Область применения томографии в технике.

ПРВТ применяется:

 в космической промышленности – твердого топлива, узлов двигателей и элементов конструкций ракет, спутниковой аппаратуры;

 в авиационной промышленности – лопаток и деталей турбин, лопастей, крыльев, элементов силового и электронного оборудования;

 в атомной энергетике – тепловыделяющих элементов, узлов реактора, трубопроводов,

энергетического оборудования;

 в нефтяной промышленности – платформ, элементов бурового оборудования, трубопроводов, элементов перекачивающего оборудования;

 в электротехнической промышленности – двигателей, коаксиальных кабелей;

 в строительстве – несущих конструкций и опор из стали и бетона, мостовых и строительных колонн;

 в транспортной и автомобильной промышленности – карбюраторов, топливных баков, корпусов, шин, несущих элементов;

 в оборонной промышленности – зарядов, снаряжения, элементов конструкций;

 в химической промышленности – трубопроводов, контейнеров, фильтров;

 в металлургической промышленности – металлоконструкций, сварных соединений;

 в электронной промышленности – компонентов электронной техники и микроэлектроники;

 в деревообрабатывающей промышленности – свай, колонн, шпал, растущих деревьев.

В отличие от применения в медицине, где поперечный размер объекта около 0,5 м, в случае промышленного использования диапазон поперечных размеров объектов томографии очень широк от десятков микрометров до 200 - 250 см; плотность имеет значения от 0,05 до 10 г/см3 и более. Поэтому энергия квантов излучения должна лежать в пределах от 20 кэВ до 15 - 20 МэВ. Дозная нагрузка в медицине четко ограничена; при томографии промышленных изделий таких ограничений нет, и это приводит к возможности повышения производительности контроля. В медицине пространственное разрешение лучше 0,5-1 мм обычно не требуется, следовательно, достаточное число точек в реконструированном изображении должно составлять примерно 2,5 • 105. При диагностировании некоторых ответственных промышленных объектов это число должно достигать 108. В медицине время сканирования одного сечения составляет одну-несколько секунд, а время обработки данных 5 - 30 с. В промышленной томографии высокая производительность бесспорно желательна, однако важнее получить высококачественную и достоверную информацию об объекте, поэтому время сбора информации иногда составляет десятки минут и более. Особенность ПРВТ также в том, что в ряде случаев доступ к объекту односторонний, т. е. полный набор проекций не может быть собран, и реконструкция должна производиться по неполному набору данных.

Следует отметить, что, учитывая сложность и высокую стоимость средств контроля на основе ПРВТ, целесообразно их использовать для контроля особо ответственных изделий, от которых требуется высокая функциональная надежность или большая структурная однородность, высокая степень воспроизводимости параметров в серийном изготовлении.

ПРВТ можно использовать при производстве и эксплуатации ответственных изделий машиностроения:

 в составе диагностического комплекса для автоматизированной паспортизации ресурса

и показателей надежности изделий;

 для контроля химического состава при отработке технологии;

 для управления технологическим режимом в процессе отработки изделий при постановке их на производство;

 для диагностики с целью определения остаточного ресурса изделий в процессе эксплуатации;

 для исследования физико-механических и структурных свойств изделий в процессе научно-исследовательской разработки.

Испытания на вибропрочностъ – это проверка способности изделия противо-

стоять разрушающему влиянию вибрационных воздействий и нормально функционировать после

прекращения воздействий. Целью испытаний на вибраустойчивость является установление

способности изделия выполнять свои функции и сохранять свои основные параметры при вибрационных воздействиях в пределах, указанных в нормативных документах на изделие. Испытания, как правило, проводят в лабораторных условиях на специальных установках.

К испытаниям различных изделий и средствам испытаний сформулированы требования:

 возможность проведения испытаний на гармоническую (синусоидальную и полигармоническую), случайную (узкополосную и широкополосную) и смешанную (гармоническую и случайную) вибрацию;

 обеспечение воспроизводимости результатов испытаний, исключающей неоднозначность заключения;

 возможность учета особенностей характеристик испытуемого изделия и способов его крепления;

 простота и удобство в управлении заданным испытательным режимом; возможность ручного и автоматического управления;

 обеспечение воспроизведения и измерения параметров вибрации в диапазоне частот 0-10кГц, ускорений до 1000 м/с2, перемещений от 0,1 мкм до 1 м, спектральной плотности ускорения до 1,0 g 2/Гц;

 обеспечение точности измерения частоты < 50 Гц ± (1 - 2) Гц и > 50 Гц ± (2 - 3)%; перемещения ± (10 - 20) %; ускорения ± (10 -20) %; спектральной плотности ускорения -± (1,5 - 3,0) дБ;

 обеспечение точности (0,5 - 2 дБ) поддержания ускорения (перемещения) постоянным при динамическом диапазоне регулирования 10 - 60 дБ.

Используют три вида испытаний изделий на воздействие вибрации: стендовые, полунатурные и натурные. Стендовые или лабораторные вибрационные испытания осуществляют на вибростендах, которые приближенно воспроизводят реальные динамические нагрузки, действующие на изделия. При таких испытаниях проверяют качество изготовления и долговечность изделия. Стендовые испытания должны проводиться при динамических нагрузках, соответствующих реальным условиям эксплуатации изделия. Если таких нет, то при стендовых испытаниях принимают ориентировочные, несколько повышенные нормы нагрузок, которые определят по прототипам, исходя из условий эксплуатации изделия. Например, радиоэлектронное изделие, которое должно эксплуатироваться при вибрационных нагрузках, должно выдерживать воздействие вибрации с амплитудой ускорений до 200 м/с2 в диапазоне частот 5 - 5000 Гц.

