автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.13, диссертация на тему:Применение моделирования процессов трения и скашивания в условиях граничной смазки на этапе проектирования гидромашин

Харк1й01И1й каукадо-десдiдиий га проектно-констгжторський промасдевдх Г1Дропривод1в та гдаоавтоиаткки

РГЗ ол

- i Нг' правах рукопи-'v

i

IСАКОВ Дмитро 1горович

ШОРЛСТАККЯ МСЩШШНЯ UPOU^CIB ТГРТЯ ТА зшшшня В УШВАХ ШШ5ГО ЭЩЩШННЯ НА ШШ ПРСЕШВАНКЯ ПДГШШШН

СпеЩальяк-п» 05,04,to . "ПдраыйчнЭ маэдши ад Г1дроинермоагргати11

<4

1

двтсшодт

дисертадП щ здефчгта паукового ступеня шщвдата ?ехн1чяю: наук

XapKiB - 1996

Дисертац1ею е рукопис'

Робота вик нана в Харк1всьшяу ШЧ^П МййЬКиВЭ-

Поа1тряних Сил Укра^ни Г^',

Науковий КврШИК

Науковий консультант

кандидат тешшш наук, доцент В.А.ВСЙ?Й& доктор техШчних тук е.С.Венцель

0Ф1Ц1ЙН1 ОПОНбМИ

дагегер техн1чш* наук, професор подрягале .

ШХ; "1ЛО АббОВЙЧ,

. кандидат зшттк тук, старший тукошй сШвро-бНЯИК А'фуй1Н Григбр1й Аврламсшш

Провхдна сргай18ац1я Харк1№>т' Ъг& Пдроприьод

захист в!дбудиться уХцлчУаД- ...Ш р, оА^годкя!

на ьас!данн1 спец1ал1зовашх ьчено! ради К 02.39,01 у Харк1вськсму НД1 ПдроприбйД

3 диеертаЩею иожна ознзйоглитиеь у е!блЮТец1 Шчтуту

Адреса 310886 Харк1в, Автореферат роз1сланий

вул, Шатилова дача 4 jl.jp ......1996 р.

Вчений секретер Сйец1ал18ованй? вчеко! ради к.т.н. £,( /. ') схищький в,я.

ЗАГАЛЬНА ШШШСТШ РОБОТИ

АКТУАЛЬНЮТЬ. Проетувздвя вумЦв тер^я сучас:'чх г!дро-ыашин оссбливо велико! потужност1 пов'язане в .^такими нитратами, тому на ц!й стадИ псгр!бна ретельна пр.-робка. Очевидно, що р1.8номан1тн1 вар!анти доц1льно досл1джувауц на малогабаритки* зраэках (ф1зичаих моделя..;. або за допемогою аларату математичного модежшання на обчисж-залъшЯ техн1ц1.

На даний час при проектуванн! вузл!в та деталей Мдрсма-гош оцкгка !х грибогехн!чяих показник1в використсчуеться об-ыехено.

розробден! методу л ф18ичного ыоделювадвя процес1в тертя та зношування накладають суттев1 обыеження на умови проведения моделышх та натурних випробувань. 1снуюч1 математичн! сп1вв1джження щодо визначення трибогехн!чних характеристик спряхень часто ыають прикладний характер гобто нема змоги 1х використогування для прогнозувашя триботехн1чних харг ггерис-тик р!зних конструкц1й вузл!в т< гя, або м!стять у сг "«му склад1 велнчини, визначення яких потргбуе складних лабораториях доелхджекь. КрШ цього, 1снувч1 методики ф1зичного иоде-люванвя та математичн1 еп1вв1дновеяня не дозволять у повн!я ы!р1 використовувати 1нформац1о триболоПчних баз даних на етагп проектування вуап!в Пдроагрегат^в.

АналДз 1нформац1!, присвячеао! моделгаангао показав, що межове тертя в однхею з найменш розроблених областей трибо-дог1!, а сгворення розрахунково-експерименталышх метод!в визначення триботехн!чних характеристик спряжень, функц1оную-чих в умовах менового змащування, стало назрело потреби).

