автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.13, диссертация на тему:Методика исследования переходных процессов в узлах трения гидромашин с использованием метода акустической эмиссии

. 4.' л ч

> ^ > / 1,(' ■

Харк1вський науково-лосл1дний та проектно-конструкторсысий 1нститут промислових г!яропривод!в та г1дроавтоматики

На правах рукопису

СТАДНИЧЕНКО Вячеслав Миколайович

МЕТОДИКА ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПЕРЕХ1ДНИХ ПР0ЦЕС1В В ВУЗЛАХ ТЕРТЯ Г1ДР0МАШИН 3 ЗАСТОСУВАННЯМ МЕТОДУ АКУСТИЧНО! ЕМ1С11

Спец1альн1сть 05.04.13 "Г1дравл1чн1 иашини та г1дропнеБмоагрегати~

АВТОРЕФЕРАТ ЯисертацИ на эдобуття наукового ступени кандидата техн!чних наук

Хвр*1в - 1997

Дис«ртац1«о е рукопис

Робота виконана в Харк1вськоыу науково-досл1дному та проакт-но-коиструкторсь кому 1нст*тут1 промислових г1дропривод1в та г1дро«в*ома«ики та в Харк1вс1кому 1иститут1 льотчик!в В1.йсысо»о-Пов1тряннх Сил УкраХни

Науковий кер!вник: кандидат техн1чних наук, доцент

Войтов В.А.

0ф1ц1йн1 опоненти:

доктор техн1чних наук, профвсор Лур'е Э.Я.

кандидат техн!чних наук, доцен1 фут1ков Г.А.

Пров1дна орган1зац1я Iнет»:тут машин 1 систем, и. Харк1в

ЗахАст вАдбудеться ¿¡.¿>'/1/^ 1997р. о 10 годин! на эас1данн1 Спе "ц1гл1зованоХ вчено! ради К 02.39.01 у Харк1вськоиу НД1 Г1дропр»1 вод за адресов: 310886, м.Харк1в, вул. Шат1лова дача 4. 3 яисертаидею моясна ознайоыитися у б1бл1отец1 1нституту. Автореферат роз1сланий 10 червнл 1997р.

Вчений секратар Спец1ал1зовамоХ вчвно! ради кандидат техн±чш<х наук _ , СкрицькиЯ В.Я.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АКТУАЛЫПСТЬ. В умовах т«хн!чно1 п1дготовки виробництва но-вих зраэкАв оО'сыних гАдромашин неможливо одержали значниЯ ста-гистичний матерАал по ресурсу оскАльки дослАдник мае в роэпоряд-кеннА лише одиничнА доелАднА зраэки виробАв. Тому треба вирАшити задачу одержання максимального обсягу анфорыацЦ при мАнАмально-му обсязА випробувань.

ОкрАм того причиною зниження ресурсу окремих гАдромашин е нсэадовАльна обкатка вироСАв, Головне завданнл, то вирАвгуеться при осЗкатцА - припрацьовування трибоспряжень (ТС), яку необхАдно прородити за максимально короткий час при мАнАмальному" эиошу-ваннА, 1сну»ть рАзнА шлях» оптиыиэацИ припрацювання #узлАв тер-тя, якА прямо Чи непрямо пов'яэан! э вибором режиму наваитаження

I дефорь^уванням на поверхнях тертя вторинних структур Аз задани-ми властивостями. "

ВикористовуванА У нинАшнАй час навантажувально-швидкАснА резкими обкатки гАдромашин обгрунтованА недостатньо, ао обумовлено вАдсутнАсте кедАйних та вАрог!дних методАв об'активного контроле

II проведения. До 1х числа наложить метод акустично! $мАсА1 ГАЕ)г у основ! якого лежать- процеси випромАнсвання матерАалами ыехан1чних хвиль при локальнАй динамАчнАй переОудов1 структура.

АналАэ АнформацАА, присвячено! кастосуванно методу АЕ в три-бологАчних дослАдаеннях» локаэуе, що дотепер вАдсутнА науково обгрунтованА критерИ для дАагностування процесАв зиошування ТС. Одержан! аналАтичнА эалежностА мАж параметрами АЕ й .Антен-сивнАстю поверхневого руйнування не врахоеують вплив основних чикникив, 1 в першу чергу масштабного чинника, якА виэначають роботу ТС. 3 цАе! причини ьастосування методу АЕ обыеяуеться проведениям лабораторных випробувань.

Практично використання методу АЕ для дАагностування об'емних г!др «адцн можливе пАсля виэначення фундаментальиих дАагностич-них характеристик - питоко! вы±с1йно1 активностА ТС.

НЕГА I ЗАДАЧА ДОСЛ1ДЖЕННЯ. Метою роСоти е пАдвииення якостА обкатки та скорочення часу ресурсних випробувань об'емних гАдромашин з порщнваиии витисиваачаки на основ! методу акус-мч-ноХ емАсАХ.

