способа контроля следует отнести его простоту, невысокую стоимость, доступность информативного параметра, отсутствие существенной модернизации оборудования.

С помощью электронных устройств контроль целостности инструмента может осуществляться путем измерения мощности, развиваемой электродвигателем. Ограничением для использования таких устройств являются случаи обработки инструментами малого диаметра, при которых мощность, развиваемая приводным электродвигателем, практически не отличается от мощности холостого хода.

Другой существенный недостаток способа заключается в том, что датчики, следящие за величиной крутящего момента и мощностью, развиваемой электродвигателем, недостаточно эффективны, так как изменение крутящего момента и мощности происходит недостаточно быстро.

Устройство контроля состояния инструмента по току электродвигателя главного привода позволяет зафиксировать износ инструмента при превышении уровня тока, например на 20%, и поломку инструмента при его возрастании на 50%, выдавая команду на остановку станка.


| Содержание | Глава 8 >>

www.texnologia.ru

причины, виды, все что стоит знать

Неверно подобранные параметры давления в шинах или полное отсутствие контроля за этим показателем могут привести к неравномерному износу покрышек. Это чревато для автомобилей, владельцы которых не пользуются манометром давления в шинах.

Уровень износа шин ухудшается с увеличением их пробега. В свою очередь техническое состояние покрышек влияет на эксплуатационные и ездовые характеристики транспортного средства. Крайне важно следить за равномерностью износа, уровнем давления в шинах, остаточной высотой протектора по сравнению с допустимой. Кроме того, перегруз автомобиля сверх норм, установленных по техническим характеристикам, также способствует износу шин, в том числе неравномерному. Именно поэтому покрышки для спецтехники чаще всего бывают неравномерно изношены и их чаще меняют владельцы автомобилей.

Контроль над равномерностью и преждевременностью износа шин относится к комплексным задачам. В первую очередь решение этой задачи связано с умением водителя визуально определять степень и равномерность износа покрышек. Отклонения от нормы характеризуют различные проблемы с автомобилем, вплоть до нарушения геометрии или неисправности ходовой части.

Регулярный осмотр шин, проверка давления манометром обеспечат необходимой информацией, достаточной для своевременного принятия решения и предотвращения проблемы. А проблемы, к которым приводит неравномерный износ или отсутствие контроля за давлением в шинах, весьма серьезны, вплоть до взрыва покрышки и аварийной ситуации на дорогах.

Состояние покрышек влияет не только на ездовые характеристики, то есть управляемость, динамику, но и на потребление топлива. Особенно ярко последнее проявляется на грузовых автомобилях и спецтехнике, водители которых допускают перегруз и неравномерное изнашивание шин.

Виды износа шин

Шины изнашиваются по-разному в зависимости от колес. Ведущие колеса изнашивают покрышки в центральной части, которая отвечает за передачу момента вращения колеса дорожному полотну. Управляемые колеса в большей мере подвержены боковым перегрузкам и поэтому шины изнашиваются по краям. Автомобили с передними ведущими колесами, которые также являются управляющими, получают эффект суммирования износа, выражающийся в равномерном износе шин по центру и бокам.

Существует односторонний износ, причин появления которого может быть несколько. В первую очередь односторонний износ вызывается нарушением геометрии подвески. «Лечится» односторонний износ проверкой развала-схождения. В этом случае, больший износ внешней стороны шины вызывается положительным развалом колес, а износ внутренней части — отрицательным. Также односторонний износ шин появляется в результате агрессивного прохождения поворотов. Следует регулярно проверять развал-схождение колес, выработать оптимальный режим езды и использовать манометр давления в шинах.

Купить манометр для измерения давления в шинах необходимо также для того, чтобы не допускать двустороннего или центрального износа шин. В первом случае виновником является низкое давление (ниже нормы), а во втором — высокое (шина перекачана). Также двусторонний износ шин вызывает перегруз автомобиля.

Износ шин пятнами по всей окружности связан с дисбалансом и характерен для управляемых колес. Причинами такого состояния шин бывают нарушение округлости диска, неисправности подвески и так далее. Регулярный осмотр шин и немедленное решение проблемы поможет избежать негативных последствий в дальнейшем.

