автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Разработка метода форсированных испытаний на ресурс натурных элементов машин



- 9 ИЮЛ 1

На правах рукописи

ЗОТОВ Федор Павлович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ФОРСИРОВАННЫХ ИСПЫТАНИЙ НА РЕСУРС НАТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН (на примере буровых насосов)

Специальность 05.02.02. - Машиноведение и детали машин

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург

1997

Работа выполнена в Научно-инженерном центре "Надежность и ресурс больших систем машин" Уральскою отделения Российской Академии наук, г.Екатеринбург.

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор, академик

Академии проблем качества РФ ТИМАШЕВ С.А.

Официальные оплоненты-доктор технических наук,профессор,академик Росс* кой Жилищно-коммунальной Академии ЗИМИН А.1 -кандидат технических наук, доцент КОПНОВ В.А.

Ведущее предприятие -Научно-исследовательский институт тяжелого

машиностроения АО "Уралмаш", г.Екатеринбург.

Защита состоится 'час. 00 мни " Ц" ии?Цр 1997 г., в ауд. 2УУ -/ учебного корпуса на заседании диссертационного Совета К.053.13.02 при Челябинском Государственном Техническом Университете.

Адрес университета : 454080, г.Челябинск, просп.им. В.И..Ленина 76,

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью учрежден»«, просим направить по адресу университета Ученому секретарю диссертационного Совета.

ЧГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЧГГУ.

Автореферат разослан

"2>_" 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, к.т.к., доцент

ЖЕСТКОВ В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. С точки зрения конкурентоспособности отечественных машин, функциональные параметры которых превосходят зарубежный уровень, повышенный интерес вызывает проблема повышения их качества, прежде всего - надежности и ресурса. В большой степени это относится к буровой технике, эксплуатация которой происходит при циклическом нагруженин и одновременном негативном воздействии потока жидкости с абразивом, что приводит к ускоренному разрушению конструкций. В этих условиях около 40% отказов и 15% времени на восстановление приходится на буровые насосы. Наработка на отказ дорогостоящего насосного агрегата составляет очень короткое время -100-150 часов, что в 3-4 раза меньше , чем у аналогов зарубежного производства. Очевидно, что вопросы испытаний на безотказность и ресурс образцов насосной техники актуальны прежде всего в комплексе конструктивно-технологических мероприятий. В экономическом аспекте особое значение приобретают форсированные ресурсные испытания элементов насосов, позволяющих сокращать издержки на обеспечение общего "жизненного цикла" машин.

Целью диссертации является разработка метода и средств форсированных испытаний ответственных конструктивных элементов буровых насосных агрегатов с получением опережающей информации о работоспособности опытных образцов машин на ранних этапах проектирования.

На основе анализа опубликованной информации о состоянии проблемы поставлены следующие задачи:

1. Изучить данные о параметрической надежности буровых насосных агрегатов в условиях реальной эксплуатации, обосновать выбор наиболее ответственных элементов, выявить основные механизмы повреждений, выделить и установить определяющие факторы нагружения и внешних воздействий, определить их характеристики и области варьирования.

2. Разработать блок-схему программных испытаний натурных элементов насосов, описание которой включает постановку факторного эксперимента, форсированное нагружение объекта и статистическое оценивание смешанных данных. Создать испытательный комплекс в составе стендового оборудования и

3

контрольно-измерительного блока, в условиях которого воспроизводятся механизмы повреждения узлов и деталей насосного агрегата по схемам ударно-абразивного и гидроабразивного изнашивания.

3. Выполнить экспериментальные исследования по оценке значимости основных факторов нагружения и воздействий в диапазоне варьирования их характеристик и на основе математической модели регрессионного типа обосновать выбор режима форсированных испытаний натурных элементов.

4. Выполнить сопоставление результатов натурных и стендовых испытаний с расчетными данными по различным теориям износа и накопления повреждений, обосновать выбор моделей, обеспечивающих получение достоверных результатов.

5. Разработать методику статистической обработки смешанной информации о наработках на отказ с целью повышения точности оценок.

6. Экспериментально апробировать разработанные в диссертации решения и результаты.