ВАдпр«4дЫо а поставлено® метою вирАшувалися наступнА основн5 залачА:

1. Опрацюеати ф!эичку модель АЕ при эовн1вньому терт1, якав ураховувала вплив основних триболог1чних чиниик!в;

2. Обгрунтувати 1и^ориатмвн1 д1агностичн1 критерН АЕ не стац1оиарних 1 нестац1онарних режимах робот трибоспряжень об'сммих гидромакин з урахуванням адаптац1йно! в»асмод11 трибо-акустично! смстеми;

3. Досл1дити вплив маситабного чикнику «а отидкост! ковэання на акустично-ем!сиЯний в!дгук трибосистем об'«мних гидромааин;

4. Опрацювати метод обкатки об'емнихг1дрои»в<н на овнов! прогрлмного навантаження -га провести пор1вияльний анал1з э 1снуочими методами обкатки;

5. /Встановити взаеыоэв'яэок ыхж енергом1стк1стю сигнал1в АЕ, 1нтенсивн1ств энооування ТС, величине» об'емного ККД» 00 виэна-чае ресурс г1дроМавини)

6. Опрацювати методику д!агностування Та прогноэування ресурсу об'синих г1дромашин у залежност1 в!д умов 1х техн4чно! експлуатацЦ.

Наукова нов!эна визначаеться:

1. ВиэИаченням залежност! м!ж енергом1стк1стр сигнал1а АЕ, 1нтенсивн1стю зношування ТС, величиною об'«много ККД, що виэна-чае ресурс г!дромашин в залежност! в!д умов техн1чно1 експлуа-тац!1, яка послужила основою експрес-методики д1агностики Та прогноэування ресурсу об'ешшх гидромаатн.

2. Запропонованою ф!зичною моделях), до враховуе вплив на анергом!стк!сть Сигнал1в АЕ основник триботехн!чних чиннИкХа, що визначавт.ь роботу Об'емних гияромаиин;

3. Обгрунтованням акустико-ем1с1йних критерНв для оц1нки 1нтенсивност1 зношування на стац!онарних 1 нестац1онарних - режи-иах роботи г1дроыашин.

4. Форыуеанням критерию, ст1йкост1 роботи трибосопряжень при зы1нах зовн1шн1х чинникхв на основ! {¡становления дзаемоэз' яэку м1я статистичними та 1нформац1йними характеристиками АЕ.

5. ВстаноаЛенняи вэ'аСмозп'язку енергоы1сткост1 сигнал1а АЕ та 1нтенсивност1 эноиування в1д ыасатабпого чиннижу та ввидкост! ковэаннл, я кий . дозволяй внкористати результат» иэдЛльюсс досл!д1в для д!агностики трибоспрязганьоб'езАних г1дрошшян.

6. Створеною методикою диагностики трибослряжень об'синих гидромашин в процес! обкатки, яка дозволила провести И ,оп-тим!£ац!о за рахунок програмування навантажень. -

ПРАКТИЧНА ЗНАЧИМ1СТЬ I РЕАЛ13АЦ1Й РЕЗУЛЬТАТА РОБОТИ.

Практйчне, значения роботи м1с-гй*ься в розробц1 1 обгрунту-ванн1 фуйдаментальних акустико-ем1с!йних критерИв д1агноетики ТС, що послужили основою наступних методик:

- лрограмного навантаження ТС у процес! припрацьовування э безперервним контролем д1агносту*>чих параметр!в АЁ» яки дозволили скоростити чёс обкатки об'синих г1дрсмаоин та амвншити аношу-вания ТС, в!Длов!дних за эыеноення ККП, то регламенту© ресурс»

- ризначення!нтенсивност!эношуванняТС запокАникаыипи-тоыих дАагностичних параметр!в А£ 1 проведениям присКорених стендоьих випрооувань об'смних г1дромашин, Д1агностики 1 прогно-зуванця Хх ресурса в залехностХ вхд умов технично! експлустаихТ.

Розроблен! методики а'проСован1 1 впровадженен! в НД1 "Гидропривод", _м.;'Харк1в.

Розроблен! рекомецдац!! по д1агностиц! техн!чного стану об'емких г!дромашин на об'ектах ядерно! 1 г1дроенергетики.

АЛРОБАЦХЯ РОБОТИ. Основн! результата дисертац1йноХ роботи доведен! та схв&яен! на конференциях 1 сем!нарах:

- на перш1й в1йськово-науков1й Т>вспу0л1канськ1й конференц!! (м. Харк1в, ХВУ, грудбнь 1995р.); м1жнародн1й конфервнц1X "Перспективи розвитку сучасного автоыоб1льного транспорту* (м. Харк!в,ХАДТУ, кв2тень 1996р.)г иа перт1й науково-тохн1ун1й кон-ференцИ Х1Л ВПС (М. Харк1в, кв1тень 199€р.); м1тлародн!й кауко-во-техн!чн!й конференцИ "Сучасн1 проблема машинобудування" (м.Гомель, республ!ка Беларусь, лйлень 1996р.); РеспуОл1канськ!й науково~техн!чн1й конференцИ "Удосконалёиня засооХе ыехакХзацИ на транспорт! тап!двищення аносост1йкосТ! елемент!в машин" (и. Харкхв, ХДАЗТ, травень 1997р.); м!жнародн!й науково-<гехн1чи!й конференц11 "1нформац!йк! технологи: наука, техи1ка, техноло-г1я, осв!та, вдоров'я", (м. Харк1», ХДПУ, травеиь 1997р.).

ПУБЛ1КАШ1. За результатами виконаних досл!джень, опубл!ковано 5 цруковаких праиь.

СТРУКТУРА ТА ОБСЯГ РОВОТЙ. Дис«ртац!я складается э1 вступу, п'яти рояд1л1в, основких рмульт«т1в та висновк!в, яеред!ку л!»ерв*ури 1182 мйммуммяя). Залиьхий обе** робот склав 1в€

CTOpiHOK, Э НИХ 115 CTOplHOK друкованого МКС*У $0 рисунк1в 1 14 таОлмць.

