Разработка методики неразрушающего контроля, диагностики и сервисного обслуживания автомобиля

С учетом вышесказанного в данной дипломной работе была поставлена цель произвести экспериментальные исследования по расширению возможности акустического контроля. На базе проведенных исследований произвести выбор оптимальных технических решений и произвести разработку автономного мобильного прибора контроля с возможностью беспроводной сетевой коммуникации с компьютерными системами.

Оглавление

Введение
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВ
И СРЕДСТВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ И ДИАГНО-СТИКИ АВТОТРАНСПОРТА
1.1. Акустический контроль
1.2. Визуальный и оптический контроль
1.3. Магнитный и электромагнитный контроль
1.4. Радиационный и радиографический контроль
1.5. Тепловизионный контроль
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ АВТОТРАНС-ПОРТА
2.1. Оптические методы и средства контроля и диагностики
2.1.1. Техническая эндоскопия
2.1.2. Эндоскопы для автосервиса
2.1.3. Контроль работы и диагностика автомобильного двигателя путем прямого оптического контроля за сгоранием топлива в цилиндрах
2.1.4. Использование оптических методов для прямого контроля процессов сгорания топлива в автомобильном двигателе с искровым зажиганием
2.1.5. Производители эндоскопической аппаратуры
2.2. Акустические методы и технические средства диагностики авто-мобиля
2.2.1. Пьезоэлектрический акселерометр на базе круглой пластины, колеблющейся по толщине
2.2.2. Функциональная и электрическая схема электронного стетоскопа
2.2.3. Конструктивные особенности электронного стетоскопа, предназначенного для диагностики узлов автомобильного двигателя
2.2.4. Основы методики диагностирования агрегатов автомобиля по шумам (вибрациям)
2.3. Ультразвуковой контроль деталей и узлов автомобиля
2.3.1. Общие положения методики контроля
2.3.2. Контроль поковок и литья
2.3.3. Контроль проката
2.3.4. Контроль сварных соединений
2.3.5. Методы отражения и прохождения
2.4. Неразрушающий контроль защитных покрытий вихретоковыми методами
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ, РАЗРАБОТКА
КОНСТРУКЦИИ ПРИБОРА
3.1. Технические требования к разрабатываемому прибору
3.2. Постановка цели исследования
3.3. Схема акустического контроля
3.4. Расчет параметров акустического сигнала
3.5. Разработка виртуального прибора для акустического анализа
3.6. Разработка электрической схемы прибора
3.7. Экспериментальные исследования
3.8. Конструкция прибора контроля
3.9. Анализ полученных результатов
ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
4.1. Технологичность конструкции изделия
4.2. Выбор материала заготовки
4.3. Точность обработки
4.4. Общие сведения о припуске на механическую обработку заготовок
4.5. Методы обработки резанием
ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
5.1. Технико-экономическое обоснование выбора аналога для сравнения
5.2. Расчет затрат на разработку, себестоимости изготовления и оптовой цены спроектированного прибора
5.3. Расчет и сопоставление капитальных вложений по сравниваемым вариантам
5.4. Расчет эксплуатационных расходов. Состав эксплуатационных расходов
5.5. Приведение сравниваемых вариантов к экономически сопоставимому виду
5.6. Расчет экономического эффекта
ГЛАВА 6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
6.1. Электробезопасность
6.1.1. Типы электрического заземления
6.1.2 Расчет электрического заземления
6.2. Противопожарная безопасность
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА И РЕСУРСЫ ИНТЕРНЕТ

Введение

Неразрушающий контроль и диагностика автомобилей — это необходимая процедура, позволяющая своевременно выявить неполадки, оценить общее состояние машины. Особое значение эта процедура имеет при покупке подержанного авто, так как в таком случае не исключены скрытые дефекты.
Благодаря диагностике автомобиля, при условии что она проводится регулярно и профессионально, можно значительно снизить риск возникновения неожиданной неисправности. Таким образом, также экономится ваше время, деньги на ремонт — любую поломку дешевле и безопаснее предотвратить, чем устранить.
Проверка агрегатов машины и поиск их неполадок особенно эффективны при использовании современного оборудования. Сегодня все электронные системы можно протестировать с помощью специального стенда, подключенного к компьютеру. Его возможности позволяют идентифицировать блоки управления, проверить и активировать механизмы, вывести текущие параметры и изменить их вручную и др.
...

