WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 36 | 37 || 39 | 40 |   ...   | 42 |

Таблица 5.Результаты испытаний по 4-му варианту обработки № подшипника Параметры до обработки Параметры после обработки Шум, Дб Вибрация, Дб Шум, Дб Вибрация, Дб 15 66 90 63 Вариант 5. Пятый вариант обработки, которому был подвергнут подшипник №18, производили аналогично 4-му варианту. Но после промывки подшипника от консервирующей смазки в спирте его сушили сжатым воздухом и активировали поверхность травлением в 10%-ом водном растворе H SO путем окунания подшипника в ванну с травя2 щим раствором на 10 с. После этого подшипник промывали горячей водой и обкатывали в растворе карбонофторида с предварительным разогревом раствора до 60-70 °С. В процессе армирования выполняли термостабилизацию обкаточной жидкости в диапазоне температур 60-70 °С. После обкатки подшипник смазывали маслом И-40А. Результаты испытаний подшипника №18 приведены в табл. 5.11.

Таблица 5.Результаты испытаний по 6-му варианту обработки № подшипника Параметры до обработки Параметры после обработки Шум, Дб Вибрация, Дб Шум, Дб Вибрация, Дб 18 67 94 94 Вариант 6. Шестой вариант обработки применили для подшипников №1, 8 и 13. Технология обработки производилась по следующим этапам.

Подшипники промывали в спирте для удаления масла и обезжиривания поверхности. Потом производили травление подшипников в 10%-ном растворе серной кислоты путем окунания подшипников в ванну с травящим раствором на 10 с. Затем подшипники промывали в проточной воде до полного удаления остатков кислоты. Далее подшипники сушили сжатым воздухом, а затем протирали мягкой тканью из хлопка, смоченной в растворе спирта, для удаления налета после воды. После высыхания на поверхность подшипников наносили эпилам и повторно сушили на металлической плите, разогретой до 50-90 °С, в течение 15 мин.

Вариант 8. Подшипники №2, 6 и 20 обрабатывали по следующей технологии.

В масло И-40А добавляли присадку шунгит до концентрации 2% по отношению к массе масла. Приготовленную смесь тщательно перемешивали для равномерного распределения присадки в объеме масла. Армирование производилось аналогично варианту 4, но вместо карбонофторидсодержащей приработочной жидкости использовался раствор шунгита.

Таким образом, результаты испытаний показали, что небольшое снижение шума наблюдается при использовании 2-го и 4-го варианта и составляет 2…3 Дб. Наибольший эффект снижения вибрации – уменьшение уровня на 3Дб – показал 5-й вариант обработки. Для повышения достоверности результатов по данной технологии были обработаны дополнительно подшипники №3, 11 и 12.

Все обработанные подшипники безотказно наработали более 3-х назначенных ресурсов при прохождении ресурсных испытаний на испытательных стендах ОАО «Самарский подшипниковый завод».

5.4.2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН ПРИ УСТАЛОСТНОМ ОХРУПЧИВАНИИ Поскольку, как показали эксперименты, энергия активации пластической деформации является характеристикой, чувствительной к степени деградации материала, ее рост удовлетворительно аппроксимируется линейной функцией, а усталостное разрушение связано с некоторым предельным, характерным для каждого материала и заданных условий, значением энергии активации, то для приближенной оценки остаточного ресурса (в %) элементов конструкций было предложено использовать простое соотношение [72-75, 82, 107, 229]:

исх u - u 0 = 100 1%, (5.12) кр исх u - u 0 где u – текущее значение энергии активации пластической деформаисх ции; u – исходное значение энергии активации материала детали;

кр u – предельное (допустимое) значение энергии активации.