Научная новизна диссертации заключается в том, что :

- обоснован и разработан метод форсированных ресурсных испытаний натурных элементов буровых насосных агрегатов по условиям гидроабразивного и ударно- абразивного изнашивания, составлен моделирующий алгоритм программных испытаний на основе применения теории моделирования сложных систем;

- обоснован выбор режимов форсированных испытаний, в котором комплекс нагружающих факторов задается в соответствии с регламентируемыми условиями эксплуатации и интерпретируется контролепригодным признаком воздействий - напряжениями на площадках контакта, что позволяет сравнительно характеризовать нагруженность элементов в условиях испытаний и эксплуатации;

- впервые проведены форсированные стендовые испытания на ресурс натурных элементов буровых насосных агрегатов, получены экспериментальные зависимости по оценке значимости основных факторов нагружения и воздействий, обоснован выбор математических моделей, адекватно описывающих процесс износа и формирования постепенных отказов.

4

Практической ценностью в работе обладают научно обоснованные технические решения, отмеченные патентной чистотой:

- испытательный комплекс с циклическим нагружением натурных »лементов гидромашин (нол.реш. от 18.02.97 по заявке N9304251428);

- методика оценки напряжений на площадке контакта элементов машин;

- способ определения режима воздействия внешней среды;

- способ форсированных ресусных испытаний бурового насоса объемного ипа (Патент Би N1770610 А1).

Лостоверность результатов обоснована достоверностью фундаменталь-1ых положений применяемых теорий и подтверждена выбором методов оце-1ивания показателей ресурса, учитывающих максимальное количество инфор-|ации. Частные выводы с принятым уровнем доверия сходятся с результатами сследований отраслевых институтов гидростроения за 1977-1994 годы.

Реализация результатов работы. Результаты диссертации испольэоваиы нститутом НИИТяжмаш АО "Уралмаш" (г.Екатеринбург)и АО Тидромаш" г.Сысерть Свердловской области) при освоении выпуска опытных изделий.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсужда-нсь на Всесоюзных научно-технических конференциях: "Конструктивно-гхнологические методы повышения надежности машин и их стандартизация" Гула, 1988 г.), "Конструкционная прочность двигателей" (Куйбышев, 1990 г.), Проблемы создания н эксплуатации испытательной технкки'ЧИваново, 1991 г.); 11, VIII, IX и X Всесоюзных школах "Расчет и управление надежностью зльших механических систем" (Ташкент 1988 г., Тбилиси, 1990 г., Геленд-ик,1992 г., Ильмены, 1995 г.); Республиканской научно-технической л|ференции "Совершенствование технологических процессов изготовления ггалей машин" (Курган, 1991 г.); Научно-техническом семинаре "Методы жоренных стендовых испытаний агрегатов тракторов на износ в условиях 1учно-технического перевооружения производства" (Челябинск, 1988 г.); кции Научно-технического Совета НИИТяжмаш АО "Уралмаш" Екатеринбург, 1996 г.); Ученом Совете НИЦ "НиР БСМ" УрО РАН г.Екатеринбург, 1996 г.); Научном семинаре кафедры ПМ и ДПМ ЧГТУ .Челябинск, 1996 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем - 156 страниц, из них 108 страниц основного текста и 37 страниц приложений. Работа содержит 16 рисунков и 16 таблиц. Список литературы включает 111 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована ее цель, определены научная новизна и практическая ценность работы.

Первая глава содержит анализ сложившейся методологии испытаний машин и предложения по повышению их эффективности. На основе обобщения современных исследований по форсированным испытаниям сформирована информационно-справочная база данных в составе: а) нормативной и регламентируемой информации по надежности, прочности и ресурсу (ГОСТ, РД, ТУ, MP); б) входных параметров объекта изучения; в) теоретических и методологических разработок, в частности: принципов ускоренных и форсированных испытаний Г.Д.Карташова, Х.М.Кордонского, Л.Я.Пешеса, Е.С.Переверзева, М.Д.Степановой, С.А.Тимашева, О.И.Тескина, Д.Р.Кокса и др.; принципов расходования ресурса Пальмгрена-Майнера, Фрейденталя, Козлова-Серенсена, Седякина и др.; моделей долговечности В.В.Болотина, И.А.Биргера, В.С.Ивановой, В.П.Ногаева, И.А.Одинга, В.Л.Райхера, В.В.Серенсена, А.Ф.Селихова, Р.Барлоу, Т.Екобери, Д.Коудена, Ф.Прошана и др.; • экспериментальных методов исследования изнашивания в абразивной среде Э.Д.Брауна, И.В.Крагельского, Г.М.Сорокина, М.М.Тененбаума, А.В.Чичннадзе, Дж.Коллинза и др.; г) архивных депонированных материалов институтов-разработчиков и специализированных институтов отрасли; д) авторских способов испытаний.