3MICT РОВОТИ. У »стул! о<5грунто»уеться актуальи1сть вибрано! тами, приводиться анотаи1я роОоти, де акамм1 осиови! полобвния, оо вкэначають науково-практичку >начим1сть роботи.

У первому роэд1лi проведений анал1а пуОл1кац1й, присвячених методам обкатки i контролю припрацьов^ння ТС ri^poarparavi а. На осмоа! пракь Г.О. Аврун1на, Г.М. Вакак1на, Ю.А. Белалкова, 1-Х. карасика, С.в. Крагельского, B.I. Костецького, Г. в. Кузнецова, е.В. Моргуна, В.О. Рокшевського, Т.О. Сир1цина «а 1нших Вчених показано, до на сьогодн1шн1й день у машинрбудуванн1 е велика р1ы*оман1тн1сть метод1в i режим!в обкатки малин, по переДОачае використання р!эних навантахувально-вв1як1сних рёжим1в.

Така р1зноман1ти1сть притаманна 1 обкатШ об'емких гIдрома-; шин. За критерИ ефекТивност! обкатки використовують характеристики зм!ни витрат потужност1 та йрипрацьовочнйго зношування в залежяост1 в!д часу, витраченого на обкатку. Зниження припрацьо-вочного зношування е основним чинником п1двищення сроку служЬи г1дромашин, ресурс яких обмежекий 15-20% паД1нн<ш об'емного ККД, обумрвленого эб1льшенням ут!чок 1 Перет1чок робочо! р1дини э-эа зб1льщення заэор!в у ТС.

НайОХльша вшидх1с*ь приорацьоаочних npoueciB в!дм1чалася на режимах, що найлкмияься до крятичнйх по навантажвш® 1 нав1*ь ьа маж1 эаХдания.

Разом з uiot эарав но 1снуе едино!, думки в1дносно критичного значения навантаження, оск!пьк1 його Величина заложить в!д режи-мунавантаження i масотабного чинника.

Анал1з основних законом1рностей лрилрацьовувания ТС на меж! за1дання дозволяв 'встановити ряд закономерностей, як1 мають ; .важ-ливё практичне,значения.

В ц!лому/ ст1йк±сть ТС г1дроагрерат1в' на критичиих режимах розглядаеться як прояв XI адаптивность цо а свою черту заложить в1д релаксацХйюсс можяивостей струхтури поверхневих oapia.

Яа основ! праць 1.1. ГарОара, I.A. Г1до1на, В.е.Конарчука, В.1'. Костецького, i .И. Неклюдова, J.i. Носовс^кого сформулвовано ряд иаг«ря»«!а оптим1зац1Х процессе припрацьоваяня. В першу чергу це. програмуваняя 'цаяа^тздуваяыю-^ •

припрацьоваиня для одарявши" задано* Оудбвм поверхаевкх mapia

структур ТС а роэванТажеиням п!сля цього, нижче меж! ст!йкостА, забеспечувчи в процесА припрацьовання формувамня оптймальних структур,, во мають високу эносостАйкДеть «а ном!нальних режимах. Але ефективних метод!» для визначення меж! стАйкост! ТС при робот! иа критичних режимах до нин1шнього часу ив опрацьовано. Це пов'яэане у першу чвргу » том, по ©держания !нвар!антних показ-никАв припрацьованост! та несучоХ адаТностА можливе на основ! наванта*еккя ааякимсь одним параметром процесу змояумння.

Иа основ! даних праць В.М. Баранова, В.В. Запорожця, Г.А. Саричева, 0.1. Свириденка, В.М. Щавел!на та !нших фах!вц!в випливае, до найкраш! показники чуттевост! для реестрац!! прн-працьовочних процес!в мае метод акустичноХ емАсАХ (АЕ^. Разом Аз цим в1дсутня ф!эична модель АЕ при зовн!шньому терт!, яка в ура-ховувала вллив основних трибологАчних чнннАкАв, як! адекватно вАдображають' процеси повёрхневого руйнування як на стац!онарних, так !: на перех!дних (припрацьовочиих) режимах роботи ТС, У эв'едку , э тим дотепер залишаеться невивченим вплив на енёр-гом!стк!сть сйгнал!в АЕ таких важливих триболог1чних чинник1в, як йасштабний фактор 1 швидк!сть ковзання, що в свое чергу пе-решкоджае використанню методу АЕ для контролю обкатки об'емних гАдромашин ! дАагностики Ах техн!чного стану.

На основ! проведеного анал!эу виэначечи ц!ль ! задач! досл!дження.

У другому розд!л! викладен! засоби 1 методи проведения досл!джень. Показам! шляхи зд!йснення системного л!дхрду до ви-користання метода АЕ при проведенн! експериментальних дослАцжень на модельних зразках ! в гтроцесА стендових еипробувань, Як об'ёкт досл!дження обгрунтовано вибрана акс1ально~поршньова гАдромашина з похйлою шайбою ! обертаючимся блоком цилАндрАв серАА НАР 63/200. Досл!Яженний насос е найбАльш поширений у класА пораиьових гАдромашин, мае максимальну к1льк1сть пар тертя з рАзнимА схемамА нэвантаження А може бути уэагальненим алгорит-момдля яослАдження гАдромашин такого класу.

