1. НАЗНАЧЕНИЕ И СОСТАВ

ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ “ЭКСПЕРТ М-18”

 

 

        Измерительная система «Эксперт М-18» предназначена для оценки технического состояния различных механических устройств методом спектрально-статистического анализа акустических сигналов. В качестве акустических сигналов, которые передают информацию о техническом состоянии своего источника, используются два вида: I. Акустические сигналы, вызванные воздействием на объект различными устройствами (вибратором, склерометром, электронным молотком и др.). II. Технологические шумы, которые сопровождают процесс эксплуатации (шум колес поезда, шум работающего двигателя и др.). Известно, что каждое механическое устройство в работе создает свой характерный шум, который, в свою очередь, состоит из множества шумов отдельных деталей. Т.е. каждая деталь шумит по-своему. Данное устройство позволяет раскладывать сложные звуки на простые составляющие, анализировать их, и на основе этого анализа определять техническое состояние отдельных деталей сложных механизмов. При этом необходимо иметь в виду, что рассматриваемое устройство не является обычным дефектоскопом, предназначенным для поиска только трещин или пустот в материалах. При помощи измерительной системы «Эксперт М-18» можно не только находить различные дефекты, но и определять уровень усталостного износа в деталях, и с высокой степенью точности прогнозировать вероятность внезапного разрушения.

*Примечание: Данное оборудование является сложным компьютеризированным устройством. Для эффективной работы требуются определенные знания и практический опыт. Следует понимать принципы работы данного устройства, и не пытаться применять его для измерений, для которых оно не предназначено. Перед началом измерений необходимо прочесть инструкцию, и немного попрактиковаться на образцах.

Многие виды современной железнодорожной техники эксплуатируются в крайне напряженных (экстремальных) условиях. При этом, как показывает опыт, появление и развитие трещины в рельсе происходит настолько стремительно, что нет времени на ее обнаружение и принятие мер. Поэтому имеется необходимость создания принципиально-новых измерительных устройств, при помощи которых можно было бы заранее предсказывать (прогнозировать) вероятность внезапных разрушений, и заранее принимать меры по предотвращению аварийных ситуаций. Известно, что “внезапному излому” рельса предшествует длительное накопление усталостных явлений, под действием которых материал рельса становится хрупким. Поэтому “предсказать” опасность такого внезапного разрушения можно при помощи устройства, измеряющего физические свойства материалов (упругость, пластичность и др.). До недавнего времени такие измерения осуществлялись только в лабораторных условиях, поскольку мобильного оборудования, предназначенного для подобных измерений, не было. Измерительная система “Эксперт М-18” является первым устройством, предназначенным не только для поиска дефектов, но и для оценки физических свойств материалов.

 

001
Рис.1 Комплектующие измерительной системы: А– компьютер, Б– большой комплект, В– базовый комплект

 

002

Рис.2 Состав большого комплекта (вариант А)

В большой комплект, показанный на Рис.1, входят следующие компоненты: 1- компьютер, 2- склерометр, 3- датчик-вибратор модульного типа (с универсальным аккумулятором), 4- датчик-вибратор с встроенным аккумулятором, 5- электронный молоток, 6- компьютерный радиоприемник, 7- два радиомикрофона, 8- универсальный сетевой адаптер и зарядное устройство, 9- зарядное устройство для электронного молотка, 10- два универсальных аккумулятора

 

003

Рис.3 Базовый комплект измерительной системы:

А- склерометр; Б- компьютер; В- кейс с датчиками и принадлежностями (ЗИП)

 

004

 

Рис.4 Основные комплектующие измерительной системы

 

В комплект универсальной измерительной системы могут входить комплектующие, показанные на Рис.4: 1 – электронный молоток; 2 – склерометр для исследований микроструктуры; 3 – датчик-вибратор модульного типа для определения свойств материалов и поиска дефектов (универсальный); 4 – датчик-вибратор автономной конструкции; 5 – зарядное устройство аккумуляторов молотка; 6 – универсальный адаптер 220 в.; 7 – блок аккумуляторов для автономной работы; 8 – аудиокабель радиоприемника; 9 – радиоприемник акустических сигналов для беспроводной связи на дистанции до 50 м.; 10 – радиомикрофон для передачи акустических сигналов (в комплект входят два взаимозаменяемых микрофона)

