无损检测技术应用在机械设备维修中的分析

2015-02-20

装备制造技术 2015年7期

（陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南 714099）

无损检测技术是一项综合性的、新兴的检修技术，是现代科学技术发展的结果，其在复杂机械设备、特种机械设备中有着广泛的应用，对我们工程机械的发展具有重要意义。在欧美国家无损检测技术较为成熟，不仅具有广阔的市场，其各种支撑设备和体系也较为完善。由于我国工程机械维修技术比较薄弱，无损检测技术的应用还不是太成熟，本文的目的之一便是对其实践进行系统地介绍。工程机械设备的核心构件是变速器、传动轴，前者控制着工程机械设备的运行速度，后者是运行的执行器件[1]。本文对无损检测技术的论述主要基于上述两点。

1 工程机械设备维修中存在的弊端

任何工程机械设备在使用的过程中都不可避免的会出现一定程度的机械磨损，一般而言正常范围内的机械磨擦不会造成较大的生产事故，但是如果不加以控制，势必会影响生产效率，如果没有较好的维护和管理，会加快工程机械设备的淘汰。因此对于工程机械设备的润滑措施是工程机械设备管理中主要的管理内容[2]。另外由于生产的特殊环境，加强对设备的防腐工作的管理也是工程机械管理的重要内容，如果不加以控制，设备会因为腐蚀而导致更加严重的机械故障，从而引发恶劣的生产事故。目前我国工程机械设备维修中存在的弊端主要包括有：

（1）人员素质偏低

工程机械快速发展，但技术人员的知识更新缓慢，两者出现脱节现象，使技术人员的知识和机能无法满足维修需要。此外，由于我国专业的机修维修人员较少，导致大量的非专业人员或专业技术不过关人员进入，导致整体人员素质偏低，经常会出现一个故障反复修，效率较为低下。维修人员技术落后，随着生产规模的扩大，新的生产线，全新的生产设备被引进，就需要全新的维修技术，由于维修人员素质跟不上，导致设备维护困难。

（2）盲目性较大

受维修经验和知识欠缺的限制，我国的工程机械设备维修存在较大的盲目性，技术人员无法根据内部结果的变化和外部表现判断出故障的范围，需要尽快大范围的拆卸、多次的测试才能确定，不仅会导致维修时间、成本的增加，还会给机械设备造成不必要的伤害，比如无法达到机械的设计性能、不良拆修引发新的机械故障，导致修好一个故障引出另外一个故障。

（3）大修周期不确定

传统的机械设备机械化程度不高，一个维修经验丰富的技工就能准确判断出其大修周期，但随着现代机械设备的自动化水平、一体化水平的提升，大修周期很难再通过声音、外形、内部结构进行判断，按照传统经验判断出维修周期往往较长，使得机械设备长时间超负荷运行，不仅降低机械设备的使用寿命，还会导致燃料费、设备工作效率的下降[3]。

（4）维修技术不达标

重用轻养，机械设备寿命短，故障频频出现的主要原因是轻视了保养，对于超出使用年限的零部件，没有及时更换，导致设备长期处于非正常工作状态，目光短浅，不关注长远的利益；轻视改装，很多时候机械设备出现的问题并不是坏了就修就能解决的，并没有认识到改造设备对机械生产的重要性，反复的修理可能只需要对设备进行改造就能解决的事情，可以大大减小维护的成本[4]；忽视维修成果，由于很多企业维修都是手动，对于维修的成果检测不明显，不能达到维修的目的；缺少配件的支撑，很多机械设备由于更新技术，或者改造以后，需要全新的配件，由于缺乏配件的支持，导致机械设备长期处于停产状态。

2 无损检测技术在机械维修中的具体应用策略

2.1 传动轴超声波检测

在不同的媒介中，超声波具有不同的传播特性。基于此可判断出所检测设备的材质是否有瑕疵。传动轴是机械设备中的重要零件，在进行传动轴原材料和锻造后半成品检测中，可以采用超声波实施水浸检测。探头能够将高频电脉冲成功转化为超声波，之后通过耦合剂直接进入到传动轴。一旦在入射波出现缺陷的时候，也就会由声学性质差异而出现反射，反射声术之后会通过探头把超声波成功转化为高频电脉冲，在通过电路处理之后，也就能够借助于反射回波的位置、幅度以及波形特性，对传动轴部件的内部缺陷进行判定。关于对缺陷的定位则可以分为两个方面：第一个是缺陷在传动轴轴向位置上，可以明显得知它就在发现缺陷的时候探头正下方；第二个也就是缺陷深度h，可以依照各回波位置对其实施计算，