ТрибологАчнА дослАдаржиня лроводилися на вдосконаленАй машинА тертя 2070 СМТ-1. к!н^тичда«ми схемами еипробувань при ггрсве-деннА екслеримвнтАв були "диск-диск", "даск-колодка", .•-

к!льце" (*ЬрцА кАлець) э рАзними коефШснтами в заемного пере-криття.

Матер!алами об'ект1в досл!дження Сули термооброблена сталь 4 ОХ 1 бронза БрАЖ 9-4. Змащування эд1йсшовалося г1дравл!чною р1диною АМГ-10.

При проведенн! експеримент!в рееструвалися момент сили тер-тя» температура поверхн1, виэначалося л1н!йне эноаування э пере-рахунком у сумарну об'емну твиДк!сть зношуваиия, юерехат!сть по-верхонь тертя. ®

щт □нгП

Ф

х.

Ч 9

Мал.Х. блок-схема АЕ- комплексу для диагностики об'еыних г!дро-машин: 1- об'ект дослХдження; ' 2- хвилепров1д; 3-п'езоперетворювач; 4- эавчасний п!дсилювач; 5-, осцилограф С 4-8; б- акустико-еы!с!йний прилад АЕ-109; 7,8- графопо-будовачи; 9- персональна ЕОМ 5К-75АМ0 При досл!джекн! поверхневих шар!в використоаували м!кро1н-терферометр Л1нника М11-4.

Сигнали АЕ в!д об'екта досл1дження (1) через хвилепров!д (2) рееструвалися п' езоперетворювачеи (3) 1 п!дсилювалися завчасним п1дсилювачем (4). 3 передпХдсилювача сигнал подается на осцилограф С 4-8 (5) 1 сер1йний акустико-емХсХЙниЯ прилад АЕ-109 (6). Вих!дн! параметри АЕ рееструвалися графопобудовачами Н-338 (7,8), математична обробка раэультат1в проводилась використову-вая персональку ЕОМ 5К-75АМО (иал.1). Стендов! випробування

обкаточио—

г!дравл!чного насоса НАР 63/200 приводили д!агносТичному стенд!. Випробування проводили за прсграмами, за-

на «

твердженими ВД1 "Плропривод". Перед випробуваннями 1 п!сля !х проведение, 7*С гидронасоса п!длягали м!крообм!рам.

Плонування йопрацювавня результат!в експериыен?1г, пооудооа график!в проводилися з використанням л1ценз!йних системних ви-роОав ф1рыи 'ТМ1сг<)Зо£.

ТретЛЙ розд!л присвячений досл!дженнк> эаконом!рностей акустйко-ем!с!йного випром1юэаання при робот1 фр1кц!йних вузл!в, моделюючих роботу об' еМних г!дромашин в умовах мехового змаяу-вання.

Грунтуючись на енергетичн!й кониепцИ процес!в тертя 1 эно-оування в результат! вир!пення р!внянь балансу м!ж потоками по-глинуто! та розс!яно! енерг!! при зновуванн! матер!а^1в, одержано вираз, що встановлюс эалежн!сть щ!льност! потоку енерг!! аку-стичного випром!шовання (АВ) в!д основних триболог1чних чин-ник1в. ,

аМУ А -4 У Я

Л А [М, \

де: £1- площадь поверхн! тертя,А- площа поверхн! т!ла,с1о- серед-н1Й л!н!йний розм1р частк! эношування,V*- повний об' ей т!ла тертя, 1*1,1*2 - параметри геметрИ ТС, Кф- коеф!ц!ент форми, ЛЬ-!нтенсивность энопгування, V- швидкость ковэання, а- м!цн1сна властивость матер!&лу .

Як видно з цього р1вняння, 1нтенсивн!сть АВ, яким супровод-жусться процеси эношування ТС пропори!йн! !нтенсианост! эноиу-вання, швидкост! ковэання, м!цносним властивостям ыатер!алу. Вплив же масштабного чиннйка на АВ с б!льш складним, оск!льки коеф!ц!ент форми, шо його в1доСра*ас, м!ститься у знаменнику дроСу ! в покаэниках стуленю експонёнти.

Окр1м того, э р!вняння (1) випливае висновок про те, що !нтенсивн1сть АВ експоненц!ально вменшуеться з ростом коеф!ц!ен-та эгасання-ультразвукових голивань у, який с м!рилом внутр!шньо-го тертя та залежить в!д м!крострУктури материалу.

Теоретичн! досл!д*ення АВ на стац!онарних 1 перехо-дних (припрацьовочних) режимах роботи ТС, проведен! з эалученням методов спектрального анал!зу дозволили одержати АЕ критерН, то, адекватно в!дображають !нтенсивн!сть эношування.

ч4-

Для первх!дних режкм1в це спектрально потужи!стъ АЕ.

1Ш

т*

2 Т

. Де оператором Е поэначено перес!чне за ансамблем статистич-но1 эм1нноХ, «о являв собою*а1лношення квадрата модуля Фур'е образу Хт акустичного сигнала в !нтермл! часу. реестрац11 2Т.

Для стац!онарних процес!в энооування ТСэа АЕ - критер!й об-грунтовано дисперс!» ампл1туди сигнал1в АГ,

ОМУ-

(3)

де: М*»-М*(А) - стагистичне середне, п- к!льк1сть повторив.

Для перев1рки ефективноСт! эапропонованих акустико-ем1с1йних критерПв проведено сер!п експериыент!в, як1 дозволили обгрунту-вати виб!р коеф!ц1енту п!дсилення (Кп) лрилада А£.