У дисертац!й"1й робот! викладен! результата досл1джень, присвячешос розробц1 роарахунково-е кс периыенталгних методов визначення показник!в тертя та зяошуванвя при меховому змаиу-ванн!.

Ц1ЛЬ ТА ЗАДАЧ I ДССЛ1ДЕЕННЯ. Шллю роботи стала розробка методик ф1зич. ого та математичного модедюванн- процес1в тертя та аношураняя в умовах ыежового змащування щодо рац1онального проектування вузл!в тертя г1дримашн.

Для доеягнення цЫ досл^джеиня вир1тдувааися тага ос-

1.Провести анал18 стану питания викоркетання $1вичного та математичного ыоделювааня прочее!в тертя та вноаування а р!вних циклах робота г1дромаоини.

2.Дрочвсти аяап!з визвачаяьн» фактор1в процес!в ые-

- ■ - 2 -ковшу змащуваннС, - рехш! максимально навантажеаь .

3. Отримати критерП под!бност1 процес!в *ертя та зношу-ваыня. ,

4.Розробити методику ф!зичного модедовання трибо..ог1чкго продес1в з! змогоо моделюваяня на. параметрами, як! характеризуй': даситабнмй фзктор, уыови наваатажеаяя» мастильне сере-довте та властивост! катер1ал1в пари зрга.

Б.Розробятн математячш ыодед! псжазшппв тертя та знос$ на стац1ояаршос та перех!дних режимах.

НаУКОВД НСВДЗНА. Вперше залропонован1 ..ритерН под1б-нсст1 прочее! в тертя та зниаувания при меховому рцащуванн!, до м1стять у соб! 1нте^радьн1 фактори, як! зумовлютт! протЛканяя яввдз. За дояоыогезо отришних критерИв розроблеь. неточна. ф!атяого модалювания. яка дишмав визнзчати трибо-гоП^! характеристики натурного спряжения за данши випроб> вань його ыодел1, коли модель та .натура р1зяяться м!ж собсн ве т1льки 1 сометричними роам1рами, а к • : нематичнов схемою, умовами назантаженнг мзетилами та ыатер1алаыи трибоепе-мент1в.

На освов! критер1аяьного плаяуваняь експерименту отрй-мая! матеиат1:чи1 аалежност! для визяачення сриботехн1чних характеристик вузл1в тертя ва стац1оиарзях режимах. Одержав: галвхност! дозволяоть виявити и!ру впдиву факгор1в на терт: та вносування в умовах мехового г^дуваняя, а такса надают] молкягв1сть ршц овального виЗору коятрукцП спряхенва та виз-начеяня крити^них вплив1в на трибоск'тецу.

Ба основ! теор!й под1бност1 та иодедзвашш, автоматичного регуяовання та 1дентиф1кацИ дикаы1чних об'ект!в отримил крите р1ааьв1 дкференщашй р!внання вввдкост! знешу-'-аивя с или тертя. Анапа отриыаних дк$ереяц1£ип>вих р!внякь дозвовж ввдати рексьацдац!! щрдо ефектявних рехкм!в припрацьовуЕанл та оцШгги запас стШю! робота вузяа тертя. Рогв'ягаяа р!внянь дозволяв вягяачитя тр®5отехн1ча1 характеристика сира ження у будь-ягам час.

ПРАКТЙЧИВ ЗНАЧЕНВЯ ТА (°ЕАЛ13АЦ1Я РЕЗУЯЬТАПВ РСВОТИ Розроблена методика ф1зичвсго жздгвеваивя мехового тертя, як дозволяв вкзначати триботехн1чя! характеристики проектованя грибосистем за 1вфориац1ех трвбешлпчяих банк!в данях, за да нм лаборатории* досд!джень ¿а стевдовах внпробуваяь ма

шш-прототип1з. Викор'"зт8т?ня методики д0320ля8 скспотити час та матер1аяьн' витрати на доводку нових ыашкн, зменш>т«т по-юмки конструктота додо лризначення матер1ал1в у :;узол тер^я, •¡астильного середовища, геомэтрй трибоспряження.

