Навигация
Пьезоэффект и пьезоэлектрические преобразователи
23092
знака
8
таблиц
5
изображений
2.2 Пьезоэффект и пьезоэлектрические преобразователи
Ультразвуковая дефектоскопия как средство обнаружения дефектов в изделиях базируется на свойствах ультразвука - проникновении в различные среды и отражении ультразвуковых волн от границы раздела сред.
В определённых условиях ультразвуковые колебания могут излучать некоторые природные и искусственные вещества, обладающие пьезоэлектрическими свойствами. К ним относятся кристаллические вещества: кварц, турмалин, сегнетова соль, сульфат лития; керамические вещества: титанат бария (ТБК-3), цирконат титанат свинца (ЦТС-19, ЦТСНВ-1, ЦТС-23). Сущность пьезо-эффекта состоит в том, что сжатие пластины из пьезоматериала приводит к появлению на её поверхностях электрических зарядов. Это явление называется прямым пьезоэффектом. Если жепластину поместить в переменное электрическое поле, то её толщина будет колебаться с частотой изменения поля. Такой пьезоэффект называется обратным. Эти явления позволяют преобразовывать электрические сигналы в ультразвуковые колебания и обратно. Наибольший эффект пьезопреобразования достигается при равенстве собственной частоты пьезопластины и частоты приложенного электрического поля (резонансе), который достигается при соотношении:
d=
,
(8)
где λп - длина волны в пьезопластине.
Пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) предназначен для ввода ультразвуковых колебаний в контролируемую деталь, а также для приёма отражённых от границы раздела УЗ волн и преобразования их в электрические сигналы для последующей обработки электронными блоками дефектоскопа.
Пьезоэлектрический преобразователь представленный на рисунке 1 состоит из корпуса, в который установлена пьезоэлектрическая пластина, наклеенная на протектор из оргстекла (для наклонных преобразователей на призму из оргстекла), питающих проводов, электроразъёма и демпфера.
Рисунок 1 - Конструкция пьезоэлектрических преобразователей:
а- прямой; б- наклонный; в- раздельно-совмещённый
Пьезопластина покрыта с двух сторон токопроводящими слоями металла (например, серебра), которые являются электродами. Т.к. при колебании пластины колебания Распространяются в обе стороны, то пространство с обратной стороны пластины заполняется демпфирующим материалом, который гасит эти колебания и, следовательно, исключает возможность фиксирования их дефектоскопом.
ПЭП работает следующим образом. Пьезопластина колеблется с частотой подведённого к её электродам напряжения. Если подачу напряжения прекратить, то пластина ещё некоторое время будет совершать свободные колебания и отдавать энергию этих колебаний в контактирующую с ней среду, но их амплитуда будет быстро затухать. Таким образом, формируется короткий ультразвуковой зондирующий импульс. Пьезопластина возбуждает в призме исключительно продольную волну.
ПЭП бывают различных видов:
В зависимости угла ввода УЗ волн
- Прямые, когда у.з. колебания вводят в контролируемую деталь под углом 0° к вертикали (позволяют вводить только продольные волны);
- наклонные - вводят УЗ колебания под углом, заданным конструкцией ПЭП.
В зависимости от конструктивного исполнения ПЭП могут быть:
- раздельными, когда они выполняют функцию приёмника или излучателя УЗ колебаний;
- совмещёнными, когда выполняют функцию приёмника и излучателя УЗ колебаний;
- раздельно-совмещенными, когда два раздельных преобразователя смонтированны в общем корпусе и разделены акустическим экраном.
Кроме того, существуют специализированные преобразователи, изготовленные для контроля конкретного типа деталей. Например, ПЭП для контроля осей колёсных пар с торца оси (РУ-1Ш) или с зарезьбовой канавки (РУ-1). Корпус этого преобразователя повторяет собой форму оси в месте его установки. Внутри этого ПЭП смонтированы два совмещённых ПЭП (один прямой и один наклонный), а также схема их коммутации.
Оператор-дефектоскопист должен хорошо знать параметры и свойства преобразователей, применяющихся для контроля. Эти знания помогают правильно оценить значения сигналов, возникающих на электронно-лучевой трубке дефектоскопа. От этого зависит достоверность ультразвукового контроля. Характеристики ПЭП нормируются по ГОСТ 23702-79.