Встановлено, що в д!апазон! п!дсилення Кп-30...85 дБ вплие Кп на дисперс1ю амПл1туд сигналов АЕ несуттевий, в цьому ж диапазон! Спостер1гаються найб1льш1 значения коеф1ц!ент1в вэаемноХ кореляц!! параметр!в АЕ з 1нтенсивн1стю эношування ТС. У подальних досл!дженнях коеф!ц!еит прийомно-п!дсилювального тракту АЕ -лрилада ф!ксувався на р!ви! 85 дБ.

Проблема, виэначення м®,*. ст1йкост! ТС вир!шена э застосуван-ням л!н!йних статйстичних ыетод!в.

Досл!дження цього д!дходу дозволяв одержати 1нформац1в прс

нев1домиЙ параметр, у данному випадку 1нтенсивн!сть эношування 3(«1К) визначаеться вираэом:

.4/0-/1

1

V.- /

(4)

де: о - а дисперна к!нцева м1ра, А- ампл!туяа сигнал!в АЕ.

Використовуючи результата теорИ про оц!нки э м!н1мально*

дисперс!ею, эокрема вир!шення р!вняння Кош!-Шварца, виэначенс

взаемозв' язок м±ж "!нформац1йно«э^к!л11к!стк> Ф!щера* • та' дисперс!ея

ампл!туд сигнал!& АЕ.

Межа стАйкостЧ ТС г1дромашини визначалася знаходжвням вира—

зу:

<б)

Екпериментальна перевхрка теорётично! модел! АВ при □овн1Шньому терт! проводилась на машин! тертя спочатку в лабора-торних утло за х в широкому гиапазонх навантажень 1 швидкостей ко-взаннгц

Проведен! досл1дження подтвердили л1н!Йну залежн!сть опра-цьованих критер11в АЕ В1.д 1нтенсивност1 зношування.

Встановлено,.що величина коеф!ц!знту Ь в о держаних рхвняннях эавжди позитивна та е константою, При в!рному встановленн! р!вня ампл!тудно! дискрим!нац11 коеф1цд.ент Ь визначаеться величиною зношування, що знаходиться эа межами чуттсвост! данного метода.

Дослхдження впливу на енергом!стк!сть сигнал!в АЕ маштабного чинника [Кф! 1 швидкостг ковэання проводили э використанням методу номограм, я кий дозволив визначити покаэники А£-критер!1в при постхйному значенн1 зношування.

Анал!э п1дсуъ4кових залежностей (ыалюнок 2 а, б) показав, що эх зб1льшенням Кф енергом!сткость сигналив АЕ эростае, що нами пояснюеться як наслгдок енергетичного додавання ампл!туд АЕ в!д елементарних джерел, покладеного в основу теоретично! модел! АЕ при зовн!ан|>ому терт!.

2Д8

- —

X1

У у.

У У ч.яфвм1 прр

400

/ 1 у___

/ '

оберма ддр* /

/ /

У у/

Чч.щиш^- доят

у'

4 I 12 11

а

4 8 12 18 К»

б

Мая.2. Вплив масштабного фактору на АЕ-крит®рИг а- диспврс!» аыпл!туди сигналхв АЕ; б- спектральну потужи!сть АЕ»

0

Пхдвищена, пор!вняно э прямими парами аертя, енергом!стк!ст сигнал!в АЕ для обернених пар пояснюеться зб!лыпенням зношуванн сталевого эраэка у значенн1 пгдсуыкоаого зношування (мал.2).

Вплив швидкост! ковзання на енергомастк!сть сигналов АЕ ма ту ж ф!зичну природу та пояснюеться зб!льшенням густини концент рац!1 елеметарних джерел АЕ (мал.З).

Для врахсвування вплив: масштабного чИнника вводить ся питом! параметра АЕ, значения яких в1доОражают енерг0м!стк1сть АЕ одиниц об'ему фр!кцййного вузла : одиниц! шляху тертя.

Проведений регресайнш та статлстичний анал1э за-нал1в АЕ лежност! одержаних питоми;

ем!с1йних параметр1в А св1дчить, що при одн!й 1 Т1й же антенсивностх зношування вон! практично не залежать в!д коеф1ц1снту форми (Кф) 1 е фундамен дальними д1агностуючими АЕ - критериями.

В четвертому розд1л! досл1джено вплив навантажувально швидкхеного режиму оСкатки на критерх! ефективност! припрацьову-вання.

Пхд час припрацьовання на кожному досл!дженому редким! наван таження будувалася залежнхеть спектрально! потужност! АЕ вл.д ча су.

Розрахунок антенсивност! зношування проводили за методикою викладечою в роэд1лл 3.

При проведение припрацьовуеання в умовах програмного наван таження визначена межа стойкости ТС. 3 Ц1сю метою проведен. сер1я експеримент!в, що м!стять випробування на зношування пр; зм1н1 навантзження.

Побудована эалежн!сть эм1ни анформацхйно! к!лькост1 Ф!шер за навантаженням для данного ТС. Дал! одержана залежнйет апроксим!ювалася до перетинання з вхеюю навантаження та визнача лося критичне навантаження припрацьовання.

Сл1п гЛдкреслитн, що одержане таким чином значения меж ст!й кости ТС практично сп!впадас я експерементально внайденим эна

т

т я

г >

45

У

-----

им и и а? V.«*: Мал.З. Впт& давидкоста ковзання на енергомасткхсть сиг-

и

енням максимально! вантажоп1дйомнос?1, одер-каним при эд!йсненн! «жиму припрацьовування на меж1 эа1'дання.