Рсзроблена методика матеиатичного лоделювяння принесiв тертя та вношування на усчаленому режим!. Методика дозволяв на втап! створення машин розрахувати ресур ¿эвдк).сть об'емкого зношування та силу тертя проектованих т "бос: :гем. а токож про* 5сти оггтим!зац1ю piтения конструкцП та визначити величина параметр!», коли мохлива 8м!на вид!в звогсування на недопустим! в експлуатаШ!.

Розроблеяа методика матеиатичного иоделювання нес-тац!оварних процес1в. Методика дозволяв визначити оптимальн! режими експлуатацП, запас ст1йкьот1 прс^ктовляо! трибосисте-ыи, призначити бптиыальн! режими обкаточних випробув; ль, що значно скорочуе витрати при створеин! ново! lexHiK1'.

Результата дисертац1йноГ роботи використая! в1дд1лом г!д-равл!чних машин НД1Г!дропривод при розробц! техн!чнЬ! доку-ментацИ на зраз:<и насос!в ctspif АН-П-500/35. Наведен! реко-ыевдацхГ використан1 при виготовленн! та випрсбуваянях названии васос1в на стендах 1нституту та проыисдових умовах на аа-вод!-виготовувач!. РезулъЯати вилробувань позитивн! i запро-ваджен! у виробництво насос!в.

А^ОБАЦШ РОБОТИ. ochobhI результата дисертацШо! роботи доведен1" та схвален! на таких конференц!ях та сем!нарэх: республ1канськ!й науково-техн!чн!й конференц!! "Сучаон! *ате-р!али, обладнанн? технолог!! зм1цнення та в!дновлення деталей машин", (м.Новололощ>к,кв!тень 1993р.); ы!жнародному сим-П031УМ1 8 т^ибсфагики(м.Гсмель,вересень 1993р.); м!хнародно-му науково-практичному сем!нар! "Анал1з та рац!ональне вико-рисговування трибооб'вкт!в" (ИТркболог-НШ"), (Риб!нськ -Ыоиква, вересень 1993р.); м!жнародному сишюь.уы! 8 проблеми "Перспективн! комплекси с!льскогосподарських машин", (м.Хар-KiB, вересень 1994р.); сгЦдьнблу сем!нар1 кафедр Харк!веько! Державно! акздем!! 8ал1зничного транспорту (м.Хярк1в,лилень 1995р.); науково- техн1чному сем!нар! факультету загадьно! ав1аг'йно! П1дгоговки Харювського Институту льот-jkIb ВПС УкраТни (м.Харк!в,вересень 1995р.).

ПУБЛ1КАЦ11. За результатами виконаниг досл!джень

. - 4 -

опубл!ковано 7 друкованих роб1т.

СТРУКТУРА ТА ОБСЯГ РОБОТИ. Дисертац1йна робота ск!1 даеться з вступу, п'яти роздШв, основних резу^ьт"т1в т виснобк1в, списку л1тератури (1о9 найменувань). Загалышй об сяг ^обоги сьладае 157 стор!нок, з них 142 стор1нки друкова ного тексту, 16 малюяк1в, та 10 таблиць.

ЗШСТ ?ОВОТИ. У вотуп! обгрунтовуеться актуальн1сть виб рано! теми, наведена.анотагця роботи, показан! П наукова но визна га пракгичне значения.

У першоь./ роэдШ пр зедений огляд публ1кац!й присвяче них основнкм ф1зичним моде.-ям триболог1чног вгаемод11 та роз рахунк!в показник1в тертя та зносу. Анал1з роОгт О.С.Ахматп ва, '-.П.Боудена та Д.Тейбора, Б.В. Дер^гчна, е.Ернста, М.М.Да якова, В.Д.Кузнецова, I.В.Крагельського, БЛ.КостеЦького Р.М.к>1Тв1евського, Мак-Грегора, II О.Ребшдера, Г.Фляйше. ч т гнших вч' их-триболог1в вказуе на необ*1дн1сть використанн структурно-енергетичиого Шдходу щодо роэробки розрахунко во-експеркментальних ыетод1в визначення иоказнйклв тертя т зжэсу.