Разработанная экспериментально-расчетная методика оценки остаточного ресурса материалов сводится к предварительному создакр нию базы данных о величине энергии активации u, характеризующей критическое состояние материала под действием эксплуатационных разрушающих факторов: радиации, высоких температур, коррозионно-активных сред и деформаций, при которых дальнейшая эксплуатация изделия связана с повышенным риском его усталостного разрушения. Эти исследования можно проводить на модельных образцах, подверженных усиленным воздействиям неблагоприятных факторов, до появления на них признаков разрушения – усталостных трещин. Оценка критического значения энергии активации производится на испытанных до разрушения образцах материала в зоне, прилегающей к краям трещины. Кроме того, база данных должна включать значения энергии активации пластической деформации материалов в состоянии поставки.

После создания базы данных об энергии активации эксплуатируемых материалов для оценки их остаточного ресурса производят оценку текущего значения энергии активации пластической деформации исследуемого элемента машины в наиболее уязвимом месте, а затем рассчитывают остаточный ресурс по формуле (5.12). Оценка остаточного ресурса t элементов оборудования во времени находится из выражения t = (100 /[100 - ]) t - t = t - t, (5.13) эксп эксп рес эксп где t – длительность эксплуатации исследуемого элемента, t – эксп рес ожидаемый общий ресурс испытываемого элемента, включающий [100 - ] характеризует степень девремя его эксплуатации. Величина градации материала относительно исходного состояния (выработанный ресурс) в процентах.

Для деталей, работающих в режиме циклического нагружения, возможна аналогичная оценка ресурса в функции числа циклов наработки.

Удобство приведенной методики состоит в том, что она инвариантна к предыстории эксплуатации элемента и виду разрушающего воздействия, поэтому в случае отсутствия данных об энергии активации материалов в состоянии поставки или точного времени его эксплуатации можно произвести оценку остаточного ресурса в два этапа следующим образом.



Вначале выполняется оценка текущего значения энергии активации исследуемого материала и фиксируется дата эксперимента. Через определенное время вновь повторяют оценку текущего значения энергии активации пластической деформации материала в этом же месте. Затем производят расчет остаточного ресурса материала, принимая за t вреэксп мя между двумя оценками энергии активации исследуемого элемента.

Реализовать данную методику можно на базе алгоритма оценки ресурсных характеристик, показанного на рис. 5.15 [107].

Как видно из схемы, база данных блока обработки информации содержит ряд массивов, которые необходимо создать на этапе предварительных исследований.

Блок 1. Массив данных об энергии активации материалов в исходном состоянии (в состоянии поставки) позволяет оценить и учесть исходный уровень повреждаемости материала, приобретенный в процессе изготовления детали, который условно принимается за нулевой уровень деградации.

Блок 2. Массив данных о критических значениях энергии активации позволяет оценить уровень деградации, при котором наблюдается разрушение материала при воздействии определенного комплекса внешних факторов.

1. Формирование массива данных об энергии активации 13. Оценка состояния материала пластической деформации альтернативными критериями материалов в исходном состоянии 2. Формирование массива данных 14. Прогнозирование остаточного о критических значениях энергии ресурса альтернативными активации пластической критериями деформации материалов при 5. Статистическая обработка и различных внешних воздействиях оценка достоверности данных 3. Формирование массива данных о кинетике изменения энергии 6. Периодическая оценка текущих 15. Анализ пригодности объекта к активации при различных значений энергии активации эксплуатации воздействиях внешних факторов 4. Формирование массива данных 7. Прогнозирование остаточного 12. Оперативное моделирование об аварийных (критических) ресурса аварийной ситуации значениях внешних факторов.

8. Оценка выработанного ресурса 11. Оперативный прогноз 10. Сбор данных о внешних 9. Оценка скорости исчерпания остаточного ресурса воздействиях ресурса Рис. 5.15. Алгоритм работы блока обработки информации Блок 3. Массив данных о кинетике изменения энергии активации пластической деформации при различных воздействиях служит для формирования оперативного прогноза остаточного ресурса в периодах между оценками текущего значения U.

Блок 4. Массив данных о критических, реально возможных на практике значениях факторов служит для моделирования работоспособности объекта при создании аварийной ситуации.