3 Методика работы
3.1 Общие положения
3.1.1 Ультразвуковому контролю подвергаются оси локомотивных колёсных пар при заводском и деповском ремонте.
3.1.2 Выполнение ультразвукового контроля по данной технологии обеспечивает выявление в осях усталостных трещин и внутренних несплошностей, являющихся браком завода-изготовителя, эквивалентных или большим по своим отражающим свойствам искусственным отражателям в КО оси, используемым для настройки чувствительности, а так же позволяет оценить структуру металла осей.
3.1.3 Контроль осей производится ультразвуковым дефектоскопом УД2-12, имеющим в комплекте прямой П111-2,5-К12-002 и наклонные П121-2,5-40-002, П121-2,5-18 преобразователи.
3.1.4 Для проверки работоспособности, а так же настройки чувствительности дефектоскопа необходимо изготовить контрольный образец (КО) оси электровоза. КО изготавливается по эскизу, приведённому на рисунке 2
3.1.5 Технология контроля включает в себя следующие этапы:
– подготовка к контролю;
– проведение контроля;
– оценка качества проконтролированной детали.
3.2 Подготовка к контролю
Подготовка к контролю включает:
– подготовку аппаратуру к работе;
– подготовку оси.
3.2.1 Подготовка аппаратуры к работе
Подготовка аппаратуры к работе включает:
– подготовку дефектоскопа к работе;
– настройку масштаба развёртки;
– настройку чувствительности дефектоскопа.
Подготовка дефектоскопа к работе
Установить органы управления дефектоскопа в исходные положения в исходные положения в соответствии с картой, представленной в виде таблицы 1.
Таблица 2 - Технологическая карта процесса ультразвукового контроля болтов крепления полюсов ТЭД
| Контроль неразрушающий | Ультразвуковой метод | На листах | 4 |
| ||||
| Предприятие ТЧ-5 | Тип Колёсная пара Электровоза ВЛ-10 | лист № | 1 |
| ||||
| УТВЕРЖДАЮ: Главный инженер __________________________ дата ___________ | Изделие: Ось. | Дефектоскоп УД2-12 №123456. | Преобразователи ультразвуковые П111-2,5-К12-002, П121-2,5-40-002, П121-2,5-18 | |||||
| Контролируемый объект | Объем контроля | Поверхность сканирования | Браковочная чувствительность | Зона контроля, положение эхо-сигнала | НД на контроль инструкции Цтэр-13/3 | |||
| Болт крепления полюсов. | цилиндрическая часть | Торец головки болта. | Контроль проводится электронным блоком и преобразователями, для которых зафиксированы значения браковочных режимов чувствительности | |||||
Похожие работы
... Затем производят дефектоскопию осей. Проверяют соответствие размеров всех элементов колёсной пары установленным нормам допусков и износов, наличие установленных клейм и знаков, состояние пружинных пакетов и заклёпок зубчатых колёс колёсных пар электровозов, а также болтов, крепящих зубчатое колесо к центру колёсной пары. Контролируют состояние зубьев, плотность посадки косозубых колёс, разбирают и ...
... процесса ремонта одного из узлов тепловоза; – экономическая эффективность проекта организации работ в ремонтном подразделении; – безопасность жизнедеятельности при ремонтных работах. 1. РАЗРАБОТКА УЧАСТКА ПО РЕМОНТУ ТЕЛЕЖЕК ЛОКОМОТИВОВ В ЛОКОМОТИВНОМ ДЕПО ХАБАРОВСК 2 1.1 Анализ существующей организации работ в ремонтном подразделении 1, 4 - накладки; 2 – концевые брусья; 3 – боковины; ...
... грузовые - для начально-конечных операций, для сортировки грузового состава; пассажирские - для обслуживания пассажиров, багажа, пассажирских составов, для продажи билетов и др. операций, связанных с обслуживанием пассажиров; (18)Сортировочные - формирование поездов и сортировка составов Участковая - приём, пропуск поездов, для технического обслуживания ...
... требования к средствам, методам измерений и контроля, то она имеется в полном объеме и регламентирует основные требования предъявляемые к производству ремонта дизель-генераторной установки специализированного серийного тепловоза ТЭП70. 3 Разработка рекомендаций по выполнению измерений, контроля и испытаний 3.1 Разработка рекомендаций по выбору метода определения износа деталей В период ...
0 комментариев