Торможение с блокировкой колес приводит к проплешинам на колесах — локальному износу шин.

Аномальное давление в шинах приводит к ухудшению ездовых качеств. Слишком низкое давление — шина быстрее изнашивается по краям, высокое — износ центральной части. Особенно ярко это проявляется на грузовых автомобилях, которые часто перегружают.

Еще одним параметром, на который следует обращать внимание, это минимальная глубина протектора шины. Для разных категорий транспорта он также отличается. К примеру, для грузовиков массой свыше 3,5 тонны — минимальная глубина протектора шины составляет 1 мм, а для легковых автомобилей — 1,6 мм.

При этом следует помнить, что идеальной шины не существует. Любой производитель ищет компромисс между разными параметрами — безопасность, долговечность, надежность, ездовые характеристики. Задачей владельца является контроль за состоянием шин, визуальное наблюдение и периодическое измерение давления манометром.

tdrustorg.com

Как определить оставшийся срок службы (остаточный ресурс) аккумуляторной батареи (АКБ)?

Чтобы система бесперебойного питания не подвела в самый неподходящий момент, необходимо, чтобы все аккумуляторные батареи были в рабочем состоянии. Но как их проверить? Как убедиться, что установленные АКБ ещё не исчерпали свой остаточный ресурс? Как правильно оценить их оставшийся срок службы?

Строго говоря, самый правильный ответ вопрос, поставленный в такой форме – «никак». Ни один из приборов и методов не позволяет дать точный прогноз того, сколько еще проработает батарея и в какой именно момент она выйдет из строя. Причем касается это как обслуживаемых батарей (хотя в их отношении диапазон принимаемых мер несколько шире), так и необслуживаемых. При этом по всему миру обслуживаемые батареи используются все меньше, в то время как популярность необслуживаемых АКБ растет практически во всех областях применения.

Методом полного заряда/разряда батареи можно определить остаточную емкость аккумулятора в ампер-часах. Это достоверный метод, но даже он при однократном проведении не даст информации о том, сколько еще проработает батарея. Составить прогноз «времени дожития» можно только в том случае, если измерения проводятся на регулярной основе, их результаты сопоставляются между собой – т. е. оценивается динамика изменений. Однако полный заряд/разряд – процедура весьма продолжительная, и проводить ее регулярно (особенно при значительном количестве батарей) вряд ли возможно.

Однократный краткосрочный тест тем более не дает достоверной информации об остаточном ресурсе. Говорить о точном определении остаточной емкости в этом случае вообще не приходится – слишком разные существуют варианты аккумуляторов, чтобы существовала единая методика определения этого параметра. Можно измерить напряжение, но как сделать выводы на основе этих показаний, если уже частично деградировавший элемент выдает такое же напряжение, что и соседние? Возникает вопрос, можно ли вообще что-либо сказать о текущем состоянии АКБ при помощи быстрых измерений, или остается примириться с тем, что со временем, неизвестно в какой момент батарея выйдет из строя и ее придется менять? А ведь последствия такого события могут оказаться очень тяжелыми. Для ряда объектов: ЦОДов, подстанций, аэропортов, предприятий нефтегазовой отрасли, энергетики, медицинских учреждений и других, работа которых должна быть бесперебойной – подобные аварии просто неприемлемы, их необходимо предотвращать, а не устранять последствия.

Существует несколько базовых стратегий в работе с АКБ:

  1. Менять батарею только тогда, когда она выйдет из строя или полностью утратит емкость. Средства на проверку состояния батарей не затрачиваются, однако весь риск неблагоприятных последствий в случае сбоя ложится на владельца объекта или предприятия. Потери от одного сбоя могут многократно превысить всю «экономию» на тестировании батарей.