Указанные массивы непрерывно пополняются и корректируются в процессе эксплуатации программно-аппаратного комплекса при помощи блока 5 статистической обработки и оценки достоверности информации. Это позволяет непрерывно уточнять прогнозируемый остаточный ресурс.

Переход от этапа предварительных исследований к реальному прогнозированию возможен только при достаточно высокой степени повторяемости (достоверности) данных в массивах 1-4.

Дальнейшие исследования заключаются в периодической оценке текущих значений энергии активации пластической деформации материала (блок 6) и расчете остаточного ресурса (блок 7), выработанного ресурса (блок 8) и скорости деградации материала (блок 9). При этом непрерывно происходит сбор данных о внешних воздействиях (блок 10). Полученная информация заносится в массивы данных и корректирует результаты оперативного прогноза остаточного ресурса (блок 11). Необходимо отметить важную особенность данного алгоритма – прогнозирование остаточного ресурса производится по наиболее вероятному значению скорости деградации материала при данных условиях, а текущие ресурсные характеристики только корректируют данные оперативного прогноза. Это позволяет исключить влияние случайных факторов при оценке экспериментальных значений u и, несмотря на периодический контроль энергии активации, осуществлять непрерывный прогноз остаточного ресурса как при текущих значениях внешних воздействий, так и в нештатных, аварийных ситуациях (блок 12). Параллельно оценке состояния объекта по критерию усталостной прочности производится оценка состояния объекта другими, в т. ч. и альтернативными критериями (блок 13), на основании которых также производится прогнозирование остаточного ресурса (блок 14). Далее сравниваются показания остаточного ресурса по различным критериям (блок 15), и на этом основании производится анализ работоспособности объекта по критерию его эксплуатационной безопасности.

5.4.3. СТРУКТУРА СИСТЕМЫ УСС УЗЛОВ ТРЕНИЯ Разработанную методику прогнозирования остаточного ресурса материалов можно использовать в составе системы УСС ответственных элементов узлов трения машин, пример которой показан на рис. 5.16.

Традиционно применяемые системы управления сроком службы узлов трения предусматривают диагностические работы при капитальном ремонте и техническом осмотре машин. Решение о восстановлении деталей дается на основе оценки их реального износа (для большинства восстанавливаемых деталей он не превышает 0,3 мм). Предварительный анализ целесообразности восстановления детали заключается в сравнении стоимости восстановительных мероприятий с ценой новой детали;

последняя должна быть выше. При наличии больших износов или других повреждений (усталостных трещин, забоин, отслаивания и т. д.) дается заключение о выводе детали из эксплуатации.

Очевидно, что данных мероприятий для обеспечения требований надежности и безопасности ответственных элементов машин недостаточно. Параллельно с изнашиванием происходит усталостное охрупчивание подповерхностного слоя и материала основы. Если величина износа поддается контролю сравнительно легко, то неразрушающая оценка степени усталостной деградации материала представляет собой серьезную проблему, которая не всегда решается современными методами и средствами дефектоскопии. Если изнашивание – постепенный и, как правило, медленный процесс, доступный наблюдению и прогнозированию, то старение и усталость материалов в последнее время все чаще становятся причиной внезапных разрушений, имеющих порой катастрофические последствия. Поэтому в системе УСС узлов трения критерий усталостного охрупчивания должен играть решающую роль при выдаче заключения о возможности продления эксплуатации элементов машин, а также о целесообразности их восстановления и повторной эксплуатации или замены.





Эксплуатация Мониторинг Аварийная Диагностика режимов трения остановка состояния Прогнозирование Прогнозирование нет да изнашивания, Тизн усталости, Тохр < нет да нет да Тизн>tто Тохр>tто Замена & & Восстановление Рис. 5.16. Система УСС элементов узлов трения Предлагаемая система УСС узлов трения на этапе их эксплуатации заключается в следующем. В процессе работы организуется непрерывный мониторинг текущих режимов функционирования узла трения (момент трения, температура и т. д.), на основании которых микроконтроллерная система сбора данных и управления выдает команду на разрешение эксплуатации или аварийную остановку, если значения контролируемых параметров выходят за границы допустимых значений. Такая система слежения предотвратит работу узлов трения при катастрофическом изнашивании и зафиксирует значения действующих режимных параметров.