База данных предложена для одной из версий FOXPRO для WINDOWS.

Основное внимание уделено анализу базы информации по испытаниям гидромашин. Несмотря на создание способа форсированных испытаний бурового насоса в целом (Патент SU N1770610A1) сделаны выводы: а) не рентабельна организация испытаний гидромашин большой мощности (более 400 кВт) из-за

6

1 .............................-И-о-п-ы-т- а-т-е-л-ь-ны-а--.....к- о-м п -л -е х-с-......... -Г

1 1 Испытательный стенд Механизм управления Механизм связи ПЭВМ 1

Формирование цели испытаний -«

Технико-экономическое планирование

Подготовка технического задания ■

Построение априорной базы данных

Разработка ТУ, ТД, КД

Разработка программного обеспечения

ш

Программа испытаний - Натурный элемент - Принцип локального повреждения

•Планирование......предварительных......исследований ■

Формирование режима

- Уравнение регрессии

- План испытаний [N111] -

Выбор модели режима ъ

|Выбор модели повреждения

- Контроль повреждения т)

Останов

Преднамеренный остайов -•

Выбор модэли расходования ресурса —

Контроль расходования ресурса

Смешанная выборка

Построение вариационных рядов

Обработка данных -

Оценка ресурса Выбор метода оценивания

Оценка параметров модели

Выбор модели -

Сценка достоверности

Выбор метода оценивания

Спр.авки Заключения Выводы Рекомендации

Рис.1.Моделирующий алгоритм процесса испытаний натурных элементов на ресурс с форсированием режима

•необходимости сооружения крупных капитальных стендов, больших механических потерь в категориях теории подобия и пр.; 6) целесообразна разработка методологии форсированных испытаний для элементов буровых насосов.

Тенденция современного развития в методологии испытаний- создание автоматизированных систем, начальным звеном в котором является программное описание процесса. Отправным пунктом в достижении цели диссертации стали работы Проникова Л.С., в которых показана возможность проведения программных испытаний опытных образцов машин, но не предусмотрено сокращение объемов и продолжительности эксперимента. В качестве программной блок-схемы в диссертации построен укрупненный моделирующий алгоритм процесса испытаний применительно к наиболее ответственным элементам буровых насосных агрегатов в условиях форсирования нагружения и внешних воздействий (Рис 1).

Во второй главе предложены основные исследовательские решения, каждое из которых представляет собой определенный этап в разработанном моделирующем алгоритме процесса испытаний :

1. Модель повреждения. Натурными исследованиями установлено, что в работе элементов определенного класса гидромашин, в частности буровых насосов, основным критерием отказа является разрушение, обусловленное твердыми частицами в жидкой среде, с контролепригодным признаком- глубиной продольной риски т) на рабочей поверхности поршневой пары длиной L с предельной величиной т|пр =0,5 мм. Попадание струи объемом V=V(T|np,L) из зоны высокого давления в зону низкого давления приводит к снижению гидравлической мощности насоса не менее, чем на 10% (ГОСТ 6031-81) и классифицируется как отказ. Исходя из теории Дж.Коллинза, основанной на контактных давлениях рт и хорошо аппроксимирующей напряженно-деформированное состояние для рассматриваемого вида повреждения, получена зависимость для г)

n=[(tgeym/3*tryii Рга L, (1)

где (tg6 )m - средняя величина для всех выступов твердых частиц; а у,- предел текучести материала; рт- среднее давление на площадке контакта; L- длина скольжения.

It .Выбор объекта испытаний. Из предыдущего следует, что отказ бурового насоса характеризуется малыми геометрическими изменениями в объеме V В рамках теории локального повреждения Болотина В.В. это обстоятельство дало возможность выделить поврежденный участок, изучить его и перенести полученные результаты на узел в целом. Таким образом, в качестве объекта испытаний предложено использовать фрагмент, вырезанный из детали, имеющий с ней полную конструктивную и технологическую идентичность и удовлетворяющий следующим требованиям: 1) характерный размер L развитого макропопреждення не выходит за пределы выделенного объема V ; 2) отказ констатируется по достижению заданного предельного состояния чпр.