  2. Менять батареи по истечении определенного времени эксплуатации, независимо от их состояния. Средства на проверочные мероприятия также не затрачиваются, однако остается риск сбоя, если батарея утратит рабочие свойства раньше ожидаемого срока. Кроме того, качественные батареи часто могут работать продолжительное время и после того, как заявленный производителем срок службы (гарантийный период) истек. При таком подходе даже исправные батареи будут изыматься из эксплуатации, вызывая неоправданный рост расходов.

  3. Проводить регулярное тестирование АКБ, идентифицируя батареи, которые демонстрируют начало деградации. Им заблаговременно заказывается замена, она производится тогда, когда скорость деградации увеличится, но до наступления сбоя дело не доходит.

Наиболее экономически целесообразный подход, используемый сегодня в Европе и США состоит в том, чтобы при помощи тестов, не занимающих много времени и не требующих больших затрат, регулярно (раз в квартал, полгода, год) измерять доступные параметры, документировать результаты, сопоставлять их и отслеживать ситуацию в динамике – каждый блок, каждую батарею. В этом случае по любой из батарей можно заметить момент, когда началась деградация. Пока процесс развивается медленно, за ним можно просто следить, продолжая эксплуатацию, и заменить АКБ тогда, когда свой основной ресурс она выработала, но еще не пришла в полную негодность. Фактически, это скорее организационные меры, чем технические – комплекс мероприятий, нацеленный на максимально полное использование ресурса батарей, при том, что риск аварий и, соответственно, негативных последствий минимизируется.

Как определить оставшийся срок службы АКБ исходя из внутреннего сопротивления?

Деградации подвержены любые батареи. Причины могут быть разными (повышенные температуры, истечение электролита, сульфатация в результате многократных перезарядок, понижение нагрузки и сеточная коррозия – в зависимости от типа и модели АКБ), но в любом случае это отражается на внутреннем сопротивлении элементов батареи. У штатно работающих батарей со временем из-за естественного износа внутреннее сопротивление начинает расти. Когда отклонение от базового уровня превышает 25%, батарею пора заменить (у некоторых батарей пороговый уровень выше – отклонение порядка 50% – но лучше проверить это значение по спецификациям производителя батареи). Существенное отклонение об нормы в меньшую сторону свидетельствует о явной неисправности, такую батарею необходимо заменить независимо от срока ее использования.

Строго говоря, полный импеданс включает в себя внутреннее сопротивление, индуктивную и реактивную составляющую. Однако с технологической точки зрения для оценки АКБ достаточно измерять только активную составляющую – внутреннее сопротивление адекватно отражает рабочее состояние батареи. Это вполне надежный индикатор деградации, к тому же на его измерение требуется всего несколько секунд. Подобные тесты не требуют лабораторной точности, но важно проводить их регулярно и сопоставлять результаты, полученные в разное время. По этому критерию можно быстро определить, годна батарея к дальнейшему использованию или нет. Для подобных измерений существует не так много приборов. Одни из самых популярных – семейство тестеров аккумуляторных батарей Fluke BT500 (модели BT510, BT520 и BT521).

Чтобы измерить внутреннее сопротивление тут используется 2 щупа. Приборы подают малый переменный ток, имеющий частоту 1000 Гц. Сила тока настолько мала, а частота подобрана таким образом, что измерение можно проводить прямо в ходе нагрузки, на запитываемое оборудование это никак не повлияет. Можно проводить тесты и без нагрузки. Прибор проводит измерение напряжения, производит расчет сопротивления и выводит результат на экран.

Поскольку внутреннее сопротивление исчисляется в миллиомах, для измерения используется 4-проводное подключение Кельвина, в отечественной электротехнической литературе более известное под названием двойного измерительного моста Томсона. 4 точки подключения обеспечиваются за счет конструкции щупов: каждый из них имеет двухконтактный наконечник, центральный контакт подпружинен и при надавливании утапливается внутрь. В результате каждый щуп соприкасается с поверхностью двумя контактами, реализуя 4-проводную схему подключения и обеспечивая более точное измерение внутреннего сопротивления батареи.