Значения ж критичного Хмпульсного навактаження значноо м!рою 1изначасться швидк!стю навантаження ТС г1дромашини. Для його мзначення проводилася сер!я експеримент!а э навантаженням ТС э >1эними швидкостями в!д 1... 10 Н/с э 1нтервало»1 1Н/с. Значения гритичного !мпульсного навантаження у кожному випадку визначало-:я эа рхвнем спектрально! потужност1 АЕ. При досягненн! ТС критичного навантаження даний параметр зх эб!льшенням навантаження зменшувався, що- свхдчить про досягнення максимального р!вня 1ластичйо1 деформацИ у поверхневих шарах ТС. V

Для досл!джуаанного ТС максимальна значения !мпульсного навантаження 1400 И досягалося при швидкост! навантаження 7 Н/с.

Шсля досягненкя ТС максимального импульсного навантхгення зиконували розвантаження до р1вня нижче меж! ст!йкост1 ТС. При збкатц1 на режим! програмного навантаження проводили до 600 Н, ■»а якому виконували обкатку на усАх досл!джуваних режимах при-1рацьовання. Це дало можлив1сть пор1внювати реэультати припра-дьовання за критер1ями ефективност! приведеними в таблиц!.

Порхвняльний аналхз запропонованих критёр!1в оЩнки ефэктив-яостх припрацьовування для дослхджуваних режимов навантаження показав найкраай реэультати для припрацьовування при реалгзацИ режиму програмного навантаження.

.Встановлено, що ефект !нтенсиф1кац!1 процес!в зкстуг^ання на першому етап! припрацьовування пор/язаний з створенням на по-верхнях тертя вторинних структур, до мзють пгдвищену крихк!сть 1 зношуються за механ!змом в!дшаровування.

Ефективн1сть опрацьовано! методики припрацьовування, ка осной! програмного навантаження, парез1реш. у процесс обкатки гадравлгчного насоса НАР 63/2С0, час припрацьовування г!дронасо-са у цьсму випадку зменшився на 40%, пор!вняно з традиц1йними режимами Обкатки.

У п'ятому роздал! одержана результата, яку. використан! для розробки методик:

- д!агностування иошкоджень об'емних г1дромашин;

- прискорених стендових випробувань, що проводиться э иетоо коректування ресурсу в залежност1 в1д умов техн!чно! експлуа-тац!1.

Таблица

Пор1вняльний анал!з досл!д*ених режим!е припрацьовання

( 1 '" режмм Прй- праиьовуйання 1 1 ( 1 ! ■ ' припрацьовування при пост1йно4|У на»анта*енн1. Рпр»Рекс«боо н э! стуМнчаетиы 9б1льювиням навантаження. Рс-100 н» Рпр»Р«ке»600 к 31 ступ1нчастим. зС1льшенням на-вантаження. Рс»гоо н,-Рпр"Рвкс"600 Н э! сгул1нчастии з01льшенняы на-вант?.*ення. РсЗОО Н; Рпр=Рркс»600 Н "на Гран1 заХлан-ня", Рпр.юах-1150 Н Рекс-1150 Н режим программой наван-та*ення. Рпах-1200 К; Рекс-600 Н

1 Ьус4 14,545 23.41 10.825 11.02 51.047 10.975

1 Мпр . 22361;425 76359.761 29108.335 23711.338 47829.62 20498.038 ..

5 ЛеПО*10 М/М 226.93 350.15 175.25 . 177.96 734.127 177.334

) ----— ! апр*ю**м 2.9815 9.9054 3.7-7? 3.0788 6.2079 2.6619

|ту=,йс 64 78 60 61 76 60

\хпр.шн. . 40 92 51 " 42.5 35 25

Результата досл!дження осцилограм на стацгонарному режим! >боти г!дронасоса НАР 63/200 показали, що АЕ мае дискретний ха-1кТер э частотою сл!дування !мпульс!в 450 Гц.

Кожний дискретний 1мпульс' АЕ в свою чергу складаеться э чо-фьох характерних реал!зац!й, що сл!дують через строго виэна-зн! Хнтервали часу.

Подальш! досл!дження дозволили устаковити Ix належн1сть до эсл1джуваних ТС. Для перев!рки дано! г!потези на елементах ТС: 1дп'ятника п'ятого плунжера ! роэпод!льчому золотников! моделю-али псшкодження. Так у п!дп'ятнику эменшували розвантаження за -

ахунок штучно! камери на величину 10%. При моделвванн! пошход-

■'О ' ■

ень розпод!льчого золотника п!двищували тиск на ущ!льнкючих оясках до величини перевищуючо! критер1й PV.

РезульТати стендових випробувань насоса НАР 63/200 показали, о Пошкодження ч!тко рееструвалися на осцилограмах АЕ, а також упроводжувалися эростанням спектрально! потужност! пор!вняно 3i татйим режимом з 96 мВ'/с до 434 ! 562 möVc.

При модёлрванн! аварийного режиму проводили розгерметиэац!» acöca в л1н!Х всмоктуаання. Робота г!дронасоса на иьому режим! упроводжувалась ростом АЕ б!льш н1ж на 2 порядки, пор!вняно 3i татним режимом.