 

005

Рис.5 Комплект соединительных кабелей

 

В модульной конструкции разработанного оборудования, благодаря взаимозаменяемости удалось минимизировать необходимое количество вспомогательных приспособлений и кабелей. Комплект кабелей имеет следующий состав: 1 – сетевой кабель для зарядки аккумуляторов автономного датчика; 2 – аудиокабели для прямой связи датчика с компьютером, обеспечивающей минимальное влияние помех; 3 – USB-кабели универсального применения для питания датчиков от компьютера, автономного аккумулятора и для зарядки аккумуляторов; 4 – сетевые адаптеры для зарядки аккумуляторов и питания датчиков от сети (как вариант конфигурации); 5 – USB-переходники; 6 – радиомикрофоны; 7 – компьютерный радиоприемник; 8 – разветвитель USB; 9 – беспроводная мышь (для удобства в работе); 10 – зарядное устройство компьютера; 11 – переходник аудиовхода компьютера.

 

006

 

Рис.6 Базовый комплект измерительного оборудования для различных видов исследований

 

На Рис.6 показан базовый комплект измерительного оборудования, которое специализировано на исследованиях технического состояния рельс: 1 – вибродатчик с телескопической ручкой для исследований труднодоступных мест; 2 – автономный вибродатчик со встроенным мощным аккумулятором; 3 – модульный вибродатчик с выносным аккумулятором; 4 – сетевой адаптер; 5 – комплект (не менее двух) сменных аккумуляторов; 6 – склерометр для исследований микроструктуры; 7 – USB-разветвитель; 8 – взаимозаменяемые радиомикрофоны с магнитным креплением; 9 – компьютерный радиоприемник, для беспроводной связи; 10 – мощный сетевой адаптер для зарядки всех аккумуляторов или питания датчиков напрямую от сети

 

007

 

Рис.7 Применение телескопической рукоятки для исследования труднодоступных мест (опция)

 

008

 

Рис.8 Магнитное крепление радиомикрофона к вибратору сбоку

На Рис.8 показано крепление радиомикрофона к корпусу датчика при помощи магнита: 1 – телескопическая рукоятка; 2 – вибродатчик; 3 – исследуемые образцы рабочей поверхности рельса; 4 – радиомикрофон, прикрепленный магнитом. Магнитное крепление имеет множество преимуществ, главные из которых – плотный контакт, быстрое и удобное крепление. Следует отметить, что передатчики акустических колебаний (радиомикрофоны) могут быть прикреплены, как на корпусе вибродатчика, так и на самом рельсе, как показано на Рис.106. Крепление микрофона на рельсе рекомендуется для более точных измерений, т.к. звук по массивному рельсу проходит лучше, чем по воздуху. Крепление микрофона на корпусе датчика осуществляется для исследования труднодоступных мест.

 

009

 

Рис.9 Вариант крепления радиомикрофона на рельсе:

1 – автономный аккумулятор для питания вибратора; 2 – вибратор; 3 – исследуемый образец рельса; 4 – радиомикрофон, примагниченный к рельсу; 5 – эталонный образец для калибровки

 

Необходимо отметить, что разработанная измерительная система устроена так, что каждый потребитель может полностью настроить ее по своему усмотрению. Интерфейс позволяет редактировать названия всех характеристик на любом языке. Для проверки (тестирования работы) здесь, как и в любом высокоточном измерительном устройстве, применяются эталонные образцы. Для некоторых видов исследований могут поставляться калибровочные образцы, например, образцы рельс, показанные на Рис.10.

 

010

 

Рис. 10 Образцы рабочей поверхности рельсов для калибровки, размещенные в контейнере

 

011

 

Рис.11 Калибровочные испытания на большом вибростенде ОАО «ВНИКТИ»

 

012

 

Рис.12 Комплект для лабораторных исследований:

1 – набор тестируемых датчиков; 2 – компьютер; 3 – комплект эталонных образцов рельс; 4 – датчик, установленный на поверхности образца рельса при помощи магнитного крепления

 

013

 

Рис.13 Измерения в полевых условиях эксплуатации рекомендуется осуществлять вдвоем