В зависимости от модели прибора и доступных аксессуаров возможно одновременное определение температуры на отрицательной клемме аккумуляторной батареи – для этого используется выносной щуп BTL21 со встроенным ИК-датчиком (см. таблицу «Функции и аксессуары», комплектация зависит от модели прибора). Все измерение занимает 4 секунды. Результаты выводятся на ЖК-дисплей тестера, сохраняются в памяти для последующей загрузки на ПК через порт USB и подготовки отчета при помощи входящего в комплект программного обеспечения.

Тесты проводятся быстро не только за счет скорости измерения самого прибора, но и благодаря наличию удобных щупов, к которым предусмотрены удлинители различного размера. Результаты можно не просто сохранять (в том числе автоматически), но и подразделять на группы в соответствии с количеством блоков и батарей в них, чтобы информация была представлена в четко структурированном виде. Скриншот показывает экран прибора при последовательном измерении: три батареи из 32 уже протестированы, их результаты сохранены, по четвертой выполняются измерения (результаты на экране) и будут сохранены по нажатию кнопки Save, остальные ячейки пусты для последующих измерений.

Затраты времени на измерительные процедуры для всех 100% аккумуляторных батарей на объекте не выходят за рамки разумного, в результате сопоставление полученных в разное время данных позволит определить, в каких батареях деградация только началась, а в каких достигла уровня, когда их необходимо заменить, не дожидаясь фатального сбоя.

При массовых измерениях наконечники щупов изнашиваются, но все компоненты и измерительные провода могут быть своевременно заменены на аналогичные. Можно заменять только наконечники с подпружиненными контактами. При замене тестового щупа необходимо провести калибровку нуля прибора, для этого в комплекте предусмотрена калибровочная пластина (кассета сопротивлений). Операция выполняется самим пользователем (в отличие от поверки, которая выполняется в сертифицированной организации. Приборы Fluke BT500 внесены в Государственный реестр средств измерений, на них есть методика поверки и сертификаты установленного образца. Межповерочный интервал – 1 год).
 

Можно изначально держать в запасе дополнительный комплект щупов, а также измерительные провода для режима мультиметра и (в зависимости от модели) токовые клещи. Эти аксессуары позволят дополнить измерения внутреннего сопротивления другими тестовыми функциями. Возможна оценка тока пульсации (присутствие переменной составляющей в постоянном напряжении более 5% может служить симптомом – высокое значение пульсации приводит к перегреву и потере энергии). Можно отслеживать падение напряжения при разряде (измерения проводятся многократно в ходе процесса разрядки).

Сравнительные возможности тестеров АКБ серии Fluke BT 500

 

Функции и аксессуары

Fluke BT510

Fluke BT520

Fluke BT521

Измерение внутреннего сопротивления (активной составляющей, мОм)

Измерение напряжения батареи

Многократное измерение напряжения в ходе разрядки

Измерение пульсирующего напряжения (переменная составляющая в постоянном напряжении)

Температура отрицательного полюса АКБ

 

 

Режим мультиметра

Режим однократных и последовательных измерений

Задание пороговых значений

Функция автоматического сохранения измерений

Просмотр памяти

Беспроводная связь

 

 

Интерактивный тестовый зонд BTL20 с ЖК-дисплеем и динамиком, длинные и короткие удлинители, без датчика температуры

 

 

Интерактивный тестовый зонд BTL21 с ЖК-дисплеем и динамиком, длинные и короткие удлинители, ИК-датчик температуры

 

 

Токовые клещи i420 переменного и постоянного тока

 

 

Калибровочная пластина (кассета сопротивлений)

Необходимо подчеркнуть – приборы Fluke BT500 не дают информацию об остаточной емкости батарей, в результатах не фигурируют ампер-часы. Принципиальная позиция производителя состоит в том, что точно определить емкость можно только при полном заряде/разряде АКБ, а при быстром измерении точно сделать это нельзя в принципе, поскольку конструкции батарей и проходящие в них физико-химические процессы неодинаковы. Внутреннее сопротивление напрямую от остаточной емкости не зависит. Однако оно служит надежным критерием, позволяющим отличить батареи, годные к дальнейшему использованию, от тех, которые необходимо заменить. При регулярном тестировании риск сбоя сводится к минимуму, а на объекте обеспечивается бесперебойное функционирование систем, в которых используются АКБ.