Дефектац!я елемент!в ТС п1сля 15 хаилин роботи на даному ре-им! виявила наявн!сть тр!щин в матер!ал! роэпод1льчого эолотни-:а i упорного диска г1дронасоса.

Таким чином встановлено, що методом АЕ можна ефективно кон-ролювати працеэдатн!сть осНовних елеменздв г!дронасоса 1 не рипускати вих1п його на авар1йкий режим роботи.

За результатами стендових випробувань одержан! залежност! imIhh основних триболог!чних характеристик насоса: об'емкого ХИ, спектрально! потужность АЕ, эношупання ТС за часом як! опи-¡уасться л1н!йними р!вняннями.

Сп!льне р!шення даних р!анянь дозволило встановити юаемоэа'язок м!ж даними параметрами, який мае вааэшве прикладке шачення.

Пвг97.833-1.214«105[ (аеИг»-24.8)+ (a«Wai+24.8) 11, (7)

ie: Wt~ п!дсумкове значения спектрально! noTy*HicTi АЕ, Исв- спек-сральн» потужи!сть АЕ на сталому режим! роботи, а»- питома спеж-гральна nöTyawicTb. Пдромашини.

90

те

- у ома. ' ^У®1 мш /

НИШ/ / у ниш/ ШШ/ ч/

-

в НИ Ж аю 4800

(часов

Получена эалежн!сть вХдпо в!дае основниы положения теорП роторних гАдромаши об'смного принципу дИ розроОленой професоро В. В. М1щке.

Встановлено, ш

1нтенсивнД.сть эношуванн ТС эалежить в!д роОочи тиск1в у л1нИ нагнхтан

Мал.4. ЗалежнАсть ресурсу г!дро- „ „

машини'в1д робочих тиск!в Одержан! в робота ре

эультати дозволили сфор мулювати основн! положения виэначення ресурсу гхдромашини у за лежноста в1д* робочих тискхв. Для г!дронасось НАР 63/200 ця за лежн1сть подана у вигляд! нсмотрами подано! на малюнку 4. 3 не вит1кае, до у залежност1 вхд робочих тискав, ресурс насоса лр 1нших рАвних умовах зканюсться в межах в!д 5500 др 3500 годин.

Роэробленая. експрес-методика ресурсних випробувань доэволя значно яменшити час хх проведения та ыатер!альна затрати з цг пов'яэан!.

Таким чином, рсзробленл рекомендац11 1 методики по застосу ванщэ методу АЕ для досл!да:екня перех1дних (припрацьовочних) ре жим!в роботи об'емних гхдромашин 1 д!агностики Хх . техничног стану в процеса експлуатацИ.

ОСНОВН1 ВИСНОВКИ ТА ПРАКТИЧН1 РЕКОМЕНДАЦП

1.Рсзроблена комплексна методика 1 обладнання для проведекн експериментальних дослхджень з ошнки працеэдатности фрикц!йни ву&лДр (ыодельних 1 реальних) об'емних гидромашин з плунжерним та поршневими витиснювачами.

2-Запроцонована фазична модель акустико-ем1с1йного випро м1н»вання при ловерхневу руйнуванн1 Т£ гхдромашин, яка врахову вплыв основ'них трибологхчних чинникхв ка енергом1стк1сть АЕ.

3.Прюведений теоретично обгрунтований вибхр дАагностуючи парацетрав АЕ для оцЗнки працездгтностх ТС об'емних поршневи гАдромашин на стационарных 1 лестацдонарних режимах роботи.

4.Встановлено вваемовв'яэрк мАж статйстичними таАнформац1й ними характеристиками АЕ-випромАиювання, на основ! якого опра

цьраако критер!й виэначення меж ст!йкост! ТС г1дромашин по на-вантаженню.

5 Розроблен! рекомендацИ по встановленшо оптимального р1вня коеф!ц!енту п!дсилення акустично-ем1с!йних прилад!а при Ви-р!шенн! задач д1агностики об'емних поршневих г!дромашин.

6.Одержан! анал1тичн! эалежност1 м1ж д!агностуючими параметрами АЕ 1 л!н!йною !нтенсивн!сть эношуваиНя ТС.

7.Вперше вивченИЙ вплив масштабного чинника i шаидкост1 ко-взання на д!агностуюч1 параметри АЕ. Для враховування IX впливу на характеристик АЕ опрацьован! питом! параметри АЕ.

ЗфЗапролонован! загальн! рекомендацИ щодо використання метода АЕ для оц!нки працеэдатностi об'емних поршневих г!дромапин на стац!онарних 1 нестац!онарних режимах.

9.Проведений .комплексний пор!вняльний анал!э режиы1в наван-таження ТС, що застосовуються при обкатц1 об'емних поршневих г!дромашИн, на ochobi запропонованих критерИв оц!нки ефектив-HOCTi режимis припрацьовання. Встановлейо, що зб!льшення гнтен-сивност! навантаження сприяе прискоренню припрацьовання, змен-шенню сумарного эношувания ТС за час II проведения. Показано, що ТС, припрацьован! на криТичних режимах мапть п1двищену !нтен-сивнхсть зношування на ном!нальних режимах, що призводить до зменшення ресурсу поршневих г!дромаоин, обкатаних за данов мето-цикою.