在这一公式中，m为缺陷回波至第一次界面波距离；D为传动轴直径；n为传动轴地波至第一次界面波的距离。在出现连续传动轴反射波的时候，也就表示传动轴内部组织致密，没有出现缺陷；如果传动轴反射波发生间断，也就表示其内部组织中出现气孔、缩松以及夹砂等缺陷；如果没有出现反射波的时候，通常也就会早荧光屏上突然出现杂波增多，并且几乎上都集中在始波附近，这也就有可能是传动轴晶粒过大或者出现大的夹杂，或者出现疏松等缺陷。

2.2 变速器故障的振动检测

“当齿轮在变速器内转动时，每对相互啮合的齿轮构成相应的振动系统，由于该系统的综合刚度产生周期性变化，使齿轮产生周向（扭转）强迫振动及衰减振动，造成轴承及轴的径向和轴向振动，因而使轴承座产生翘曲振动，最终，轴承座的振动激发了变速器箱体的振动”。所以说，振动信号来源于外侧，齿轮啮合是激励源，这是应用无损检测技术检测变速器故障的立脚点。在实践中通常选择轴承座作为变速器箱体的测振点，把轴承座的振动默认为是齿轮的振动，测出的震动信号包括啮合频率、转动频率、边频带谱、啮合谐谱，其中边频带谱最为常见，并与其他动载一起作用在齿轮上，通过相互调制和累加，最终形成按一定规律分布的小谱线[6]。

一般情况下齿轮振动信号不仅有频率调制也有幅值调制，啮合谐谱及其频率两侧的簇边频带即是这两种调制的频谱图中的表现，调制信号的频率即是各边频带的间隔。载频信号、载频时域信号幅值会被调制信号调制，频率调制指的是调制信号调制载频信号并把其变成变频信，幅值调制指的是调制信号调制载频的时域信号幅值。所以当小齿轮有裂纹时，有裂纹的齿轮会接收到相互啮合齿轮的回转频率的振动功率，此时与之啮合的大齿轮回转频率的振幅减少，而小齿轮本身的回转频率的振幅则增大。

2.3 注意事项

在进行无损检测技术应用过程中，还需要依照被检测对象的基本要求选择合适的检测方式[7]。例如对于一些钢板集中应力造成的损伤，可以采用磁粉探伤技术以及渗透检测技术实施检测，如果是不太实施检测的焊缝，则可以采用射线方法实施检测。目前关于无损检测技术在机械设备维修中的应用，还需要进一步作深入研究，同时在其实际应用中需要对以下几方面注意：

（1）无损检测技术的被检测对象比较广，检测方法也比较多，有的时候在对一个对象实施检测的时候需要应用到多个检测方法，基于这一因素就需要检测人员要掌握多种检测方法，并且还要对各种检测方法的适应范围以及相关性有明确认识，面对被检对象，采用最合适的检测方法对其结果实施正确评价。无损检测人员则需要进行规范化培训，建立一支专业水平高、能力强的检测队伍，是保障无损检测技术被广泛应用的重要前提条件。

（2）制定合理的无损检测诊断技术评判标准。为了能够实施规范化评价，就要制定和工程机械设备维修无损检测技术相符的行业标准以及企业标准，并将其作为是诊断结果评价的重要依据[8]。

（3）在计算机技术迅速发展背景下，无损检测仪器的灵敏度、可靠性以及效率均有显著提升，同时各种各样的无损检测仪器也频繁出现，为无损检测技术的发展提供了相应的硬件条件。其中微型计算机在超声波检测中的应用，能够将数据采集、过程控制、存储记录以及信息处理等多项功能完成。微处理器在很多超声波仪器上均被当成是一个部件直接安装在仪器上，对其检测过程中的数据及图像处理任务完成，这样不但能够显著提高其工作效率，同时还能够提高其数据处理可靠性。所以结合机械设备维修对无损检测技术的应用，在一些特殊环境中的特殊要求，就应该研究出一些新型无损检测技术的设备和仪器。

（4）构建为工程机械设备维修服务的无损检测诊断技术网络。采用网络的系统方案，构建一个完善的全方位开放式网络，并将针对无损检测技术发展现状制定具体的发展计划，针对其生产过程中急需解决处理的问题，组织业内相关人员实施无损检测诊断技术专项研究，为科研人员的研究工作提供相应的交流平台，以此显著促进无损检测诊断技术的发展。