Введение 6
1 Ультразвуковые колебания и типы волн 8
1.1 Распространение ультразвука 11
1.2 Свойства ультразвука 12
1.3 Акустический тракт 20
1.4 Методы ультразвуковой дефектоскопии и их применение 21
2 Ультразвуковой способ определения внутренних механических напряжений в
конструкционных материалах 27
2.1 Принцип построения и работы установки по определению внутренних
механических напряжений в конструкционных материалах 30
2.2 Принцип работы установки по определению внутренних механических
напряжений в конструкционных материалах 31
2.3 Сложение эхо сигналов, отражённых от частиц 32
3 Модернизация устройства по определению внутренних локальных
напряжений в конструкционных материалах 40
3.1 Разработка и изготовление импульсного генератора 40
3.2 Разработка и изготовление широкополосного усилителя 43
3.3 Разработка и изготовление осциллограф 46
4. Проведение и обработка экспериментальных исследований 47
4.1 Измерение фокусного расстояния акустической линзы 47
4.2 Проведение опытов с образцом 51
5 Технико-экономические расчеты 58
5.1 Выбор базы для сравнения 58
5.2 Расчет комплексного показателя технического уровня (КПТУ) 60
5.3 Расчет себестоимости и эксплуатации нового изделия 64
5.4 Расчет затрат на приобретение и эксплуатацию базового изделия 72
5.5 Расчет экономического эффекта 72
5.6 Расчет интегрального показателя качества 72
5.7 Обобщение результатов 74
6 Безопасность жизнедеятельности 75
6.1 Требования к специалистам по неразрушающему контролю 75
6.2 Мероприятия по снижению воздействия вредных факторов 76
6.3 Ответственность за нарушение требований по охране труда 78
Список использованных источников 80
Особо актуальной проблемой на горнодобывающих предприятиях является безаварийное использование воспроизводительных и дорогих машин. Значительные финансовые потери на ремонтах и упущенную прибыль влекут отказы работы горных машин и комплексов, обусловленные разрушением элементов их металлоконструкций.
Главными качествами, определяющими показатели качества горных машин, являются надежность и долговечность. При низких значениях этих показателей все остальные высокие показатели качества - производительность, экономичность и др. - или не могут быть реализованы, или вообще не имеют смысла.
Эффективность эксплуатации горных машин и механизмов определяется во многом совершенством методов технического обслуживания и ремонта. В период эксплуатации традиционный планово-предупредительный метод обслуживания и ремонта не обеспечивает поддержания оборудования в исправном состоянии. Использование диагностических методов контроля обуславливает соответствие между техническим состоянием и объемом работ по техническому обслуживанию (ТО) и ремонту машин. Основным принципом технического обслуживания и ремонта, базирующимся на техническом диагностировании, является предупреждение отказов в работе горного оборудования при условии обеспечения максимально возможной его наработки.
В настоящее время организационно себя изживает принятая система технического обслуживания и планово-предупредительных ремонтов (ПНР), так как в новых условиях оказывается неэффективной из-за следующих причин:
- способы выявления дефектов в металлоконструкциях горных машин не позволяют точно определить действительный его износ;
- жесткая плановая система ТО и ПНР оказывается либо преждевременной, либо запаздывающей;
- система диагностики не устанавливает сроков межремонтного времени (наработки).
Такие мероприятия, как разработка удовлетворяющей практики диагностики оценки износа горных машин и создание мониторинга, позволяющего выяснить текущее техническое состояние оборудования могут изменить существующее положение.
Определение внутренних локальных механических напряжений в ответственных элементах металлоконструкций и сварных швах имеет особое значение. Внутренние локальные напряжения могут достигать критических величин, при которых образуются микротрещины, развивающиеся в магистральные трещины под действием внешних нагрузок.
Все задачи, поставленные в дипломной работе, были выполнены, а именно:
а) разработан и создан импульсный генератор для формирования импульсов напряжения с высокочастотным заполнением с изменяемой частотой повторения для определения внутренних локальных механических напряжений в металлоконструкциях ультразвуковым способом;
б) разработан и создан двухканальный широкополосный усилитель для увеличения амплитуд эхо сигналов, регистрируемых двумя приёмными пьезоэлектрическими датчиками;
в) приобретён USB осциллограф для регистрации ультразвуковых эхо сигналов полученных от двух пьезоэлектрических датчиков.
г) было проведено более двухсот опытов в результате которых были определены:
1. фокусное расстояние системы двух собирающих акустических линз;
2. оптимальное расстояние от генерирующего пьезоэлектрического датчика до главной плоскости акустической линзы и расстояние от приемного пьезоэлектрического датчика до главной плоскости другой акустической линзы;
3. оптимальные условия регистрации ультразвуковых эхо сигналов от внутренней области стального образца;
4. была улучшена регистрация ультразвуковых эхо сигналов и получены осциллограммы эхо сигналов с высоким разрешением.
Полученные результаты дают основание для дальнейшей разработки устройства, определяющее внутреннее механическое напряжение в элементах металлоконструкций горных машин.