III. Модель расходования ресурсу. Принята гипотеза о кумулятивном процессе накопления повреждений, описываемом в рамках полуэмпирической теории Болотина В.В. через функцию связи 3v)//3t= f(q,v|/), где q- действующая нагрузка, у - скалярная мера повреждений. Введением меры повреждений Ч^л/Ппр функция связи получена на отрезке [0,1 ] :

5W3t= (<Яг// <П)/п„р= 4 /Чпр, 4 = (3W30 Л пр. (2)

\

где 4 ' скорость накопления повреждений.

Накопление повреждений г) ограничено линейным правилом Иальмгрена-Майнера, что подтверждает гипотезу об автомодельности процесса расходования ресурса в переменных режимах. Это положение позволило предложить форсированные режимы нагружения и внешних воздействий.

IV. Модель форсированных нснытаннй. Отправным пунктом исследований стали работы Тимашева С Л., в которых обоснована область существования с|н>рсированных режимов. Исходя из схемы причинно-следственных связей (схемы Исикавы) упорядочены воздействующие факторы режимов Z и методом активного факторного эксперимента отобраны наиболее значимые из них. Критерием достоверности решений 1, II и III стало равенство контактных давлений рт в рабочих зонах гидроблока насоса (условия эксплуатации) и натурного элемента (условия испытаний), которое реализовано в лабораторном стенде. Давления рт оценивались напряжениями на площадках контакта 0к|(э)=01[( (и, )=оц, где (э)-индекс эксплуатации, (и)-индекс испытаний,

9

Ч- индекс уровня фактора.

С помощью подбора характеристик определяющих факторов нагружсния и внешних воздействий: а>- частоты колебаний рабочих элементов; V- скорости скольжения твердых частиц; Ка,Н„5а- концентрации, твердости и зернового состава частиц, зависимость для режимов, имитирующих условия эксплуатации получила вид

Ъ3 = {ак| |су(и), у(и), Ка(и),Па(и),5а(и)], Ци)} (3)

Для форсированных режимов (индекс ф) с учетом увеличения амплитудных, частотных характеристик и подбора состава твердых частиц получено выражение

= { о^ф |а>,^(и), Уфк(и), Кафт(и),Нафп(и),51ф|(и)|, 1ф(и)}. (4) где 1,^к,т,п,1 - различные уровни факторов.

Предельное значение 2фт" для форсированных испытаний в рассматриваемых условиях основывалось на достижении с цф , уровня, равного или превышающего предел текучести о уг (по изменению твердости Нм1 на площадках контакта)

Ок1ф > °уг ~ Нн1 (5)

и представлено в виде

={ Нм, (оф/и), уфк(и), К»фт(и),Н1фп(и),5»ф|(н)|, 1ф(и)}, (6) Таким образом, выбор режимов 2ф (4) был предопределен анализом режимов 23 (3), заключающемся в контроле параметра 11М| на исследуемом объекте в условиях эксплуатации. При этом учтено, что режимы 2ф лишь с определенной степенью приближения отражали комплекс внешних воздействий, связанных с осуществлением в машине рабочих процессов.

V. Методика оценки напряжений (на площадках контакта). Известны научные основы и аппаратура магнитного метода исследования динамики и прочности ЦАГИ, в котором для послойного анализа поверхностно упрочненных слоев в качестве контролируемого параметра используется эффективное напряжение Ч'ц, шума, известного как магнитошумопой эффект Баркгаузена (МЭБ). Метод МЭБ доработан в диссертации с целью оценки: напряженного состояния на площадках контакта , технологического процесса упрочнения и уровня нагружения в переменных режимах. Предложмшая методика включает

10

два этапа: а) определение оптимального режима контроля и анализа по параметру Уэф , при котором разброс показаний датчика с площадки контакта одного качества становился минимальным; 6) построение градуировочных зависимостей Узф(Нм(): запись показаний Уэф на оптимальном режиме с поверхности конструктивного элемента различного состояния (исходная поверхность,поверхности упрочненные различными технологическими методами, а также подвергнутые наклепу и перенаклепу в результате воздействия инерционного потока твердых частиц и пр.; в) определение параметра Нм( известным стандартным методом с той же поверхности, что и параметра У^; построение собственно градуировочной кривой \'эф(11м1).