1.1. Акустический контроль

Массовыми средствами акустического контроля являются ручные ультразвуковые дефектоскопы и толщиномеры. Эти приборы широко используются в различных отраслях народного хозяйства, в том числе могут найти широкое применение на объектах автомобильного транспорта. Наиболее известны УЗ приборы различных моделей следующих фирм производителей—«АКС» Ассоциации «СПЕКТР-ГРУПП», «Константа», «АЛТЕК» «АЛТЕС», «Вотум», «Кропус», «ЛУЧ», «Krautkramer», «Panametrics», «Sonatest» и некоторых других.
Общий уровень аппаратуры по решаемым ею задачам, функциональным возможностям и качеству представления результатов контроля очень высок, но возможности практически всех представленных приборов для УЗ дефектоскопии весьма близки. Очевидно, что в аппаратуре реализующей традиционные методы ультразвуковой дефектоскопии и толщинометрии налицо отсутствие новых концепций, в связи с чем основные усовершенствования технических средств касаются элементной базы и сервисных функций.
...

1.2. Визуальный и оптический контроль

На рынке представлен достаточно широкий спектр производителей и поставщиков оптических средств контроля.
Микроскопы производства фирмы «OLYMPUS» (Япония) представляют две фирмы—«Melytec» и «С-Инструмент». Это материаловедческие инвертированные микроскопы GX 71, GX 51 в комплектации для светлого и темного поля, материаловедческие прямые микроскопы ВХ 61, ВХ 51 в комплектации для светлого и темного поля с видимым и ИК освещением, материаловедческие микроскопы лабораторного класса с ZOOM SZ 1145. Фирма «HИЕНШАНЦ» представила широкий спектр материаловедческих микроскопов фирмы «Leica» (Англия). Это компьютеризованный микроскоп Q 550 MW с широким набором функций обработки материаловедческих изображений, прямые микроскопы MS 5 и MZ 6, инвертированный микроскоп DМ ILM, микроскоп DМLM, работающий в падающем и проходящем свете.
...

1.3. Магнитный и электромагнитный контроль

Приборную продукцию по электромагнитному контролю на рынке представляют фирмы из Москвы («СПЕКТР-ГРУПП», «Интрон-плюс», «Энергодиагностика», «Технотест-М»), Санкт-Петербурга («Константа», институт «Дименстест»), Екатеринбурга («Интротест»), Челябинска («Карат»), Кишинева («Интроскоп»). Из зарубежных - такие известные фирмы как Хеллинг» (магнитопорошковые дефектоскопы), Karl Deutsch- (магнитные толщиномеры)—Германия, «Zetek»—США; «Hocking», «TSC»—Англия; «CMS»- Франция. Несколько торговых российских фирмы, например, «Панатест», «Пергам» (г. Москва)—представляют электромагнитную аппаратуру таких зарубежных фирм как: «TesTex», «Centurion NDC»—США, «Elcometer», «Mаgnaflux»—Англия, «CMS»—Франция.
Отметим ряд как отечественных, так и зарубежных промышленных приборов электромагнитного контроля.
Ассоциацией «СПЕКТР-ГРУПП» выпускается дефектоскоп ВД-89НМ, предназначенный для выявления дефектов типа нарушений сплошности (трещин, волосовин и др.
...

1.4. Радиационный и радиографический контроль

Диагностическое рентгеновское оборудование и аксессуары к нему были широко представлены как зарубежными, так и отечественными фирмами.
Среди зарубежных производителей рентгеновской техники наиболее заметна была компания «YXLON International X-Ray Gmbh (Германия, Гамбург). Она предлагает моноблочные рентгеновские аппараты SMART и новую систему обработки и архивирования изображения IMAGE 2500i.
Необходимо отметить существенный прогресс отечественной рентгеновской техники. К настоящему времени обозначился прогресс в качестве рентгеновских аппаратов с постоянным анодным напряжением. Они выполнены по современной технологии на основе последних достижений в силовой электронике. Преобразователи напряжения работают на высокой частоте, обеспечивая высокий КПД. Рабочие параметры трубок, как правило, непрерывно контролируются для защиты от перегрева и отклонения от предельных параметров.
...

1.5. Тепловизионный контроль

В области ИК-техники предлагаются тепловизоры фирм «FLIR Systems» («Пергам»)—самая компактная модель Therma CAM E2, высокочувствительная камера Thermo Vision Azom, NEC («Панатест», С-Инструмент»), матричный тепловизор ТН 7102, портативный ТН 5104, стационарный TS-7302, камера ТН 5104; фирма «Диагност» представила камеру IR 913 на неохлаждаемой микроболометрической матрице 320х240 (Франция), а «СПЕКТР-ГРУПП»—неохлаждаемые тепловизоры ТН-4604 МП на пироэлектрической матрице 320х240 и ТН-4604 МБ на микроболометрической матрице 160х120. Отметим, что отечественные камеры ТН-4 по своим возможностям и характеристикам приближаются к приборам ведущих фирм в этой области.
Пирометры были представлены фирмами «FLIR Systems» («Пергам»)—серия Thermopoint, «MIСRON» («Диагност»)—модели М7, М50, М90, М120; RAYNGER (СКБ «Стройприбор», г.Челябинск), отечественные ПРЦ («СПЕКТР-ГРУПП»).
...