Стандарты проверки аккумуляторных батарей

Существует несколько стандартов, регламентирующих процедуры проверки АКБ в зависимости от их типа (IEEE 450 и IEEE 1188 для стационарных свинцово-кислотных батарей, IEEE 1106 для никель-кадмиевых, есть и другие), но в основных положениях они сходятся:

  1. При первоначальной установке батарей необходимо произвести испытания на разряд (проверка емкости батарей). Их может выполнять изготовитель на производственной площадке, предоставляя затем заказчику документацию, либо приемочные испытания проводятся на объекте. Чем детальнее предоставит информацию по батареям производитель, тем лучше – с этими данными можно будет сопоставлять результаты измерений, проведенных на различных этапах эксплуатации.

  2. В тот же период первоначальной установки проводится тестирование внутреннего сопротивления батарей, чтобы определить их базовые параметры. Данные фиксируются для каждой батареи, в каждом блоке, и хранятся в виде сводных отчетов для будущего сопоставления.

  3. Процедуры 1 и 2 необходимо повторять не реже 1 раза в 2 года для большинства систем, охватываемых гарантией – как правило, это одно из условий для продолжения действия гарантии.

  4. Для большинства АКБ тестирование внутреннего сопротивления следует проводить не реже, чем раз в квартал. В некоторых случаях, если так предусмотрено производителем, батареи проверяются по годичному циклу, но для большинства моделей и типов проверка имеет квартальный график. На объектах, работа которых особо критична, может быть принят свой внутренний регламент, предусматривающий тестирование чаще, каждые 1-2 месяца.

  5. В графике проверок учитывается заявленный производителем полный срок службы батарей: измерения должны проводиться как минимум по истечении каждых 25% срока службы АКБ.

  1. Если батарея выработала 85% от ожидаемого срока службы, необходимо не реже раза в год подвергать ее испытанию на остаточную емкость. С такой же периодичностью тест необходимо проводить, если емкость упала ниже 90% от заявленного производителем уровня (или разница в показаниях между предыдущими измерениями составила более 10%).

  2. Если проверка внутреннего сопротивления продемонстрировала большое расхождение с предыдущими результатами измерений, рекомендуется провести проверку остаточной емкости. При резком падении внутреннего сопротивления или превышении базового значения более чем на 25% батарею следует заменить.

  3. Результаты измерений необходимо сохранять в четком, упорядоченном виде. По отчетам отслеживается состояние каждой батареи, и если на протяжении последних измерений она демонстрирует признаки ускоряющейся деградации, АКБ подлежит замене. Грамотное ведение отчетов позволяет заранее заказать нужные наименования в нужном количестве, чтобы произвести замену вовремя.

Выводы

За состоянием аккумуляторных батарей необходимо следить. Делать это быстро и при этом получать содержательную информацию об остаточном ресурсе АКБ помогут специальные приборы, способные измерять внутреннее сопротивление, такие как семейство тестеров Fluke BT500.

См. также:

Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.

skomplekt.com

Способ контроля износа узлов трения

 

Сущность изобретения: в жидкой смазке с частицами износа размещают измерительный преобразователь, воздействуют на нее электрическим полем и перемешивают. С момента прекращения перемешивания в течение времени оседания частиц износа измеряют информативный параметр, фиксируя в течение этого времени изменение его величины. По характеру информативного параметра судят о дисперсном составе частиц износа. Измерительный преобразователь может быть помещен в верхней или в нижней части жидкой смазки, а дисперсный состав частиц износа, при этом определяют по снижению или по росту величины информативного параметра соответственно. Определяют также концентрацию частиц износа в жидкой смазке. Износ узлов трения контролируют с учетом дисперсного состава и концентрации частиц износа в жидкой смазке. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технической диагностике механизмом и машин, работающих в жидкой системе смазки, и может быть использовано для анализа содержания ферромагнитных частиц в работающих маслах.