VI. Оценка воздействия рабочей среды в режиме испытаний . С учетом качественных параметров, таких как отношение твердости материала и частицы, структура материала и др. исследована задача выбора твердых частиц в качестве факторов в (4) и (6), а именно: получение рассеяния факторов среды при испытаниях близкого к рассеянию при эксплуатации. В отличие от известного способа (Кугель Р.В. Левнтанус А.Д), основанного на нагружении испытуемой выборки из пи объектов по результатам статистических оценок на пэ аналогичных эксплуатируемых объектах , предложено следующее решение: а) определяется объем из пэ твердых частиц, попадающих в рабочую среду установленного региона эксплуатации; б) измеряется и составляется интервал твердостей Д Н»э в объеме пэ ; который в) разбивается на к групп и середина каждой тэ группы принимается за составляющую режима (3) с соответствующей вероятностью = тэ/ пэ; г) воздействие при испытаниях осуществляется по группам шн количеством к в объеме пн (кратном пэ ) с фактором Н,фП в (6), пропорциональным величине и условием

Ицщ >Наэп; д) группа ши определяется из выражения

1Пи=К шП и= (т э/п ,) п н (7)

Твердость Н4фп подбирается из условия гарантированного достижения отказа в факторном эксперименте.

Вследствие высокой сопротивляемости представленных на испытания натурных элементов (Табл. 1) формой, размерами твердых частиц, а также шероховатостью поверхности и прочими факторами можно было пренебречь.

И

Таблица 1'

Материал Условия поверхности Нм/ (Е х 0,000001)

Сталь твердая 21

Чугун серый хромистый твердый 33

Хромистое покрытие

по стали твердой полированное 45

Vil .Разработка испытательного комплекса (пол, рсш. от 18.02.97 по заявке N9304251428). Экспериментальное подтверждение решений 1-У1 проводилось на испытательном комплексе (ИК), блок-схема которого представлена на рис.2. Моделировались условия микрорезания и микроударного нагружсния поверхности элемента твердыми частицами в рабочей среде. В И К достигается необходимый для отказа энергетический потенциал, который рассчитывался по мощности электродвигателей блока нагружения (привода ротора и привода насоса подачи рабочей среды). Созданы устройства, позволяющие контролировать уровень нагружения Нм , повреждения ч и расходование ресурса vy . Основной элемент ИК: персональная ЭВМ. Программное обеспечение ПЭВМ в качестве наиболее гибкой части ИК разрабатывалось для обслуживания базового эксперимента в соответствии с принятым алгоритмом (рис.1). В управлении испытанием участвовало выборочное число элементов блок-схемы, вследствие чего его можно было разделить на ручное, полуавтоматическое и автоматическое.

В третьей главе изложены методика и результаты анализа апостериорной информации с ИК. Апробирование предложенного метода форсированных испытаний проводилось на натурных элементах гидроблока насоса УПЬТ-950, в частности из стали 70 с твердой и полированной поверхностью, а также из чугуна хромистого марки ИЧХ27М (Табл.1). В качестве форсированного режима выбран режим (6) и цензурирование. Испытания организованы двумя сериями, с поставкой на каждую серию двух выборок, объемом 27 штук каждая, и проводились по плану [NUz] (ГОСТ 27.002.83 ). Экспериментальный материал получен в тщательно контролируемых лабораторных условиях на точно изготовленных конструктивных элементах при фиксированных уровне и механизме

12

Рис.2. Блок-схема испытательного комплекса (ИК)

нагружения (постоянная жесткость циклического нагружения) и постоянстве состава внешней среды. Представленные на анализ локальные зоны повреждения обладали однородной твердостью (отсутствие существенного разброса); химических и структурных изменений в материале не происходило; величины повреждений в моменты отказа практически одинаковы (точный критерий отказа- исчезновение отпечатка).

Результаты испытаний представлены вариационными рядами наработок до отказа и до цензурирования. Оценка параметров эмпир!гческой функции распределения F(t,a) проводилась непараметрическим байесовским методом. Точечная оценка коэффициента ускорения подтверждена методом статистических гипотез. Выбор вероятностной модели обоснован кумулятивными условиями накопления повреждений. Таким условиям удовлетворяет интегральная функция распределения Богданоффа Дж. и Козина Ф. с двумя параметрами при следующих допущениях: испытания натурных элементов есть повторяющиеся циклы нагружения, обладающие постоянной жесткостью; состояния повреждений дискретны и обозначены через 1,2,..., а(отказ): накопление повреждений в циклах нагружения зависит конкретно от цикла нагружения и от начального состояния (условие марковости); повреждения характеризуются целыми числами.