На тдстава роб1т Т.Акагакд, Л. ЬБершадського, Н.О.Буше ВЛ.Володкмирова, ЫЛарбара, В.В.Запорожця.БЛ.Костець ого В.В.Левел! та 1нютх досшдниклв розгяяут1 м^ан!зми г&йн струетури поверхневих шар1в, сгр^хеиих тертям матер!ал 1в т сфориш>ован1 вимоги подо !х враховування щд час досл!джень Проведено ан&ч!з використання теор!? под!бност.; та модкиован ня при вир1^енн1 пктань триболог!1.' Показано, що одн1ею яакмэни розпрацьованих галувей моделювання в триболог! чи процеси при меховому зд.|Щуванн1.

На п!дстаз! роб!т В.Д. Брауна,В.А.Вен!кова, Ю.М.Дроздо ва, Ю.А.евдок1мова, ЛЛ.Седова, Х.Чихоса, А.В.Чичинадзе с^р иулъован! вныоги до роз^ахунково-експершентальних метод! визначення трнботехн!чних характеристик.

На основ! назеденого внах1зу визяачен! ц!ль та вадач дгсл!длення.

У другому роэдШ 8г1д«(о 8 задачами рооглядаються питан ня, пов'яван! в методичнкм боком проведения досл!джень.' Огт сан! установки» об'вкти досл1джень, методика проведения екс перимеятгв та порядок обробю. ¡х ревультагпв.

Доказан! плахи використання системного Шдходу щодо ^оз

робки методик фЛвичноги та «атематного .^лелюва.' ия покав-ник1в т*отя гч йнооу при меховому змаиуванн!.

Триболопчуз доелЦдлюьня проводились на ,лс«конаи-ч1й машии! тер-'« 2070 СМГ-1, яка обладн&на сотемсчо о«>чцуванм замкнутого типу. Шнемуттними схемами еи1нюСгу*чнь при игюве-денн! ексшриментальиих дсхшдженъ а'явился: "писк-диск", "диск-кододкн", "к1льце-к1льцс ("Topui к1лец.") ^ разними коеф1шент&чн »заемного перекриття, "чотирикулькоьн сх*мн".

Мед-ершами об'егачв д--мидхень були: термооброолен! стал: 80Х, 40Х, liKlt »разки неоднаково термообробленого ча-вуну СЧ15, бронза БрАЙ 9-4. алюмШйовий сплав AJI-25.

Як мает льн! матергали з широкого перел!ку, використа-них у вузлах тертя, для провелення досл1джень був вибраний ряд р1дин, HKi мають pisHi ф!зико-Х11и.чн1 та триболопчна властивосп :г1дромасло"ВНЩ НП-403", моторне мастило' Л-ЮГг", турб1нне мастило "Т-22", хндуе. Дальне мастил' "ИГГ. Э0", Пдроемульс1я "ИдроЭм-2", ав1адайне Г1дравл1чне мастило "АМГ-10", ав!ац1йний гас "ТС-1".

При лргчеденн1 екслеримент1в реестрували момент силм ■ тертя, визначяли лШйний зное з перерахуванням у сумарну об'емну щвидкхегь зно:сування, шорстк1сть поверхонь тертя, температуру в зон! тертя.

Планування та обробка результатов експеримент1в вд1йсно-вались Bi^ovuMH методами математично! статистики.

Грет1й розд!л присвячений пошуку критерНв под1бяост1' та розробленню методики фЗзичного моделювання лроцесгв тертя та этопування в умо лх мехового вмаиування.

На тдетвв! проведеного у nepmiй глав1 анал1зу, як обу-мовлкжт прот1какня трибологхчних процес!в при меловом/ TepTi, розглядалися так! фактори та параметри, що fx в!дбива-ПТЬ. '

1. Швидк. ;ть выносного лерем1шування и,м/с та нормальне наванта чння N.H, як фактори яозюшнього механичного впливу.

2. Масштабнш фактор пари тертя, виражений коеф1ц1ентом форми, який розраховуюгл за формулою:

с Кф - W(Vp + Vh/Квэ).

де: Аан - площа тертя нерухомого елемента» м2; Vp,vK - об'еми рухомого та нерухомого елемент!в пари тертя в1дпов1дно, м3; КБЗ- коефЗщент взаимного перекриття пари.