2.1.1. Техническая эндоскопия

Эндоскоп - оптический прибор, предоставляющий уникальную возможность увидеть внутреннее устройство объекта. История их применения насчитывает всего около 120 лет. Эндоскопы появились на несколько столетий позже других оптико-механических приборов (луп, микроскопов, телескопов), так как только изобретение электрической лампочки позволило создать прибор, достаточно удобный для применения сначала в медицинской практике, а затем и в технике. Усложнение устройства современных машин и механизмов и возложение на них более ответственных функций делает задачу исследования их внутренних полостей, не доступных для обычного осмотра из-за наличия перегородок, кожухов и других непрозрачных конструктивных элементов, все более актуальной.
...

2.1.2. Эндоскопы для автосервиса

Эндоскоп (бороскоп) – оптический прибор, имеющий осветительную систему и предназначенный для визуального контроля агрегатов и узлов автомобиля без их разборки.

Общая информация о технических эндоскопах
Эндоскоп в переводе с греческого: endon - внутри и skopeo – рассматривать. Эндоскопы разделяются на гибкие и жесткие. Бороскоп (borescope) в иностранной литературе это либо общее название эндоскопов, либо жесткие эндоскопы. Фиброскоп, флексоскоп – англоязычные названия гибких эндоскопов от fiber - волокно, flexible – гибкий.
Жесткие эндоскопы
Жесткие эндоскопы предназначены для визуального контроля узлов, к которым возможен прямолинейный доступ (особенно, когда эндоскопический контроль запланирован на стадии проектирования изделия). Жесткие эндоскопы используют для осмотра полостей машин и механизмов, каналов и труб малого диаметра, полостей отливок, шлифованных и хонингованных отверстий.
...

2.1.3. Контроль работы и диагностика автомобильного двигателя путем прямого оптического контроля за сгоранием топлива в цилиндрах

Фундаментальные исследования процессов горения невозможны без применения оптических методов. Спектральный состав излучения испускаемого, поглощаемого или рассеиваемого в пламени несет огромное количество информации о протекающих химических реакциях, позволяет определить состав и количество промежуточных и конечных продуктов горения, их температуру, давление и пространственное распределение. Это методы являются бесконтактными, малоинерционными и высокочувствительными. Поэтому при разработке двигателей внутреннего сгорания широко применяются оптические методы исследований. С их помощью можно наблюдать процесс распространения горения, потоки топливно-воздушной смеси и многое другое.
Впервые такие работы были проведены еще в начале 30-х годов в исследовательских лабораториях американского концерна "General Motors" Ллойдом Уитроу и Джеральдом Рассвейлером.
...

2.1.4. Использование оптических методов для прямого контроля процессов сгорания топлива в автомобильном двигателе с искровым зажиганием

В Санкт-Петербурге на протяжении последних лет выполняются работы по разработке оптико-электронных систем для контроля работы двигателей внутреннего сгорания автомобильного типа с искровым зажиганием.
Этом разделе приведена некоторая информация о результатах, достигнутых в этой области, представленная в Интернете на сайте www.optimed.ru.
В практике разработки и доводки двигателей внутреннего сгорания (ДВС), оптические системы применяются в качестве эффективного инструмента для исследований процессов, протекающих в рабочих полостях силовых установок и сопровождающихся выделением лучистой энергии.
...

2.1.5. Производители эндоскопической аппаратуры

Промышленные эндоскопы ОАО ОПТИМЕД

Технический эндоскоп - оптическая система, позволяющая передавать изображение по гибким волоконно-оптическим световодам из недоступных прямому наблюдению закрытых полостей наружу.
Эндоскоп состоит из:
светопередающего многонитевого оптического кабеля;
объектива, фокусирующего изображение на торец кабеля;
окуляра, позволяющего глазу рассмотреть передаваемое изображение.
Эндоскопы делятся на три вида: гибкие и жесткие. Гибкие, в свою очередь бывают с управляемым и неуправляемым изгибом дистального конца.

