Разработка технических средств и методики контроля кольцевых швов малогабаритных емкостей

ПЗУ состоит из двух микросхем DD4 и DD5. На их адресные входы поступают сигналы с системной ША. Выводы D0…D7 соединены с выводами порта Р0 МП DD1. Считывание данных происходит при подаче синхросигнала PSN, который формируется на выводе 29(PSEN) МС DD1. Включение микросхем DD4 и DD5 осуществляется путем подачи сигнала низкого уровня на вывод 22 (CS).

ОЗУ состоит  из микросхемы DD8 с общим объемом 8 кБ, что соответствуетзаданным потребностям в проектируемом устройстве. Активизация МС ОЗУ происходит при подаче сигналов низкого уровня на вывод 20(СS1). При чтении и записи данных в ОЗУ подается сигнал низкого уровня с вывода 16(P3.6/WR) МП DD1.

Преобразование  аналогового сигнала в цифровой осуществляется МС АЦП DA3. Передача данных в МП DD1 осуществляется по шине данных в виде сигналов D7…D0, поступающих на выводы порта P0 МП. Сигнал на вход AЦП поступает с выхода операционного усилителя DA1. С выхода DA2 усиленный до уровня логической единицы сигнал поступает на вход логического элемента DD6.4 2ИЛИ-НЕ, выполняющего функцию формирователя импульсов.

Шина  I²C начинается с выводов 12 и 13 МП DD1. Для управления шиной I²C применяются выходные каскады с открытым коллектором, поэтому линии SDA и SCL должны быть подтянуты к источнику питания +5(В) через резисторы R1 и R2 (сопротивлением 10 кОм). Удобства применения шины I²C очевидны – малое количество проводников и достаточно высокая скорость побитного обмена между МП и внешними устройствами, простота аппаратной реализации линий связи. Для записи и хранения результатов измерения используется микросхема электрически перепрограммируемого ПЗУ DD2. Управление этой микросхемой происходит по

шине I²C.

Управление  клавиатурой осуществляется программным  путем. Клавиша «Град» используется для перевода прибора в режим  градуировки. Клавиша «Изм» переводит  прибор в режим измерения. Клавиша  «Чтен» – для вывода результатов  измерений на ЦОУ. Клавиши «Вперед» и «Назад» – для перехода к  следующему или предыдущему значению результата измерения, записанного  в памяти. Клавиша «Зап» – для  записи чисел в ППЗУ (используется при градуировке прибора). Клавиша  «2ndF» используется для переключения клавиатуры.  После обработки и анализа полученной измерительной информации осуществляется вывод результата измерения на ЦОУ, реализованное на МС HG1- HG4 . Для управления индикаторами используется регистр DD7 и выводы Р1.0 –Р1.3 порта Р1 МП DD1. Ток через сегменты индикаторов ограничивается резисторами R19-R26. Вывод информации на индикаторы – динамический. Поочередное включение индикаторов осуществляется с помощью транзисторных ключей VT1-VT4. Опрос клавиатуры – динамический.

 

Выводы

 

Была  разработана электрическая принципиальная схема устройства для подсчета и индикации дефектов. Разработанное устройство позволяет подсчитывать количество обнаруженных дефектов и отображать их расположение от начала шва. Вся необходимая информация выводится на цифро-буквенные индикаторы.

 

4 Методика контроля объекта

 

Методика обнаружения протяжных  дефектов в кольцевом сварном шве малогабаритной емкости включает следующие операции:

– произвести внешний осмотр кольцевого шва емкостиа и отметить наружные недопустимые дефекты;

– размагнитить магнитную ленту  при помощи дросселя;

– с помощью пневмоцилиндров  отвести электромагниты в разные стороны;

– уложить магнитную ленту на поролоновую подушку внутри нижней пары электромагнитов;

– уложить на магнитную ленту  объект контроля;

– свободныеми концами магнитной ленты обхватить на верхний части кольцевой швов емкости;

– осуществить привязку ленты к  сварному шву;

– подать воздух в пневмоцилиндры;

– произвести намагничивание шва;

– с помощью пневмоцилиндров  отвести верхние электромагниты от объекта контроля;

– извлечь емкость из устройства;

– извлечь магнитную ленту;

– произвести настройку дефектоскопа по эталонной магнитной ленте;

– считать запись с ленты и  сделать выводы о наличии недопустимых дефектов в сварном шве емкости;

– отметить на объекте контроле места  недопустимых дефектов.