' - 6 -

З.Мастильие середойвде. • Враховувалося ' трибодог •-»ними властивостя?.'и та мае свою вигр&Тою <р!зь вуэол тертя кг/с. Три5алог1чн1 властивост! мас?ильного середовища в1дб..вались параметром питомко! роботи зяошувапня Дл, Дк/м3 як виношея-ня { Зоти витрачено! на билучення об'ему тестового материалу (сталь ПК16) до величини цвого об "ему $ доелгд;-/ваному мас-тильному середовищ. Параметр«, необх1дн! для розрахунку Ап, вязначрчть за ГОСТ 9430-?5 на чотирикуяькоь и мачин! в!д-пов!дно до пункта.виз^ення показника зносу, /Ждеяких мас-тильних середоэшд, эикориечаних при проведенн! дошиджень, вкзначен1 величини цього па;осетру (табл.1).

Таблица 1

¿еличиМи параметру Ап мастильних середовищ, Дж/м3

| МастильШ середовищ

(Г1дравл1чне масло "£ Ш НП 403" |Моторне мастило "М-10 Гг" |Пдравл1чна р1дина "АМГ-10" |Пдроемульс1я "ГвдроЭм*?," 11ндустриальне мастило "КГГИЮ" |Авиац1йний гас "ТС-1"

I_ . - ■ __,.,.....'

Ап«Ю1Э

4630 Зй'«") 270 0 300 795 1200

ч.Зазико-механ1чн1 властивоет1 матер1ал1в спряжения еле-••ент1 в вираже? 1 структурно-чутливо» величиною 0- д1аиазоно? зыхни коеф1ц1енту згасанкя у'льтразвукових коливань матергал!] трибоспряження, який резраховуютв за формулою

авт - апр(таз<) " «вих(И1л)# де: апр (пах), «аихСш(л} махеимальне та м1н!мальне значения ковф1щент1В згасання удьтразвукових коливань у матер!ала: елеыент1в вузла тертя. Ве.лчини с<:и>(юахЬ «Еих(тт) визнача цта на примХрниках виготовлеиих з матер1ая1в об'ект! досяцуюнь, причешу «вихст^п) для вих1дно! структура ма те Дали в, а «прСгах)- на п^м1рниках при !х навантаженн! п1( час трибологхчних випробуваяъ. Величини Параметр1в т «вих для матер1ал1в об'вк?1в досл1джень у мастильних се ре до видах з найг1реими , прснихними та найкрадшыи триболоПчним властивостями наведен! у тайл.й.

5. Для моде швання стац!онарких та нестацЮварнях гцхз

- 7 ~

цес!в врахову^ми ф18ич:шй час

6.Я" роз^рн! параметр« моделювання ь*значена ^умарна об'емна швидк!сть зношуваннг рухомого та нерухомого елемег.-Мв ,.ари тертя Ь,м3/с та сила тертя Ртр,Б.

Таблщя 2

Величинй параметр1в «пятах; та аЬИХ(ггНп) магг>р}?цп в об'ею ": ч досл!дженкя у деяких мастильних еередовищах.дВ/:

| Матерная

I

Iтрибоелементу

Ь

i «пр

явих

у мастильних середовищах ~т-

~г

"ТС-1"

"АМГ-10" |"ВНИИ НП 403"

(АЛ Йб 1.В0НВ)

|ет.40Ж52НКС)

|ШХ1б(62НР0)

(СЧ15(ферит)

|СЧ15(перл1т)

(Бр.АН 9-4

|ст.20Х(30НРП)

2417 2644 2700 3178 3317 3222 1945

2450 2744 2804. 3451 3561 3445 2080

2489 2900 28У4 3567 3683 3611 2370

2556 3222 32ГЭ Г-690 4000 4445 2644

Методом анал!ву розм1рностей на тгдетав! друго! теореми теор!? под1биост1 та моделювання' (тс-теореми; були отриман! так! >фитер!! поД1бност1: ^критер1й чаоу

1-Ы2/3-и2/3-«ВТ7/3

-

Ап1/3-Ч1/3-К*2/3

Н2/З.ц2/Э

Ртр' к.1^'

