Метрологическое обеспечение производства и испытаний газотурбинных двигателей летательных аппаратов Иванов В.С. (1014177), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Обычно в жестких эндоскопах используют жесткую оптику. В гибких эндоскопах используют гибкие световоды, по которым передается изображение и световой поток для освещения наблюдаемой поверхности. Гибкие эндоскопы обладают большими возможностями проникновения в труднодоступные части двигателя, ими часто пользуются для осмотра со стороны входа и выхода двигателя. Управление изгибом головной (дистальной) части эндоскопа в одной или даже в двух плоскостях расширяет возможности этого типа приборов. Для фиксации и документации повреждений эндоскопы могут комплектоваться фото- и телевизионными камерами. В табл.
12 представлены основные характеристики эндоскопов различных типов. Отечественные жесткие эндоскопы типа ЭЛЖ выпускаются с диаметром наружной трубки 5; 6,5; 8,5„10 и 16 мм. Таблица 12 Основные. характеристики авиационных эндоскопов Гибкие эндоскопы Жесткие эндоскопы Тип„фирма Тип, фирма Характеристики ЭЛЖ 10; 16 Рабочий диаметр 10 10 100 750 1000 350 300 250 Рабочая длина, мм 1500 1500 750 170 1800 500 2000 120 1200 30,50 40 — 70" 30 — 40" Угловое поле зрения 15 — 20 До 100 До 50 До 100 До 200 — на расстоянии 15 мм.
ее — отклонение дистального конца в двух плоскостях. Разрешающая способ- ность на расстоянии 50 мм, л/мм Рабочая глубина поля зрения, мм ЭЛЖ 5; 6,5; 8,5 До 110 (с ачающейся призмой иниоборос к оп "Олимпас" ЭВГ 6,5; 8; 10 1г 6; 8; 11 "Олимпас" Ультратонки е "Олимпас" Эндоскопы с трубками малых диаметров (до 8,5 мм) используются для осмотра поверхностей деталей (лопаток) с малых расстояний (до 50 мм). Для осмотра камер сгорания пользуются эндоскопами с диаметром трубки до 16 мм с большей краткостью увеличения. Угловое поле зрения этих приборов меньше, чем у приборов с малым диаметром, но разрешающая способность выше (до 20 линий/мм). Используя новейшие достижения технологии производства оптических элементов, японская фирма "Олимпас'* освоила выпуск жестких дефектоскопов с диаметром трубки 1,7 и 2,7 мм, которые могут вводиться внутрь каналов охлаждения рабочих лопаток турбин при их изготовлении и контроле. Особенностью этих приборов являются новые оптические элементы — сельфоки.
Эти элементы представляют собой тонкие оптические стержни с диаметром до 1 мм, выполняющие роль многолинзовой системы. В сельфоках преломление луча достигается за счет изменения коэффициента преломления самого материала оптического стержня в его поперечном сечении. Профилируя по заданному закону коэффициент преломления материала, удается создать оптический элемент, способный передать изображение от одного конца стержня к другому.
В гибких эндоскопах изображение передается с помощью жгута, состоящего из множества гибких тонких световодов — волокон с регулярной их укладкой. Если на один торец жгута спроецировать изображение предмета, то это изображение можно видеть на противоположном конце жгута. Наибольшую известность получили гибкие эндоскопы японской фирмы "Олимпас". Внутри рукава такого прибора протянуты два жгута: передачи изображения и передачи света. Для наблюдения изображения служит окуляр, а для восприятия изображения — объектив. Источник света соединяется гибким световодом со жгутом подсветки. В простейшем случае такой прибор, не имеющий управления положением дистального конца с объективом и призмой для бокового наблюдения, снабжается самотормозящим металлорукавом, который сохраняет принципиально задаваемую конфигурацию жгута.
Такой прибор называют полужестким. Для расширения возможностей осмотра деталей гибкие приборы снабжаются механизмом изгиба дистальной части Для этого внутри защитного рукава протягивается тросик управления, соединяющий дистальную часть с ручкой управления, установленной в окулярной части прибора. Некоторые модификации приборов имеют управление изгибом конца эндоскопа в двух плоскостях.
Одним из важных показателей эндоскопа является разрешающая способность, т.е. число различных линий на 1 мм размера изображения. Важно отметить, что хотя гибкие эндоскопы имеют большие возможности доступа к осматриваемым элементам двигателя, их разрешающая способность хуже, чем у жестких эндоскопов с линзовой оптикой. Кроме того, жесткие эндаскопы более удобны в эксплуатации в тех случаях, когда можно быстро их установить в нужное положение и точно скоординировать местоположение обнаруженного дефекта. Обобщая возможности применения оптических смотровых приборов, необходимо указать на то, что с помощью этих приборов можно обнаруживать достаточно различимые дефекты, например, трещины с раскрытием пе менее 0,1 — 0,2 мм.