Методика обнаружения локальных  дефектов в кольцевом сварном шве малогабаритной емкости включает следующие операции:

– размагнитить магнитную ленту  при помощи дросселя;

– провести настройку устройства для автоматической регистрации  дефектов по эталонной ленте;

– поместить магнитную ленту  в устройство;

– поместить в устройство объект контроля;

– произвести привязку магнитной  ленты к сварному шву;

– включить рабочий ток в катушке  электромагнита;

– включить вращающий, лентопротяжный механизм и размагничивающий соленоид.

После проведения контроля всей длины  шва, отключить вращающий, лентопротяжный механизмы, размагничивающий соленоид и электромагниты, перевернуть емкость для контроля второго шва и проделать все перечисленные выше операции.

Выводы

 

Разработана методика магнитографического контроля, обеспечивающая обнаружение недопустимых дефектов (протяжённые - h>10%, локальные - h>20 %) в кольцевых сварных швах малогабаритных емкостей при производительности 3000 шт./год.

 

5 Метрологическое обеспечение  средств неразрушающего контроля

 

Для настройки чувствительности дефектоскопов  используются испытательные образцы  и контрольная магнитограмма. Испытательные  образцы служат для изготовления контрольных магнитограмм.

Глубину искусственных дефектов выбирают равной минимальному браковочному уровню для заданной толщины стенки в  соответствии с требованиями СНиП III-42-80 [37]. На поверхности испытательного образца должны быть отмечены краской расположение и границы участков, имеющих дефекты, с указанием вида и величины  этих контрольных дефектов. Каждый испытательный образец должен быть проверен и принят комиссией из руководящего инженерно-технического персонала.

Контрольная магнитограмма служит для настройки чувствительности дефектоскопов.

Контрольные магнитограммы записывают на испытательных образцах путем  намагничивания их теми же устройствами и при тех же режимах, которые  применяются для контроля объектов.

Для изготовления контрольной магнитограммы  используют магнитную ленту того же типа, что и при неразрушающем  контроле изделий. При каждой смене  партии магнитной ленты должна быть изготовлена новая контрольная  магнитограмма из новой партии ленты. На магнитограмме должны быть отмечены карандашом:

- границы участков с указанием  вида и величины дефектов;

- толщины основного металла  и испытательного образца;

- режим намагничивания.

При использовании одного и того же магнитографического дефектоскопа с несколькими намагничивающими устройствами при помощи каждого  устройства записывают контрольную  магнитограмму, по каждой из них настраивают  чувствительность магнитографического  дефектоскопа. При настройке чувствительности дефектоскопа фиксируют амплитуду  сигнала от контрольного дефекта, являющуюся браковочным уровнем. Если амплитуда  сигнала, обусловленного дефектом в  контролируемом изделии, превышает  браковочный уровень, то дефект считают  не допустимым. Настройку чувствительности магнитографического дефектоскопа следует проводить перед каждым началом работы с ним.

 

Выводы

 

Разработано метрологическое обеспечение средств контроля, позволяющее настроить магнитографический дефектоскоп для обнаружения недопустимых дефектов в кольцевых сварных швах малогабаритных емкостей.

 

6 Экономика

 

Оценка  стоимости (единовременных затрат) и  сроков выполнения научно-исследовательской  и опытно-конструкторской работы (НИОКР) является одним из важных показателей  для оценки финансовой эффективности  проекта, рационального использования  вовлеченных в него научно-технических  ресурсов и инструментом контроля расхода  средств, предусмотренных сметой (бюджетом) [ 27].

Важнейшим ресурсом НИОКР являются научно-технические  работники.

 

6.1 Трудоемкость  и продолжительность НИОКР

 

Трудозатраты  на выполнение НИОКР не могут быть пронормированы по причине их неопределенности и творческого характера. Поэтому  трудоемкость выполняемых работ  определяется экспериментальным путем. Для определения трудоемкости разработки НИОКР прежде всего составляется перечень всех основных этапов работ, которые должны быть выполнены.

Для конструкторской  разработки этапами могут быть, составление  технического задания, технические  расчеты, разработка эскизов и чертежей, подготовка и оформление пояснительной  записки.

Ожидаемое время этапов НИОКР t_ож можно определить по формуле

 

 

 

где t_min и t_max – минимальная, наиболее вероятная, и максимальная трудоемкости (продолжительности) выполняемых работ в днях.

Дальнейший  расчет осуществляется аналогично. Результаты занесены в таблицу 6.1.

Примерное распределение работ по этапам в  условиях дипломного проекта представлено в таблице 6.1.