и)

-критер!й шввдкост1 аношування щ -

о

-критер!и сил^ тертя

*г "'„1УЗ. „1/3. Ап1/з.р1/з'

Теорет;лчна перев1рка правильност! отрицания критерИв под!£,ноет!,~ у тому числи шляхом IX сШвставлення а в1домоо методикою моделювання процесзи мехового тертя, що ровроблена Ю.А.евдокимовим, дала повитивн! результат

(2)

(3)

• - 8 -

Эабезпечуючи р1вн1сть визначальних крите'риГв у мо.п-л! та натури, на п!цстав! перио1 теореми под!бност1 теор?I подЮноот! та моделювання можна, дор!вняв отриманг крчтерП, здобути сп1вв1дношения для визнач* чня триботехтчних характе-рксг'Ч натурного спряжения за данями випробуванкя його мод ели

-для розралунку швидкост! аиошування натури ¡<Л1 за вашими даними модел1 1ук

и \»м/ ^Кф^ Ч«ггн/ \АПЯ/ \0и/ -для розрахунку сили тертя на натурному трибоспряженн! за б.."омими даними модел: Бтрм

Ртрн-ГТРЦ—) (—) —) - (■—.) ( —) ; (5>

Ум/ \"м/ ЧКфяУ \«ЙТН/ ^Апм/ -для розрахунку часу . коли на натурному трибоспряженн! буд досягнено величину эносу, по дорявшге зносу отриманому на мо дел1. п!д час модедьних випробувань

Х^н/ У>н/ \К(ы/ \г тн/ \Апм/ де; ]вдекси "н" та "м" в!дпов!да»ть значениям параметр!» м< дел! та натури в!дпов!дно. <-

На постав! сп1вв1дноиень (4)- (6) у дисертац1йн1й роба запропонована методика ф13ичного моделювання х>цес!в межов го тертя. Методика дслволяе визначати триболог!чш характ ристкки натурних трибосиотем на ?х моделях не т!льки при зм н! геометричяого масштабу спряжения, а й при зман! умов л вантаження, кхнематично! ^хеми вузла тертя, матер1ал!в триС едемент!в, мастильного середовишд.

Проведена екеперимеятальна перев!рка працездатност! зг { тоновано! методики ф!зичного моделювання. Перев1рку про! дено, для матер1ал!в та "бб'екПв досл!длень наведених другому роздШ, за параметрами як! характеризую«» масштаб! фактор (гаяештичну схему) спряжения, навантаження шввдк!сть ксвзання, трибодо..чн! властивост! мастильного редовидз, вляотивост! спряжених матер1ал!в та при комб!н*

цих фактор!в. Ан^11э результат!в перев1рки св!дчить про здо-Доотатньо1 точност!, що прийнята для трибол. . шних вип-робуваи*. Наймегаа похибка, не больше 15%, досягаеться при моделюванн! за параметром, який в1д0ивае умови навантаження спряжения, найб!лыпу, аде у всяк випадок не б1льше 40%, отри-муемо, (Соли моделювання проводиться при комб1нацп вар1йова-клх факть;'!, .

Отримаш результата дозволяю?* зробити висновок иодо можливосг1 використання розроблеяб! методики на етап! проек-г'йання вузл1в тертя машин, що Пращоють в умовах межового змащування, з датою визначення покаэиик!« тертя та эносу за результатами л -Мораториях вигтробуванв * <) за дан ими вксплуа-тацп чашин-прототип!в. ^тодика дозволяв широко користатися триболог!чними базами дани* 1нфо;.мац1ю яких можливо викорис-товувати як дан1 модель а

У четвертому роздШ рйдрсблъйа методика математичяого моделювання стагЦонарних пропащ» тертя Та зношування в умо-Вс . мехового амашування.

Ос юву методики складаить м&тематичй1 сп1вв!дношення для визначення покавйик1в пвидкост1 зношування, сиди тертя та ресурсу Трибоспряження. Виведек я сп1вв'дяошекь проводился на Шдстай! викорИсталня Крит*'•Ив под1бнос?1, к» були отриман1 у третьому роздШ. .