Порядок проведения лабораторных вибрационных испытаний следующий: сначала определяют резонансы в заданном диапазоне частот и испытывают на вибропрочность на фиксированных частотах (контрольные испытания), затем изделие испытывают на вибропрочность в диапазоне частот и затем на виброустойчивость.

После конструктивной доработки изделие вновь подвергают вибрационным испытаниям. При определении резонансных частот изделие подвергают воздействию гармонической вибрации при пониженных ускорениях, как правило, не превышающих 20 м/с2 в диапазоне частот 10 - 150 Гц.

Резонансные частоты регистрируют и строят спектральный график. Затем назначают одну или несколько нерезонансных частот, при которых проводят контрольные испытания изделия на воздействие ускорения при различной длительности испытания. Испытания на одной частоте предусматривают выявление производственных дефектов изготовления изделия, поэтому при контрольных испытаниях его не следует испытывать на резонансной частоте. Если испытания проводились на резонансной частоте, то в случае обнаружения какого-либо дефекта трудно установить причину разрушения, так как при длительных испытаниях разрушение может быть вызвано действием резонансных эффектов, а не дефектом изготовления изделия. Поэтому испытания рекомендуется начинать с определения резонансных частот при пониженных воздействующих ускорениях гармонической вибрации.

При испытаниях на вибропрочность в диапазоне частот изделие подвергается воздействию гармонической вибрации с плавной разверткой частоты, а также широкополосной, узкополосной или смешанной вибрации. Общее время испытаний разделяют на равные промежутки, в течение которых осуществляют испытания на каждой выбранной частоте. Во время испытаний на виброустойчивость в диапазоне частот изделие и его отдельные элементы периодически проверяют на отсутствие механических повреждений.

Испытания на виброустойчивость проводят при включенном изделии подключенными измерительными приборами, с помощью которых контролируют работоспособность и измеряют параметры изделия при воздействии на него вибрации. Наиболее адекватными являются натурные испытания изделия, однако их организация наиболее сложна и дорогостояща. Из-за сложности возмущающих колебаний возникают также трудности анализа вибрации и выявления причин, вызывающих поломки и нарушения в работе изделия. Применяют также полунатурные испытания, используя магнитофонные записи натурных испытаний на объекте, а также данные, переданные по каналам телеметрии, для дальнейшего воспроизведения этих условий при стендовых испытаниях.

Метод фиксированных частот позволяет выявить резонансы изделия, механические дефекты и ухудшение заданных характеристик на стадии разработки и выпуска изделий.

Сущность метода заключается в последовательном воздействии механических колебаний определенной частоты и амплитуды на испытуемое изделие в требуемом диапазоне частот.

Метод качающей частоты или метод плавной разв ертки частоты является более совершенным методом вибрационных испытаний. Он позволяет автоматизировать процедуру испытаний и проводить их на всех частотах в заданном диапазоне частот.

Сущность этого метода заключается в циклическом прохождении заданного диапазона частот от нижней частоты до верхней и обратно при постоянстве заданных параметров вибрации в течение определенного времени в процессе воздействия механических колебаний на испытуемое изделие.

Метод управления режимом испытаний с компенсацией влияния импеданса. При испытании изделий методом качающейся частоты не учитывают влияния механических импедансов испытуемого изделия и подвижной части вибратора. При этом предполагают, что импеданс изделия нулевой или импеданс основания бесконечно большой, поэтому испытуемое изделие не оказывает никакого влияния на источник возбуждения. В действительности при эксплуатации изделия и его испытании в лабораторных условиях импедансы имеют конечные значения. С целью приближения условий испытаний к реальным и учета взаимного влияния импедансов заданным режимом испытания управляют не по ускорению (скорости, перемещению), а по ускорению и силе.

Метод виброиспытаний на полигармоническую вибрацию является дальнейшим развитием метода испытаний на синусоидальную вибрацию. При этом предусматривается воспроизведение сложногармонических вибрационных воздействий, наиболее часто встречающихся в условиях эксплуатации объектов. Метод основан на том, что все периодические сложногармонические процессы раскладываются в ряд Фурье. Такой процесс можно воспроизвести, задаваясь значениями амплитуд, частот и фазовых сдвигов синусоидальных составляющих. Метод достаточно прост и отличается от метода испытаний на синусоидальную вибрацию в основном числом задающих генераторов синусоидальных сигналов и необходимостью регулировки фазовых сдвигов между этими сигналами. Метод является переходным этапом между испытаниями на синусоидальную и случайную вибрацию. Однако во многих случаях (турбомашины, насосы, генераторы и т.д.) реальная вибрация имеет детерминированный периодический характер. При этом испытания проводят методом полигармонической вибрации.

Методы испытаний на воздействие случайной вибрации. В большинстве случаев реальные вибрационные процессы имеют случайный характер. Спектры реальной вибрации непрерывны, мгновенные значения амплитуд спектральных составляющих могут быть описаны только статистически.

Метод испытаний на воздействие случайной широкополосной вибрации. При случайной широкополосной вибрации все резонансные частоты испытуемого изделия возбуждаются одновременно. Это позволяет выявить их взаимное влияние, что невозможно при других видах испытаний.

Метод испытаний на воздействие случайной узкополосной вибраций основан на принципе замены широкополосного случайного возбуждения с низким уровнем спектральной плотности ускорений более интенсивным узкополосным возбуждением с медленной перестройкой одного полосового фильтра по частоте.

Дата добавления: 2015-11-16