Функция распределения представлена в виде

F(t,l,a) = 1 - е-Ь' "¿Vt)k/k! (8)

«-0

Параметры X и а для (8) получены методом моментов посредством точечных. (ш,о) и интервальных (ш,ЛТ) оценок параметров для функции F(t,a):

X = т/а2 , а = (ш2/о2> + 1 (9)

Результаты эксперимента представлены в таблице 2. Для подгонки функции (8) к оценкам (9) в TURBOPASKAL разработана компьютерная программа Общий вид функции F(t,l,a) позволяет рекомендовать модель как допустимую. Сделан вывод о том, что предложенный подход калибровки модели с доступной процедурой оценки параметров не противоречит известным исследованиям.

Таблица 2

Оценки результатов форсированных испытаний НЭ

Серия испытаний I II

Материал Сталь 70 твердая Серый чугун хро мистый твердый Сталь 70 твердая Покрытие по стали 70

Ряд наработок до цензур1фо-вания 1 0,5.8,9,14,«» 0,8,оо 0,6,8,10,13.00 0.8,оо

Интервалы наработок до отказа [г Л ) 1 1+1 [0,5][5,8][8,9] [9,14П14,со] [0,4)[4,5]15,7] [7,8] [8,9] [9,оо] [0,6][6,7][7,8] [8,9]£9.10] [10.13] ЦЗ.оо] [0.8][8.®]

Эмпирическая функция распре деления 0; 0,14; 0,14 0,36; 1 0; 0,12;0,31 0,37:0,72; 1 0; 0; 0,06; 0,29; 0,47 0,82; 1

Параметры распределе ния ?:т,о 11,6; 3,37 7,2; 1,81 9,6; 1,57 -

Интервальная оценка [т,т] 8,8-14,4 5,9-8,5 8,6-10,7 -

Точечная оценка коэффициента ускорения 11,7 - 11.7 - '

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработан укрупненный моделирующий алгоритм процесса испытаний натурных элементов буровых насосных агрегатов на ресурс, обеспечивающий повышение эффективности и ускоренное получение смешанной информации

о показателях ресурса на ранних этапах проектирования в условиях форсирования режимов нагружсния и внешних воздействий.

2. Режим испытаний натурного элемента , характеризуемый частотой колебаний рабочих элементов, контактным давлением, скоростью скольжения , концентрацией, твердостью, зерновым составом твердых частиц и временем воздействия, с использованием принципа равенства мер повреждений интерпретирован контролепригодным признаком - напряжениями на площадках контакта, позволяющим выполнить сравнительную оценку нагруженности рабочих повреждаемых зон в условиях эксплуатации и испытаний.

3. В качестве режима воздействия внешней среды обоснован состав абразивных частиц в рабочей среде по способу, в котором удалось получить рассеяние фактора твердости абразива при испытаниях, близкое к рассеянию при эксплуатации, а также установить наиболее эффективный коэффициент ужесточения воздействия.

4. Разработан, изготовлен и введен в эксплуатацию экспериментальный комплекс для испытания натурных элементов (пол. реш от 18.02.97 по заявке N9304251428), на котором в отличие от аналогов моделировалось циклическое с частотой f=0-25 1 /с воздействие струй жидкости с абразивом со скоростью подачи у2=0-20 м/с, обеспечивающее соударение струй с поверхностью элемента со скоростью у,=0-75 м/с. Динамический блок комплекса функционирует как в автономном режиме так и в системе с управляющей ПЭВМ и стройствами контроля и регулирования параметров. Техническая документация на испытательный комплекс передана для внедрения в НИИТяжмаш АО "Уралмаш".

5. На основе магнитошумового эффекта Баркгаузена (МЭБ) предложена методика оценки напряжений на площадках контакта эксплуатируемых и испытуемых элементов машин, обеспечивающая снятие показаний с поверхности различного качества.

