Розробка основ акусто-емісійної діагностики триботехнічних систем

Abstract

Отримано інтегро-диференційне рівняння теплоперенесення та внутрішнього енергоперенесення у відкритій термонапруженній трибосистемі при зміні робочого навантаження з врахуванням теплопередачі та конвекції тепла, яке придатне для широкого спектру матеріалів трибосистем, без обмежень по розміру та формі плями контактну, величини питомого тиску в зоні контакту, масштабного фактору та визначає основні механізми нерівноважного самовпорядкування поверхонь тертя. Встановлені умови переходу трибосистем до мінімальної інтенсивності зношування, які визначаються особливостями нерівноважного самовпорядкування поверхонь контактної взає- модії, а саме умовами утворення двохшарової структури поверхневого шару (верхній підшар суцільний пружній, нижній підшар суцільний пластичний) та відповідної зміни механізму дисипації енергії, що підводиться при терті, з мікропластичної деформації на макропластичний зсув. Створено відповідну математичну модель та розроблено методологію управління процесами дисипації енергії. Встановлено закономірності зношування пар тертя від напружено-деформованого стану поверхневих шарів, режиму змащування, властивостей мастильного середовища, механізму диспергування поверхонь, та стійкості трибосистеми. Розроблено моделі сигналів АЕ, що випромінюються в процесі тертя, які засновані на існуючих уявленнях про руйнування вторинних структур І та ІІ типу. Визначено, що при зношуванні поверхонь контактної взаємодії в залежності від навантаження часовий хід та параметри сигналів АЕ різняться між собою, що надає можливість ідентифікації різних механізмів поверхневого руйнування. Встановлено, що зміна форми результуючого сигналу та його трансформації в безперер- вний сигнал АЕ обумовлені зменшенням проміжків часу при послідовному руйнуванні вторин- них структур І та ІІ типу, що визначає особливості обробки акусто-емісіного випромінювання поверхонь контактної взаємодії. Розроблено критерії оцінки стану поверхонь тертя та етапів їх руйнування за сигналами АЕ, які покладено в основу розробки акусто-емісійної експрес-методики прогнозування ресурсу трибосистем. Розроблено метод визначення моменту виникнення задиру фрикційних вузлів за сигналами АЕ. Розроблено метод визначення контактного навантаження в фрикційних вузлах в момент виникнення заїдання. Створено методики діагностування і збільшення ресурсу пар тертя, які базуються на управлінні процесами теплоперенесення і внутрішнього енергоперенесення у трибосистемах. Отримані результати роботи не мають аналогів, відповідають світовому рівню, так як базуються на технічних вимогах сучасних ІSО-стандартів: - РД-03-131-97 “Правила організації проведення акусто-емісйного контролю судин, котлів і технологічних трубопроводів” (Держміськтехнадзор Росії); Державний стандарт США ASME ( ASME. “Acoustic emission for successive inspecpions. Section XI, Div.1”, Case N-471, Supplement No 5,Cade Cases 1989 Edition,Nuclear Components,Boiler and Pressure Vessels, Code Appruvel Date: 30 April 1990); - Державний стандарт Японії NDIS (NDIS 2412-1980. Acoustic emission testing of spherical pressure vessels made of high tensile strength steel and classification of test results). Виконані розробки відносяться до наукової спеціальності 05.02.04 «Тертя і знос в маши- нах» і вносять значний вклад у розвиток вітчизняного напрямку „Машинознавство” та розділу науки І.2 11.02.04 „Тертя та зношування в машинах” (відповідно до класифікації видів науково-технічної діяльності).