10.Результат лабораторних та стендових випробувань з вико-зистанням програмйого навантаження ТС в процес! припрацьовування "Цдтвёрдили г1потёэу 1нтёнсГф1кац11 зношуванНя на першому eTani 11 проведения за рахунок утворення на поверхнях ТС структур з Ндвищенов крихк!стю 1 стборення оптимальних структур при робот! ia ном!нальних режимах. Даний режим припрацьовання (обкатки) мае гуттеа! перёваги перед ран!ш вйкрристаними методами il проведен-«я. Час обкатки та зношування за час II прозедоння эменшились на 10,! 25 в1дсотк1в, а1дпо8!яно.

11.Результат^ ыодэлювання преднаы!ренних пошкоджзнь еле-1внт!в ТС.об'емних поршнэайх г!дромашин а такоя досл!даення ос-1Илограм й!дтвердялц можлив!сть вид!лання сигнал!а АЭ а!д ТС, ta Маззть поакоджонля, ! таким чином ефективно контролЕзати пра-1аэдатн1сть оснозг.их елемв)гз!в гидронасоса ! не прчпускзти вих!д lore йа авар!Лний реже« рсЗоти.

12.Встановлено взаемозв'язок м!ж енергоы1стк1стс сигнал!в АЕ, .¡.нтенсивн1стю зношування ТС об'смних поршневих гДдромашин, величиною ii об'емного ККД. Одержан! результата дозволяють ско-ротити тривал1сть ресурсних випроСувань б1лып hi*. у. 20 раз1в порхвняно э стандартною програмою i проводили коректування ресурсу в залежност1 в!д умов техначно! експлуатац! iL об' емних гйдромашин.

Основний 3mict дисертац!! наведено у такцх роботах:

1. Войтов В.А.,Стадниченко В.Н.,Борщ A.B. О некоторых закономерностях акустическо-эмиссионного (A3) излучения пар трения в условиях граничной смазки. В кн.Современные проблемы машиностроения, Белорусская инженерная академия. - Гомель,, 1996, с.94-98.

2. Стадниченко В.Н. Диагностирование технического состояния гидромашин в npouecct эксплуатации. //Межвузовский сборник научных трудов/ ХарГАЖТ, 1997. - Вып.30. с.96-97.

3. Войтов В.А., Березняков А.И.,Стадниченко В.Н.,Жерняк А.И. Влияние трибологических факторов на акустическое излучение фрикционных узлов объемных гидромашин. В кн.Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье. 4.2: Моделирование рабочих процессов в теплотехническом, энергетическом оборудовании и проблемы энергосбережения.- Харьков, Мишкольц, Магдебург, 1997, с.26-30.

f. Войтов В.А.,Стадниченко В.Н.»Калугин Ю.К. Влияние масштабного фактора диагностируемых узлов автомобильной техники нг характеристики акустико-эмиссионного излучения при гранично»» трений. .-Тезисы докладов международной научно-практической конференции "Перслоктиры развития современного автомобильного транспорта".- Харьков, 1996, с.41. ,

5. A.c. 1603811 (СССР). Машина для испытания материалов нг трение и износ /В.А. Войтов, В.А?^>аздёркин, О. И. Носовский, Л.Г.Козырь, В.Н. Стадниченко, А.И. Смахтин. - Опубл. в Б.И., 1993, » 13.

АННОТАЦИЯ

Стадниченко В.Н. Методика исследования переходных процессов в узлах трения гидромашин с'использованием метода акустической эмиссии. ...

Диссертация на. соискание ученой степени кандидата технических наук . по. специальности 05.04.13 - Гидравлические машины и гидропнев1моагрегаты, риНгидропривод, Харьков, 1997.

Защищается диссертация в виде рукописи, которая содержит теоретические и экспериментальные исследования, посвященные разработке методик исследования переходных процессов в узлах трения объемных гидромашин с использованием метода АЭ.

Предложена* физическая модель акустической эмиссии, которая учиты^вет влияние на энергоемкость сигналов АЭ, основных трибо-технических показателей, Ьпределяхжртх работу гидроарегатов. » Разработаны методики дйагностики трибосопряжений объёмных гидромашин в" процессе Обкатки и ускоренных ресурсных испытаний.

Ключов! слова: акустична ем!с!я, г1дроагрегат, д1агностика, обкатка, програмне наВантаження, критер!й ст1йкост1, об'емний ККД, ресурс.

Stadnichenco V.N. Method of researching for transitional processes in friction unit3 of hydraulic machines applying with acoustic emission.

The dissertation on scientific degree bachelor of technical sciences with spesialization 05104.13 - Hydraulic, machines and Hydropneamatic units, Nllgidroprivod, Kharkov, 1997.

Thesis is defended in the form of a manuscript, which contains theoretical and experimental research for methods of researching fofc transitional processes in friction units of hydraulic machines applying With acotlstic emission.

Phy3ycal liiodel of acoustic emission wich takes 3tock influence of main tribotectvnical factors, defining work of hydraulic machined, under capacity A£ i3 offered.

'Methods of diagnostics for friction units of hydraulic machines during run-in process and short rescur3 test ars worked- out.

Keywords: acoustic emission, diagnostics, run-in process, program loading, criterion of. firmness, coefficient efficiency, resours.

GraaHMieHKO B.M. MeTOUHxa .nocnixcseHHjr nepexijiHimc npouecia b Byanax TepTfl oO'emhhx rispoManMH 3 aacTocyaaHHflit we-rosy aicy-ctmuhoI eMiciX // ABTope^epat .nucepTauil na 3Ka6yv?z Haysoaoro CTyneHR KaiiiOTflaTa TexHimsMX /Hayi«. :- Xapitia, 1997.-17c.

ABSTRACT