Связь между  трудоемкостью и продолжительностью работ может быть выражена следующим образом

 

 

 

где Т  – трудоемкость работы (этапа), ч;

       t_ож – ожидаемая (принятая) продолжительность, дн;

       Ч – число исполнителей, занятых  в этапе (1 чел.);

       Ф_в – фонд времени работы исполнителя в день (8 часов).

Дальнейший  расчет осуществляется аналогично. Результаты занесены в таблицу 6.1.

Таким образом, если известна трудоемкость этапа, то его продолжительность составит

 

 

 

 

Таблица 6.1 – Расчет продолжительности и  трудоемкости по этапам НИОКР

Наименование этапа	Продолжительность, дн.			Трудоем- кость Т, ч.
	tmin	tmax	tож
Ознакомление с литературой	2	3	2,4	19,2
Разработка методики исследований	1	2	1,4	11,2
Подготовительные работы	1	2	1,4	11,2
Теоретические исследования	4	5	4,4	35,2
Экспериментальные работы	4	6	4,8	38,4
Проектные работы	5	8	6,2	49,6
Оформление пояснительной записки	8	10	8,8	70,4
Оформление графической части	9	10	9,4	75,2
Итого продолжительность проектирования	34	46	38,8	310,4

 

6.2 Стоимость  НИОКР

 

Выполнение  НИОКР в общем случае требует  как текущих, так и единовременных затрат научно-технических средств. Для определения общей величины единовременных расходов на реализацию НИОКР составляется смета по следующим  элементам затрат:

– на материалы  основные, комплектующие изделия  и полуфабрикаты, потребные для  данной НИОКР;

– по заработной плате (основной и дополнительной) научно-технического персонала;

– по отчислениям  в Фонд социальной защиты (единый социальный налог);

– на эксплуатацию оборудования и прочих средств, потребных  для выполнения НИОКР;

– расходы  на приобретение лицензий и патентов;

– расходы  на научно-техническую информацию для  данной НИОКР;

– прочие затраты и накладные расходы.

Примерный состав статей калькуляции НИОКР  показан в таблице 6.5.

Порядок расчета затрат по статьям приведен далее.

Общая сумма  затрат на материальные ресурсы З_м определяется по формуле

 

 

 

 

где Р_i – расход i-го вида материального ресурса, натуральной единицы;

       Ц_i – цена за единицу i-го вида материального ресурса, р.;

       i – вид материального ресурса;

       n – количество видов материальных ресурсов;

       К_зтр – коэффициент транспорно-заготовительных расходов, К_тзр=1,1.

При этом рассчитываются материальные затраты, которые требуются при проведении НИОКР, а также затраты на материалы  для изготовления оснастки или оборудования по результатам НИОКР.

Стоимость приобретенных материалов это сумма  всех материалов приобретенных для  НИОКР.

Транспортно-заготовительные  расходы составляют 3–5% от стоимости  приобретенных материалов. Мы принимаем 4% от стоимости приобретенных материалов.

Затраты на материальные ресурсы составляют сумму приобретенных материалов и транспортно-заготовительных расходов.

Расчет  представлен в таблице 6.2.

 

Таблица 6.2 – Затраты на материальные ресурсы

Наименование материального ресурса	Единица измерения	Количество израсходо-ванного материала	Цена за единицу, тыс. р.	Сумма, тыс. р.
Лист стальной, горячекатанный 5мм Ст3 [15 ]	тн	0,1	6810,2	681,02
Пневмоцилиндр IAS [ 14]	шт	2	825,3	1650,06
Электромагнит [11 ]	шт	5	1235	6175
Болт М8*25 [17 ]	шт	35	0,9	31,5
Болт М12*40 [ 18]	шт	12	1	12
Болт М16*45 [19 ]	шт	8	1,1	8,8
Гайка М8 [20 ]	шт	35	0,5	17,5
Гайка М12 [ 21]	шт	44	0,55	24,2
Гайка М16 [ 22]	шт	8	0,6	4,8
Шайба М8 [23 ]	шт	35	0,3	10,5
Шайба М12 [24 ]	шт	28	0,35	9,8
Шайба М16 [25 ]	шт	8	0,4	3,2
Болт анкерный М12*200 [26 ]	шт	16	5	80
Мотор-редуктор WG1188 [ 12]	шт	1	3719	3719
Мотор-редуктор G8156 [13 ]	шт	1	2820	2820
Стоимость приобретения материалов					15247,92
Транспортно-заготовительные расходы					609,917
Итого: затраты на материальные ресурсы					21957,004