Известен способ контроля износа узлов трения, работающих в жидкой системе смазки, основанный на определении концентрации частиц износа и дисперсного состава их путем дифференциальной фильтрации пробы масла через многослойный фильтр с последующим измерением абсолютной и относительной величин воздействия магнитного поля на фильтрующий материал в местах протекания через него масла, при этом о количестве частиц износа в масле (концентрации) судят по воздействию магнитного поля на все слои фильтрующего материала, а по распределению частиц между слоями фильтрующего материала судят о их дисперсности [1] По концентрации частиц износа в масле определяют степень износа узлов трения, а по анализу дисперсного состава и характере износа. Так, мелкие частицы характеризуют нормальный износ, а появление крупных и очень крупных частиц свидетельствует о наличии дефектов в узлах трения. Возможность оценки технического состояния по двум диагностическим характеристикам повышает достоверность диагностики механизмов и машин. Однако известный способ контроля износа узлов трения в силу необходимости фильтрации масла с последующей расшифровкой информации, записанной в виде отложений на фильтрующем материале, обладает высокой трудоемкостью. Известны также способы контроля износа узлов трения, заключающиеся в том, что на жидкую смазку воздействуют электрическим полем и измеряют величину информативного параметра с использованием магнитного [2] вихретокового [3] или электроемкостного [4] преобразователей, помещенных в жидкую смазку, определяют концентрацию ферромагнитных частиц износа в жидкой смазке, с учетом которой и контролируют износ узлов трения. Обеспечивая оперативность и достаточную точность определения концентрация частиц в жидкой смазке, известные способы не дают информации о дисперсном составе, что снижает точность контроля износа узлов трения. Наиболее близким к предлагаемому является известный способ контроля износа узлов трения, работающих в жидкой системе смазки, заключающийся в том, что на жидкую смазку воздействуют электрическим полем, по измеряемым с помощью помещенного в жидкую смазку магнитного преобразователя информативным параметрам определяют концентрацию и дисперсный состав частиц износа в жидкой смазке, с учетом которых контролируют износ узлов трения, при этом концентрацию частиц износа определяют по изменению выходной частоты переменного тока именительной индуктивной катушки, а дисперсный состав путем изменения частоты в заданном диапазоне и определения частоты тока с минимальной амплитудой в дополнительной катушке [5] Контроль износа узлов трения эти способом осуществляется с более высокой точностью, однако для своей реализации требует более сложного аппаратурного сопровождения для измерения нескольких, не связанных между собой, информативных параметров. Кроме того, этот способ применим лишь с использованием магнитного преобразователя. Задачей изобретения является обеспечение оперативного определения дисперсного состава для обнаружения появления крупных частиц износа, характеризующих нарушение нормального функционирования узлов трения по одному информативному параметру, использующемуся для определения концентрации частиц износа в жидкой смазке. Задача достигается тем, что в жидкой смазке с частицами износа размещают измерительный преобразователь и воздействуют на нее электрическим полем, в состоянии покоя жидкой смазки измеряют информативный параметр измерительного преобразователя, определяют концентрацию и дисперсный состав частиц износа в жидкой смазке, с учетом которых контролируют износ узлов трения, и, согласно изобретению, перед измерением информативного параметра в состоянии покоя жидкой смазки ее перемешивают и измеряют информативный параметр, по величине которого определяют концентрацию частиц износа, а измерение информативного параметра в состоянии покоя жидкой смазки проводят с момента прекращения перемешивания в течение времени оседания частиц износа. Измерение информативного параметра в состоянии покоя жидкой смазки проводят с момента прекращения перемешивания в течение времени оседания частиц износа и фиксируют в течение того времени изменение величины информативного параметра, по которому судят о дисперсном составе частиц износа. Задача достигается также тем, что измерительный преобразователь помещают в верхней части жидкой смазки, а дисперсный состав определяют по снижению величины информативного параметра. Задача достигается тем, что измерительный преобразователь помещают в нижней части жидкой смазки, а дисперсный состав определяют по росту величины информативного