6. Предложенные решения экспериментально апробированы форсированными стендовыми испытаниями натурных элементов бурового насосного агрегата УНБТ-950, получены экспериментальные зависимости по оценке значимос-

16

ти основных факторов нагружения и воздействий, обоснован выбор математических моделей, адекватно описывающих процесс износа и формирования постепенных отказов.

7. Предложена двухпараметрическая вероятностная модель, позволяющая получать информацию о кумулятивном процессе накопления повреждений. Оценки параметров модели получены методом моментов по распределениям наработок на отказ и до цензурирования с применением байесовского оценивания смешанной информации.

8. Разработанные метод и средства форсированных испытаний элементов буровых насосных агрегатов с формированием компьютерной базы данных рекомендуется использовать для ускоренного получения информации о ресурсе выпускаемых, вновь разрабатываемых и модернизируемых гидромашин на стендах, полигонах и в эксплуатации.

9. Результаты диссертационной работы использованы ПО "Гидромаш" и НИИТяжмаш АО'Уралмаш" при исследованиях по повышению надежности опытных конструкций машин.

Основное содержание лиссератнии опубликовано в следующих работах:

1. A.c. N 1770610. Способ форсированных ресурсных испытаний бурового насоса объемного типа/Тимашев С.А.,Улыбин B.C. Зотов Ф.П./ Заяв. 29.08.90; Опубл. 23.10.92..Бюл. N39, С.10.

2. Власов В.В., Зильбер Я.М., Зотов Ф.П., Пермякова И.А. Системный анализ надежности бурового насоса //Методы и средства повышения эксплуатационной надежности машин. Екатеринбург: УИФ "Наука", 1993. - С.3-8.

3. Зотов Ф.П. Методика ускоренных испытаний на износ материалов деталей машин // Расчет и управление надежностью больших механических систем: Информационные материалы. Свердловск: УрО АН СССР, 1988. - С. 183.

4. Зотов Ф.П. Экспериментальная оценка форсированных режимов по шапюстическим параметрам // Расчет и управление надежностью больших механических систем: Информационные материалы. Свердловск:

УрО АН СССР, 1990.- С. 127.

5. Зотов Ф.П. Форсированное нагружение в системе исследований >уровых насосов и их элементов на ресурс / / Расчет и управление вдежностью больших механических систем: Информационные материалы. Екатеринбург: УИФ "Наука", 1996.- С.

17

6. Тимашев С.А., Улыбин B.C., Зотов Ф.П. Применение стендов для определения износа материалов при комплексной оценке ресурса буровых насосов // Методы ускоренных стендовых испытаний агрегатов тракторов на износ в условиях научно-технического перевооружения производства: Тезисы докладов научно-технического семинара. Челябинск: ЧПИ, 1988. - С.37.

7. Тимашев С.А., Улыбин В.С:, Зотов Ф.П. Алгоритм оценки ресурса гидравлических машин по результатам форсированных испытаний // Конструктивно-технологические методы повышения надежности и их стандартизация: Тезизы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. Тула: ТулПИ, 1968. - С.129.

8. Тимашев С.А., Улыбин B.C., Зотов Ф.П. Методика форсированной оценки ресурса деталей машин, испытывающих износ. В сб.: Совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин: Тезисы докладов республиканской научно-технической конференции. Курган, 1991. - С.68-69.

9. Тимашев С.А., Власов В.В., Улыбин B.C., Зотов Ф.П. Стенд для испытаний на гидроабразивный и капитационный износ // В сб.: Проблемы создания и эксплуатации испытательной техники: Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. Иваново, 1991. - С.32.

10. Тимашев С.А., Улыбин B.C., Зотов Ф.П. Методика форсированных испытаний по оценке ресурса материалов деталей гидравлических машин / /

В межвуз. научи, сб.: Испытания авиационных двигателей. Уфа: УфАИ, 1991. - С.56-58.

11. Улыбин B.C., Зотов Ф.П. Энергетическая модель ресурсных испытании механических систем // Конструкционная прочность двигателей: Тезисы докладов XII Всесоюзной научно-технической конференции. Куйбышев, 1990. - С.54.

12. Улыбин B.C., Зотов Ф.П., Колобылин Ю.М. К оценке ресурса деталей машин по результатам анализа смсшашшх выборки наработок образцов //В сб.: Расчет и управление надежностью больших механических систем: Информационные материалы. Екатеринбург: "Наука", Уральское отделение, 1992. - С.104-105.