Обнаружить трещины на ранней стадии возникновения (усталостные трещины) практически невозможно. В настоящее время созданы эндоскопические приборы с ультрафиолетовым источником и использованием люминесценции, однако их применение для контроля элементов внутри двигателя пока остается проблематичным. В цеховых условиях техника ультрафиолетового излучения хорошо апробирована и позволяет выявить трещины с раскрытием в несколько микрометров. Провести осмотр рабочих лопаток можно с помощью жесткого эндоскопа, установленного в пространстве вблизи лопаток рабочего колеса, Поворачивая ротор двигателя на одно лопаточное деление, последовательно проверяют все лопатки.
Серьезное затруднение вызывает контроль с помощью эндоскопов сопловых лопаток. Последовательный осмотр сопловых неподвижных лопаток с помощью гибкого эндоскопа достаточно трудоемок, и не всегда представляется возможность через ограниченное число смотровых окон или со стороны входа и выхода двигателя проконтролировать все сопловые лопатки.
Фирмами "Олимпас" и "Мачида" разработан специальный гибкий эндоскоп с направляющим ложементом и специальным крючком на конце для закрепления его за одну из рабочих лопаток. Поворачивая ротор, а вместе с ним и дистальный конец эндоскопа, последовательно осматривают сопловые лопатки турбины. й~~ ~с ~е п~лностью аььиь~мми*ам 3 х жности оптических средств контроля. Так, например, интерферометрия может рас- ширить область применения приборов для распознания дефек- тов на ранней стадии их возникновения. 9.2.
Токовихревая дефектоскопия Для обнаружения малых дефектов на поверхности деталей применяется токовихревой метод, иногда называемый электромагнитным. Этот метод позволяет выявлять нарушения сплошности, трещины с глуб "ной залегания 0„1 — 0,5 мм н с минимальным раскрытием порядка нескольких микрометров. Минимальный размер обнаруживаемых дефектов 1 — 2 мкм ~23$ Токовихревой метод контроля основан на регистрации изменений полного электрического сопротивления или напряжения зонда под воздействием вихревых токов, наводимых катушкой зонда в электропроводящем поверхностном слое объекта. Для питания зонда обычно используют находящийся во вторичном приборе электронный генератор с частотой от 10 кГц до 1 МГц.
Еатушка зонда возбуждает на поверхности контролируемого объекта кольцевые вихревые токи, интенсивность и распределение которых зависят от геометрии и состояния поверхности объекта. Всякая неоднородность в поверхностном слое (трещина, раковина и др.) будет изменять картину и интенсивность вихревых токов. Появление в зоне расположения зонда какого-либо дефекта будет приводить в конечном счете к изменению магнитного поля и к снижению потерь катушки индуктивности, амплитуда при этом будет возрастать.
Изменение полного сопротивления катушки, включенной в мостовую или дифференциальную схему, будет вызывать изменение выходного напряжения и отклонения стрелки прибора. Поскольку контролеру приходится следить одновременно за перемещением зонда по поверхности детали и за стрелкой индикатора прибора, для облегчения его работы используют звуковую сигнализацию, подаваемую к наушникам в момент появления дефекта Способность зонда обнаруживать дефекты в значительной мере определяется частотой питающего напряжения и геометрическими размерами зонда.
С увеличением частоты проникающая способность вихревых токов внутрь объекта снижается и, наоборот, с уменьшением частоты — увеличивается. Однако уменьшение частоты приводит к снижению разрешающей способности. Обычно стремятся к уменьшению диаметра зонда и примененшо ферритовых сердечников с диаметром 0,5 — 1 мм. Это позволяет создать приборы, которые можно вводить во внутреннюю полость двигателя через отверстия и лючки аналогично тому, как это делается при работе с эндоскопами. Важно заметить, что полный контакт зонда с контролируемой поверхностью при пользовании токовихревыми приборами необязателен.
Однако у них есть большой недостаток — они практически не обнаруживают дефекты, залегающие на глубине и не выходящие на поверхность. Отечественная промышленность и зарубежные фирмы выпускают различные по типу и назначению токовихревые дефектоскопы и толщиномеры. Из отечественных приборов следует назвать дефектоскоп ВД- 20Н-Д, позволяющий выявлять дефекты на глубине до 0,5 мм, и дефектоскоп ВДУ-20 для обнаружения усталостных трещин.
9.3. Ультразвуковая дефектоскопия Ультразвуковая дефектоскопия позволяет обнаруживать дефекты, залегающие в толще металла, определять глубину их залегания, а наиболее совершенные сканирующие приборы дают возможность определять размеры и даже контур дефекта. Для зондирования используют пьезоэлектрические излучатели, работающие в диапазоне ультразвуковых и звуковых частот от 50 Гц до 50 МГц. Их называют обычно искателями. Основным элементом искателя является пьезопластина, изготавливаемая преимущественно из цирконата титана свинца УТС-19 или других пьезокристаллов. В дефектоскопических приборах для излучения других волн под воздействием электрических колебаний обычно применяют пластины, поляризованные в толщине, в которых направления электрического и упругого полей совпадают.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