параметра. Достижение поставленной задачи обусловлено тем, что две характеристики частиц износа концентрация и дисперсный состав оцениваются с помощью одного измеряемого информативного параметра, характеризующего свойства жидкой смазки, находящейся под воздействием электрического поля. При этом величина информативного параметра, измеряемого в момент подвижного состояния жидкой смазки, когда частицы износа находятся во взвешенном состоянии, характеризует их концентрацию. При задании жидкой смазке состояния покоя взвешенные частицы износа начинают оседать, изменяя концентрацию частиц износа в зоне измерительного преобразования в верхней части жидкой смазки уменьшаться и увеличиваться в нижней части. В результате этого величина информативного параметра изменяется пропорционально скорости оседания частиц износа. Поскольку скорость оседания частиц износа зависит от их размеров массы, то по темпу изменения информативного параметра модно судить о дисперсном составе частиц износа в жидкой смазке. Таким образом, по одному информативному параметру можно определять две характеристики частиц износа. Благодаря чему контроль износа узлов трения может осуществляться более простыми средствами. Поскольку для оценки характеристик частиц износа достаточно одного информативного параметра, то в предлагаемом способе могут использоваться известные магнитные вихретоковые или электроемкостные измерительные преобразователи. На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 графики изменения информативного параметра жидкой смазки в состоянии покоя с различным дисперсным составом частиц износа. Устройство для реализации предложенного способа содержит емкость 1, в которой находится жидкая смазка 2 и погруженный в нее измерительный преобразователь 3, в качестве которого может быть использован магнитный, вихретоковый или электроемкостной преобразователь. Преобразователь 3 подключен к блоку питания 4 и через блок обработки сигнала 5 к регистрирующему устройству 6. В случае использования магнитного или вихретокового преобразователя емкость 1 выполняют из немагнитного материала. Емкость 1 может быть подключена к трубопроводу циркуляции жидкой смазки с возможностью отключения циркуляции /не показано/. В качестве емкости 1 может использоваться также и масляный бак системы смазки или картер контролируемого узла трения /не показаны/. Преобразователь 3 может быть размещен либо в верхней /фиг. 1/, либо в нижней части емкости 1 /не показано/. Способ реализуется следующим образом. Емкость 1 заполняют жидкой смазкой (пробой масла) из работающего узла трения, после чего взбалтывают, если емкость не подключена к системе смазки или в процессе заполнения не достигнуто равномерного распределения и взвешенного состояния частиц износа. Измерительный преобразователь 3 подключают к блоку питания 4 и с регистрирующего устройства 6, подключенного к блоку обработки сигнала 5, считывают показания информативного параметра, характеризующего содержание (концентрацию) частиц износа в жидкой смазке. После этого жидкой смазке 2 задают состояние покоя, емкость 1 устанавливают неподвижно либо отключают ее от системы циркуляции, или останавливают работающий узел трения. При отсутствии принудительного движения жидкой смазки частицы износа в ней начинают постепенно оседать. Если преобразователь 3 размещен в верхней части, то по мере оседания частиц износа их количество в зоне преобразователя будет уменьшаться, соответственно будет уменьшаться и величина информативного параметра на регистрирующем устройстве 6. Если преобразователь 3 размещен в нижней части, то в зоне преобразователя количество частиц износа по мере их оседания будет увеличиваться и, соответственно, будет увеличиваться величина информативного параметра. Поскольку крупные частицы износа оседают быстрее, виду их большой массы, то их удаление /в одном варианте/ или приближение /в другом варианте/ к измерительному преобразователю будет вызывать более значительное изменение информативного параметра, т.