無損檢測技術(shù)應用在機械設備維修中的分析

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學院，陜西 渭南 714099）

無損檢測技術(shù)是一項綜合性的、新興的檢修技術(shù)，是現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，其在復雜機械設備、特種機械設備中有著廣泛的應用，對我們工程機械的發(fā)展具有重要意義。在歐美國家無損檢測技術(shù)較為成熟，不僅具有廣闊的市場，其各種支撐設備和體系也較為完善。由于我國工程機械維修技術(shù)比較薄弱，無損檢測技術(shù)的應用還不是太成熟，本文的目的之一便是對其實踐進行系統(tǒng)地介紹。工程機械設備的核心構(gòu)件是變速器、傳動軸，前者控制著工程機械設備的運行速度，后者是運行的執(zhí)行器件[1]。本文對無損檢測技術(shù)的論述主要基于上述兩點。

1 工程機械設備維修中存在的弊端

任何工程機械設備在使用的過程中都不可避免的會出現(xiàn)一定程度的機械磨損，一般而言正常范圍內(nèi)的機械磨擦不會造成較大的生產(chǎn)事故，但是如果不加以控制，勢必會影響生產(chǎn)效率，如果沒有較好的維護和管理，會加快工程機械設備的淘汰。因此對于工程機械設備的潤滑措施是工程機械設備管理中主要的管理內(nèi)容[2]。另外由于生產(chǎn)的特殊環(huán)境，加強對設備的防腐工作的管理也是工程機械管理的重要內(nèi)容，如果不加以控制，設備會因為腐蝕而導致更加嚴重的機械故障，從而引發(fā)惡劣的生產(chǎn)事故。目前我國工程機械設備維修中存在的弊端主要包括有：

（1）人員素質(zhì)偏低

工程機械快速發(fā)展，但技術(shù)人員的知識更新緩慢，兩者出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象，使技術(shù)人員的知識和機能無法滿足維修需要。此外，由于我國專業(yè)的機修維修人員較少，導致大量的非專業(yè)人員或?qū)I(yè)技術(shù)不過關(guān)人員進入，導致整體人員素質(zhì)偏低，經(jīng)常會出現(xiàn)一個故障反復修，效率較為低下。維修人員技術(shù)落后，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，新的生產(chǎn)線，全新的生產(chǎn)設備被引進，就需要全新的維修技術(shù)，由于維修人員素質(zhì)跟不上，導致設備維護困難。

（2）盲目性較大

受維修經(jīng)驗和知識欠缺的限制，我國的工程機械設備維修存在較大的盲目性，技術(shù)人員無法根據(jù)內(nèi)部結(jié)果的變化和外部表現(xiàn)判斷出故障的范圍，需要盡快大范圍的拆卸、多次的測試才能確定，不僅會導致維修時間、成本的增加，還會給機械設備造成不必要的傷害，比如無法達到機械的設計性能、不良拆修引發(fā)新的機械故障，導致修好一個故障引出另外一個故障。

（3）大修周期不確定

傳統(tǒng)的機械設備機械化程度不高，一個維修經(jīng)驗豐富的技工就能準確判斷出其大修周期，但隨著現(xiàn)代機械設備的自動化水平、一體化水平的提升，大修周期很難再通過聲音、外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行判斷，按照傳統(tǒng)經(jīng)驗判斷出維修周期往往較長，使得機械設備長時間超負荷運行，不僅降低機械設備的使用壽命，還會導致燃料費、設備工作效率的下降[3]。

（4）維修技術(shù)不達標

重用輕養(yǎng)，機械設備壽命短，故障頻頻出現(xiàn)的主要原因是輕視了保養(yǎng)，對于超出使用年限的零部件，沒有及時更換，導致設備長期處于非正常工作狀態(tài)，目光短淺，不關(guān)注長遠的利益；輕視改裝，很多時候機械設備出現(xiàn)的問題并不是壞了就修就能解決的，并沒有認識到改造設備對機械生產(chǎn)的重要性，反復的修理可能只需要對設備進行改造就能解決的事情，可以大大減小維護的成本[4]；忽視維修成果，由于很多企業(yè)維修都是手動，對于維修的成果檢測不明顯，不能達到維修的目的；缺少配件的支撐，很多機械設備由于更新技術(shù)，或者改造以后，需要全新的配件，由于缺乏配件的支持，導致機械設備長期處于停產(chǎn)狀態(tài)。

2 無損檢測技術(shù)在機械維修中的具體應用策略

2.1 傳動軸超聲波檢測

在不同的媒介中，超聲波具有不同的傳播特性?；诖丝膳袛喑鏊鶛z測設備的材質(zhì)是否有瑕疵。傳動軸是機械設備中的重要零件，在進行傳動軸原材料和鍛造后半成品檢測中，可以采用超聲波實施水浸檢測。探頭能夠?qū)⒏哳l電脈沖成功轉(zhuǎn)化為超聲波，之后通過耦合劑直接進入到傳動軸。一旦在入射波出現(xiàn)缺陷的時候，也就會由聲學性質(zhì)差異而出現(xiàn)反射，反射聲術(shù)之后會通過探頭把超聲波成功轉(zhuǎn)化為高頻電脈沖，在通過電路處理之后，也就能夠借助于反射回波的位置、幅度以及波形特性，對傳動軸部件的內(nèi)部缺陷進行判定。關(guān)于對缺陷的定位則可以分為兩個方面：第一個是缺陷在傳動軸軸向位置上，可以明顯得知它就在發(fā)現(xiàn)缺陷的時候探頭正下方；第二個也就是缺陷深度h，可以依照各回波位置對其實施計算，

在這一公式中，m為缺陷回波至第一次界面波距離；D為傳動軸直徑；n為傳動軸地波至第一次界面波的距離。在出現(xiàn)連續(xù)傳動軸反射波的時候，也就表示傳動軸內(nèi)部組織致密，沒有出現(xiàn)缺陷；如果傳動軸反射波發(fā)生間斷，也就表示其內(nèi)部組織中出現(xiàn)氣孔、縮松以及夾砂等缺陷；如果沒有出現(xiàn)反射波的時候，通常也就會早熒光屏上突然出現(xiàn)雜波增多，并且?guī)缀跎隙技性谑疾ǜ浇?，這也就有可能是傳動軸晶粒過大或者出現(xiàn)大的夾雜，或者出現(xiàn)疏松等缺陷。

2.2 變速器故障的振動檢測

“當齒輪在變速器內(nèi)轉(zhuǎn)動時，每對相互嚙合的齒輪構(gòu)成相應的振動系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)的綜合剛度產(chǎn)生周期性變化，使齒輪產(chǎn)生周向（扭轉(zhuǎn)）強迫振動及衰減振動，造成軸承及軸的徑向和軸向振動，因而使軸承座產(chǎn)生翹曲振動，最終，軸承座的振動激發(fā)了變速器箱體的振動”。所以說，振動信號來源于外側(cè)，齒輪嚙合是激勵源，這是應用無損檢測技術(shù)檢測變速器故障的立腳點。在實踐中通常選擇軸承座作為變速器箱體的測振點，把軸承座的振動默認為是齒輪的振動，測出的震動信號包括嚙合頻率、轉(zhuǎn)動頻率、邊頻帶譜、嚙合諧譜，其中邊頻帶譜最為常見，并與其他動載一起作用在齒輪上，通過相互調(diào)制和累加，最終形成按一定規(guī)律分布的小譜線[6]。

一般情況下齒輪振動信號不僅有頻率調(diào)制也有幅值調(diào)制，嚙合諧譜及其頻率兩側(cè)的簇邊頻帶即是這兩種調(diào)制的頻譜圖中的表現(xiàn)，調(diào)制信號的頻率即是各邊頻帶的間隔。載頻信號、載頻時域信號幅值會被調(diào)制信號調(diào)制，頻率調(diào)制指的是調(diào)制信號調(diào)制載頻信號并把其變成變頻信，幅值調(diào)制指的是調(diào)制信號調(diào)制載頻的時域信號幅值。所以當小齒輪有裂紋時，有裂紋的齒輪會接收到相互嚙合齒輪的回轉(zhuǎn)頻率的振動功率，此時與之嚙合的大齒輪回轉(zhuǎn)頻率的振幅減少，而小齒輪本身的回轉(zhuǎn)頻率的振幅則增大。

2.3 注意事項

在進行無損檢測技術(shù)應用過程中，還需要依照被檢測對象的基本要求選擇合適的檢測方式[7]。例如對于一些鋼板集中應力造成的損傷，可以采用磁粉探傷技術(shù)以及滲透檢測技術(shù)實施檢測，如果是不太實施檢測的焊縫，則可以采用射線方法實施檢測。目前關(guān)于無損檢測技術(shù)在機械設備維修中的應用，還需要進一步作深入研究，同時在其實際應用中需要對以下幾方面注意：

（1）無損檢測技術(shù)的被檢測對象比較廣，檢測方法也比較多，有的時候在對一個對象實施檢測的時候需要應用到多個檢測方法，基于這一因素就需要檢測人員要掌握多種檢測方法，并且還要對各種檢測方法的適應范圍以及相關(guān)性有明確認識，面對被檢對象，采用最合適的檢測方法對其結(jié)果實施正確評價。無損檢測人員則需要進行規(guī)范化培訓，建立一支專業(yè)水平高、能力強的檢測隊伍，是保障無損檢測技術(shù)被廣泛應用的重要前提條件。

（2）制定合理的無損檢測診斷技術(shù)評判標準。為了能夠?qū)嵤┮?guī)范化評價，就要制定和工程機械設備維修無損檢測技術(shù)相符的行業(yè)標準以及企業(yè)標準，并將其作為是診斷結(jié)果評價的重要依據(jù)[8]。

（3）在計算機技術(shù)迅速發(fā)展背景下，無損檢測儀器的靈敏度、可靠性以及效率均有顯著提升，同時各種各樣的無損檢測儀器也頻繁出現(xiàn)，為無損檢測技術(shù)的發(fā)展提供了相應的硬件條件。其中微型計算機在超聲波檢測中的應用，能夠?qū)?shù)據(jù)采集、過程控制、存儲記錄以及信息處理等多項功能完成。微處理器在很多超聲波儀器上均被當成是一個部件直接安裝在儀器上，對其檢測過程中的數(shù)據(jù)及圖像處理任務完成，這樣不但能夠顯著提高其工作效率，同時還能夠提高其數(shù)據(jù)處理可靠性。所以結(jié)合機械設備維修對無損檢測技術(shù)的應用，在一些特殊環(huán)境中的特殊要求，就應該研究出一些新型無損檢測技術(shù)的設備和儀器。

（4）構(gòu)建為工程機械設備維修服務的無損檢測診斷技術(shù)網(wǎng)絡。采用網(wǎng)絡的系統(tǒng)方案，構(gòu)建一個完善的全方位開放式網(wǎng)絡，并將針對無損檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀制定具體的發(fā)展計劃，針對其生產(chǎn)過程中急需解決處理的問題，組織業(yè)內(nèi)相關(guān)人員實施無損檢測診斷技術(shù)專項研究，為科研人員的研究工作提供相應的交流平臺，以此顯著促進無損檢測診斷技術(shù)的發(fā)展。

3 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國工程設備的機械化水平越來越高，特種工程設備更是如此，隨之而來的是此類設備的機械故障的檢修更加的困難，在這種情況下傳統(tǒng)的檢測方法已很難滿足需要。本文首先分析了我國工程機械設備檢修的現(xiàn)狀，接著著重介紹了無損檢測技術(shù)的實踐應用，為同行工作者提供相應參考依據(jù)。

[1]耿榮生，景鵬.綠色無損檢測——NDT技術(shù)的未來發(fā)展之路[J].無損檢測，2011，（09）:1-6.

[2]陳廷春.應用無損檢測技術(shù)診斷和監(jiān)測冶金機械設備[J].無損探傷，1994，（01）:13-16.

[3]桂 剛.淺析機械設備故障診斷及維修保養(yǎng)方法[J].機電信息，2013，（15）:78-79.

[4]肖長華.淺談無損檢測技術(shù)在特種設備檢驗中的運用[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2013，（23）:197.

[5]陳智鋒.無損檢測技術(shù)在壓力容器及維修中的應用[J].科技風，2014，（20）:63.

[6]徐建文.煤礦機械設備的常見故障與維修策略探究[J].科技與企業(yè)，2014，（20）:196-198.

[7]姜旭峰，杜占合，費逸偉.激光全息無損檢測技術(shù)在航空維修中的應用[J].航空維修與工程，2007，（03）:26-28.

[8]齊大興.淺談機械設備故障診斷及維修管理[J].黑龍江科技信息，2014，（22）:122.