Эндоскопы выпускаются в маслобензостойком исполнении с защитной рубашкой из нержавеющей стали и различной длиной оптического кабеля.
Система состоит из двух элементов: непосредственно эндоскопа и осветителя, подключаемого к эндоскопу и обеспечивающего освещение рассматриваемой поверхности.
...

2.2.1. Пьезоэлектрический акселерометр на базе круглой пластины, колеблющейся по толщине

Одной из основных задач при разработке диагностических стетоскопов является задача разработки пьезоэлектрического преобразователя. Опыт использования в электронных стетоскопах конденсаторных микрофонов (датчиков давления) говорит о том, что при достаточно большой чувствительности (до 50 МВ/Па) они обладают малой помехозащищенностью от акустических сигналов распространяющихся по воздуху. В конденсаторных микрофонах диафрагма, как правило, электрически соединена с корпусом микрофона и выполняет роль чувствительного элемента для восприятия звукового давления (первый электрод конденсатора). Задняя плита формирует второй электрод конденсатора, причем оба электрода должны быть заряжены. Для этого на электроды подается постоянное напряжение 200 В от отдельного источника питания. В некоторых конструкциях между электродами располагается поляризованный диэлектрик (электрет).
...

2.2.2. Функциональная и электрическая схема электронного стетоскопа

Стетоскоп электронный, в дальнейшем "Прибор", предназначается для выслушивания узлов автомобильного двигателя на холостом ходу. Прибор рекомендуется для применения на станциях техобслуживания, в ремонтных мастерских, диагностических лабораториях, в подразделениях автомобильной инспекции, в учебных заведениях.
Обеспечивает эффективное использование методов диагностики по акустическим шумам за счет выделения оптимальных диапазонов частот, возможности регулировки усиления звука, подавление акустических шумов, распространяющихся по воздуху, с учетом индивидуальных особенностей слухового аппарата выслушиваемого.
Прибор снабжен электрическим разъемом, с помощью которого возможно подключение внешних регистрирующих устройств - акустической колонки, магнитофона, компьютера, снабженного программой обработки и пакетом эталонных фонограмм.
При разработке прибора были использованы достаточно хорошо известные физические принципы.
...

2.2.3. Конструктивные особенности электронного стетоскопа, предназначенного для диагностики узлов автомобильного двигателя

Корпус прибора 1 выполнен из ударопрочного полистирола, состоит из двух частей, передней 9 и задней 5 крышек (рис. 2.2.12).

Рис. 2.2.12. Конструкция электронного стетоскопа

Приемником акустических сигналов служит пьезоэлектрический акселератор 3, расположенный в отдельном корпусе вместе с истоковым повторителем и предварительным усилителем. Переключатель диапазонов и регулятор усиления установлены на отдельной плате 13.
Прибор соединяется телефонным кабелем с наушниками (на рис. 14 не показаны).
Внутри корпуса 1 под задней крышкой 5 расположен элемент электрического питания типа "Крона" (позиция 4).
Переключатель диапазонов частот имеет три режима работы "1" - низкочастотный, "2" - средние частоты, "3" - высокие частоты.
Плавная регулировка усиления звука осуществляется путем вращения потенциометра и обозначена на корпусе стрелкой.
...

38. http://www.vibration.ru/pmodmuo/pmodmuo.shtml. Применение метода огибающей для диагностики механических узлов оборудования.
39. Потапов А.И., Сясько В.А. Неразрушающие методы и средства контроля толщины покрытий и изделий. /Научное, методическое, справочное пособие. – СПб: Гуманистика, 2009. –904 с.
40. Ермолов И.Н., Алешин Н.П., Потапов А.И.Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 2. Акустические методы контроля: Практ. пособие. –М.: Высшая школа,1991. – 283 с.
41. Потапов А.И. Плетнев С.В. Марков А.П. Волоконно-оптические методы и средства дефектоскопии. -СПб.: Лита. 2001. – 312 с.
42. Потапов А.И., Хватов В.Ф., Потапов И.А.Технический осмотр, диа-гностика и обслуживание автотранспорта. Научное, методическое, справочное пособие. СПб.: Гуманистика, 2008. -908 с.
43. Потапов И.А., Хватов В.Ф., Журкович А.В., Курлышев О.В., Журкович В.В., Потапов А.И. Методы и средства дистанционной диагностики, мониторинга, неразрушающего контроля и интеллектуализации автотранспорта. – CПб.: Гуманистика, 2011. – 790 с.
44. Потапов А.И. Оптический контроль. Учебное пособие. -М.: Спектр, 2011. – 208 с.