е. по скорости оседания частиц износа соответственно темпу изменения информативного параметра можно судить о дисперсном составе частиц износа в жидкой смазке. По величине информативного параметра контролируется концентрация частиц износа в жидкой смазке, по которой судят о величине износа узлов трения, используя предварительно определенные зависимости концентрации частиц износа и наработки узла трения. При достижении определенного уровня концентрации частиц износа, может быть сделан вывод о необходимости остановки работы узла трения. Вместе с тем, в работе узла трения возможны отклонения от нормального функционирования схватывание, заедание или разрушение трущихся деталей, в результате которых в жидкой смазке появляются крупные частицы. Вначале они не могут существенно изменять концентрацию частиц износа в жидкой смазке, поэтому контроль работы узла по концентрации частиц износа не позволяет своевременно выявить начальную стадию отклонения от нормального функционирования узла трения. В этой связи определение дисперсного состава частиц износа является необходимым. Так, если скорость оседания частиц износа находится в заданном пределе, то это свидетельствует о нормальном функционировании узла трения. Если же скорость оседания частиц износа превышает заданный предел, то это свидетельствует с попадании в жидкую смазку крупных частиц, сигнализирующих о нарушении нормального функционирования узла трения и о необходимости его остановки и выявления причин нарушения. Контроль износа узлов трения может проводиться периодически, по мере отбора проб жидкой смазки, или непрерывно с кратковременным отключением циркуляции масла через емкость 1 на период определения скорости оседания частиц износа. Пример использования. Способ контроля износа узлов терния использован для контроля износа узлов трения дизельного двигателя при работе его в стендовых условиях при ускоренных испытаниях в объеме 200 часов. В качестве измерительного преобразователя применялся вихретоковый преобразователь, запитываемый от генератора синусоидальных колебаний с частотой 5 кГц. Забор проб масла осуществлялся через каждые 10 часов работы двигателя на режиме нагружения. Измерение концентрации частиц износа в смазочном масле осуществлялось с использованием измерительного прибора, прокалиброванного по эталонным отметкам с известным содержанием частиц износа в масле. Величина информативного параметра, характеризующего концентрацию частиц износа при нормальном функционировании двигателя, составляла 2,0 3,0 ед. Время одного измерения составляет 5 10 сек. При зарождении дефекта в двигателе перед отказом двигателя из-за нарушения одного из сопряжений «алюминий-чугун» величина информативного параметра увеличилась до 13,0 ед. Увеличение диагностического сигнала более чем в 5 раз подтвердило хорошую чувствительность вихретокового преобразователя на резкое изменение концентрации частиц износа с смазочном масле. При измерении дисперсного состава частиц износа при нормальном функционировании двигателя изменение величины информативного параметра /фиг. 2, график «а»/ за период от начала изменения сигнала до его стабилизации 20 — 25 мин составило 20% при этом за первые 5 мин изменение сигнала составило 10% Перед отказом двигателя при зарождении дефекта изменение величины информативного параметра / фиг 2, график «б»/ за первые 5 мин составило 60% за следующие 5 мин 20% и за оставшиеся 20-25 мин еще на 20% Таким образом, информация, характеризующая резкое изменение дисперсного состава частиц износа, а именно появление крупных частиц, т.е. частиц размером, превышающим размеры частиц, образующихся при штатном функционировании узла трения, получается за первые 5 мин измерения.

Формула изобретения

1. Способ контроля износа узлов трения, работающих в жидкой системе смазки, заключающийся в том, что в жидкой смазке с частицами износа размещают измерительный преобразователь, воздействуют на жидкую смазку электрическим полем и в состоянии покоя жидкой смазки измеряют информативный параметр измерительного преобразователя, определяют концентрацию и дисперсный состав частиц износа в жидкой смазке, с учетом которых контролируют износ узлов трения, отличающийся тем, что перед измерением информативного параметра в состоянии покоя жидкой смазки ее перемешивают и измеряют информативный параметр, по величине которого определяют концентрацию частиц износа, а измерение информативного параметра в состоянии покоя жидкой смазки проводят с момента прекращения перемешивания в течение времени оседания частиц износа, фиксируя в течение этого времени изменение величины информативного параметра, по характеру которого судят о дисперсном составе частиц износа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерительный преобразователь помещают в верхней части жидкой смазки, а дисперсный состав определяют по снижению величины информативного параметра. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерительный преобразователь помещают в нижней части жидкой смазки, а дисперсный состав определяют по росту величины информативного параметра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

findpatent.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *