機(jī)械設(shè)備維修中無損檢測技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

余偉成（廣東新會中集特種運(yùn)輸設(shè)備有限公司,廣東　江門　529144）

機(jī)械設(shè)備維修中無損檢測技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

余偉成
（廣東新會中集特種運(yùn)輸設(shè)備有限公司,廣東江門529144）

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國交通運(yùn)輸設(shè)備的機(jī)械化水平越來越高，特種運(yùn)輸設(shè)備更是如此，隨之而來的是特種運(yùn)輸設(shè)備的機(jī)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機(jī)械設(shè)備檢修的現(xiàn)狀，接著著重介紹了無損檢測技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備維修；無損檢測技術(shù)；實(shí)踐應(yīng)用

無損檢測技術(shù)是一項(xiàng)綜合性的、新興的檢修技術(shù)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，其在復(fù)雜機(jī)械設(shè)備、特種機(jī)械設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用，對我們機(jī)械工程的發(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(shè)備和體系也較為完善。由于我國工程機(jī)械維修技術(shù)比較薄弱，無損檢測技術(shù)的應(yīng)用還不是太成熟，本文的目的之一便是對其實(shí)踐進(jìn)行系統(tǒng)地介紹。工程機(jī)械設(shè)備的核心構(gòu)件是變速器、傳動軸，前者控制著工程機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行速度，后者是運(yùn)行的執(zhí)行器件。本文對無損檢測技術(shù)的論述主要基于上述兩點(diǎn)。

1　我國機(jī)械維修業(yè)現(xiàn)狀

1.1人員素質(zhì)偏低

工程機(jī)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)人員的知識和技能無法滿足維修需要[1]。此外，由于我國專業(yè)的機(jī)修維修人員較少，導(dǎo)致大量的非專業(yè)人員或?qū)I(yè)技術(shù)不過關(guān)人員進(jìn)入，導(dǎo)致整體人員素質(zhì)偏低，經(jīng)常會出現(xiàn)一個故障反復(fù)修，效率較為低下。

1.2盲目性較大

受維修經(jīng)驗(yàn)和知識欠缺的限制，我國的機(jī)械設(shè)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(dǎo)致維修時間、成本的增加，還會使機(jī)械設(shè)備造成不必要的傷害，比如無法達(dá)到機(jī)械的設(shè)計(jì)性能、不良拆修引發(fā)新的機(jī)械故障，導(dǎo)致修好一個故障引出另外一個故障。

1.3大修周期不確定

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備機(jī)械化程度不高，一個維修經(jīng)驗(yàn)豐富的技工就能準(zhǔn)確判斷出其大修周期，但隨著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)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(jìn)行判斷，按照傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)判斷出維修周期往往較長，使得機(jī)械設(shè)備長時間超負(fù)荷運(yùn)行，不僅降低機(jī)械設(shè)備的使用壽命，還會導(dǎo)致燃料費(fèi)、設(shè)備工作效率的下降[2]。

2　無損檢測技術(shù)在工程機(jī)械維修中的應(yīng)用

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，基于此可判斷出所檢測設(shè)備的材質(zhì)是否有瑕疵。汽車的核心構(gòu)件之一是傳動軸，為了確保傳動軸合格，業(yè)界通過常用超聲波技術(shù)來檢測原材料，檢測合格后方可進(jìn)行鍛造，鍛造后的半成品會再經(jīng)超聲波檢測，以確保鍛造沒有影響到材料的性能，并排除第一檢測出現(xiàn)的失誤。超聲波經(jīng)藕合劑進(jìn)入傳動軸，并在傳動軸中進(jìn)行傳播，當(dāng)遇到缺陷時，入射波傳播方向發(fā)生轉(zhuǎn)變發(fā)出一個反射波，探頭接收到發(fā)射回來的超聲波后會把其轉(zhuǎn)化為高頻電脈沖，計(jì)算機(jī)會根據(jù)發(fā)射波的波形、輻度以及位置等特征來給出傳動軸內(nèi)部是否有缺陷，如果有缺陷，還會給出缺陷的大小和位置以及其他參數(shù)。傳動軸缺陷的定位需要知道x點(diǎn)和y點(diǎn)，x點(diǎn)指的是發(fā)現(xiàn)缺陷時探頭的位置，即位于軸向上，y點(diǎn)指的是發(fā)現(xiàn)缺陷時探頭位置的深度h，即位于垂直軸向的方向上[5]。有計(jì)算公式h=mD/n，其中n指的是第一次界面波與傳動軸底波之間的距離；D指的是傳動軸直徑；m指的是第一次界面波與缺陷回波最遠(yuǎn)距離。傳動軸無缺陷，表面及內(nèi)部組織致密時會出現(xiàn)連續(xù)的傳動軸反射波；傳動軸縮松、夾砂、氣孔等缺陷時傳動軸反射波出現(xiàn)間斷；傳動軸有大的氣孔和夾雜以及過于疏松或粗大的傳動軸晶粒時傳動軸反射波不存在。

2.2變速器故障的振動檢測

“當(dāng)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(yīng)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(qiáng)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(yīng)用無損檢測技術(shù)檢測變速器故障的立腳點(diǎn)[3]。在實(shí)踐中通常選擇軸承座作為變速器箱體的測振點(diǎn)，把軸承座的振動默認(rèn)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。

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[4]。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(dāng)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。

3　結(jié)束語

無損檢測技術(shù)的普及和推廣不僅提升機(jī)械故障準(zhǔn)確性和效率，還能促進(jìn)我國機(jī)械設(shè)備維護(hù)行業(yè)的發(fā)展，成為行業(yè)引入新技術(shù)、運(yùn)用新技術(shù)的參考標(biāo)準(zhǔn)。隨著計(jì)算機(jī)發(fā)展以及檢測技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)較變得更為成熟，其應(yīng)用也將更為廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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[2]郭美生無損檢測技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)備維修中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2004(12):16-17.

[3]陳玉重.關(guān)于機(jī)械設(shè)備維修與檢測的研究[J].科技致富向?qū)?2012(27):232+242.

[4]張進(jìn)智.淺析無損檢測技術(shù)在機(jī)械維修中的應(yīng)用[J].民營科技, 2013(06):15.

[5]于霞.ResearchonElectromagneticNondestructiveTesting ofDefectsintheEngineBladesofAircraft[D].北京理工大學(xué),2014.

[6]王麗華.機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)的無損檢測技術(shù)研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2014(36):16-17.

作者簡介：余偉成（1986-），男，湖北廣水人，本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及制造過程中的品質(zhì)保證。