Во время плановых технических осмотров (ТО) или после аварийных остановок производится диагностика элементов узлов трения, включающая не только оценку фактического состояния, но и прогнозирование остаточного ресурса материалов по критериям изнашивания Т и усталости Т. Для оценки остаточной долговечности изн охр Т предлагается использовать методику, изложенную в предыдущей охр главе. Прогнозирование изнашивания может выполняться как расчетным, так и эмпирическим путем.

Далее сопоставляют полученные оценки с установленным периодом времени t до следующего ТО. При этом возможны следующие ТО варианты. Если прогнозируемые сроки службы Т и Т превышают изн охр t, то выдается заключение о возможности продления эксплуатации ТО объекта на срок до следующего ТО. Если материал достиг предельного состояния по усталости (Т

Данная система УСС применима для ответственных узлов трения технических систем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Учитывая растущую потребность в безопасности технических систем, нетрудно предположить дальнейшее ужесточение требований к надежности узлов трения, которое неизбежно приведет к необходимости введения в процесс их эксплуатации систем управления индивидуальными сроками службы. Для этого потребуется решить еще множество научных и инженерных задач. Одна из них связана с углубленным изучением пока еще малоизведанной области синергетических эффектов, проявляющихся в зоне фрикционного контакта.

Эта область, в которой скрыты «ключи» управления долговечностью узлов трения, ещё долгое время будет оставаться terra incognita для многих исследователей.

Данная монография не претендует на полноту изложения всех важнейших принципов, теорий и концепций, составляющих основу современного понимания процессов усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев. Пытливый читатель легко сможет найти более подробную информацию в первоисточниках по имеющимся ссылкам. В прогнозировании такого сложного вида разрушения материалов, как изнашивание, пока вопросов больше, чем ответов, однако автор надеется, что книга поможет читателю сделать очередной шаг в решении поднятых в ней проблем.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Агеев, Е.П. Неравновесная термодинамика в вопросах и ответах / Е.П. Агеев. – М.: Эдиториал УРСС, 2001. – 136 с.

2. Агошков, Ю.М. Структурные изменения в поверхностных слоях алюминиевой бронзы при трении / Ю.М. Агошков, Д.Г. Громаковский, А.Г. Ковшов и др. // Физика прочности и пластичности металлов и сплавов. – Куйбышев: КуАИ, 1978. –Вып.6. – С. 26-29.

3. Александров, А.В. Сопротивление материалов: Учеб. для вузов / А.В. Александров, В.Д. Потапов, Б.П. Державин. – М.: Высш. шк., 1995.

– 560 с.

4. Алексеев, Г.Ф. О трении и износе фрикционных пар при вибрационных нагрузках / Г.Ф. Алексеев // Теоретические и прикладные задачи трения, износа и смазки машин: сб. – М.: Наука, 1982. – 285 с.

5. Алехин, В.П. Физические закономерности микропластической деформации поверхностных слоев материалов / В.П. Алехин // Физика и технология обработки поверхности металлов. – Л.: АН СССР, ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 1984. – С. 10-32.

6. Алехин, В.П. Особенности микропластического течения в приповерхностных слоях материалов и их влияние на общий процесс макропластической деформации / В.П. Алехин, М.Х. Шоршоров. – М.: Институт металлургии им. А.А.Байкова АН СССР, репринт №1, 1973. – 82 с.

7. Амосов, А.А. Вычислительные методы для инженеров / А.А. Амосов. – М.: Высш. шк., 1994. – 544 с.

Pages:     | 1 |   ...   | 36 | 37 || 39 | 40 |   ...   | 42 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.