Теор1я под1бкоет1 та моделювання дозволяв пшйти до задач! визначення зз'язку ы1я вх1дяши га вих1днями параметрами трисосиотеми з позицП ,.ритер!ального планування експеримен-ту, коли факторами в критерП под1бноот1.

' Ш.д час, отримання ма1.т-матично! моделг триботехн1чних процес1в межового терт« як визначальнии фактор викориетсау-вався критер!й часу, як функц!? в1дгуку критер!й швидкост1 зношування та критер!й сили тертя.

' На п1дстав1 анал1зу мижливого д!алаэояу зм1яи критер1я часу за дакими лаС- ра-горних випробуваяь та. реальних вузы в тертя був сформовакии факторний крятер!альньй прост1р, та експерим дальним шляхом вианачен1 величин« критерив швид-кост! знсшування та сили тертя у точках факторного простору.

Отриман! результата зручло для роэгляду нзг.авати у лога-рифм!чяих координатах (мал.1). Регр<=;с1йний аналгз «их даяих показуе, що критер1альн! аалежност! швидкост1 зношування та

сили тег .-я в!д визначаль-иого фактора з до^татяьок Mi рою адекватности молю подати у вигляд1: lnitj—.fi,^->0,48^-Inîtt, (?) ViffF-Q, 14.8-0,287 ]nrtt- (8) ! '.рОПОЧТИЦЮВЯ-4'И piKHXHHi (7),<wi тн nifli'THHMB aa-Micï'b КрИ-<«рПВ ÏX <|>OpMV-ЛИ (1)-(S0, npoBiBUlf

необ>..(дн] ператворення, отримуемо вирази для вир» начення ресурсу ((О. t ■гп-даж fini вШдношеннм дл» jiokhhhhkîb швидкосп зно* юування (10) та сил/ тер« тя (И) протягом ЦЬОГ( ресурсу:

t-73?691,5• (Л'Аа n,in)1'96aBi3'53(N-o/K!C)-Cl'67(An-Q)0'93; ( ]v-l,36-10-6(û-Aaniin)"0'96otBT"3'e3(N-i./Kc,)0'6I(An>Q)"0'S3; ( FTP-0,025-(А-Аа min)"0'56(N-w/K®)0'?3«BT"2'01(An-Q)0'33, ' де:й - гранично допустимий аное; Аа min~ менша ллоща одного елемент!в пари тертя; t - ресурс спрякення.

Щ валежноеп оули покладен! в основу викдздено!" у д) сертащйн1й робота методики математичвого модедювання показ hmkîb тертя та вносу на стационарному pejkjjmi та дозволь ощниги Mipy вшгову вх!дних napaMerpiB m четфоуещгцщ г< рактеристики спряжения.

По параметру bhtomhoï роботи зруйнування за дотюмог* залежноетей швидкоет! г шуваиня (10).та е>ри тертз (И) мс» лива onTMMisauiH кон^трукторських piiaep. г?-. визначення веда чини napaweTpiB щодо недопустимих в ексвдуатацП ввд1в зной?) вагш.

Працездагн1сть валежностей швидкост1 анашування (10) ' сили тертя (11 ) буль переварена експериметнадьно а оцЭ гаова: ням максимально! помилки моделювання, яка шэд моделюваннЗ i параметру навантаження трибоепрнкэння не перевишу® ала 15; швидкост! ковзакня - 20%, трийологшия гдастивостей мастм

Мал. 1. Залежноет i критер1' i в швид-"octî об'емного зношування (1J та сили тертя (2) вид критерию часу

О . - 11 -

ного середовмца - 40Х, власгивостей структури спряжених мате-р.ап1в - 45%, масштабного фактора спряжения - 25%.

Ан; пз результат!« лерев1ркИ показав, що отриман! роара-хун.ков1 залежност! мають характер експериментальних при за-дов1льн1й точноот1 моделюьнння (15-45%). Де надав можлив!сть використа»»чя отриманих математичних залехностей, щодо оицню-вання величг-.'. швидкост! зношування, с или тертя та ресурсу на етап! проектувяння грибослряження, скорочуюии лабораторш та стендов! випробування.

У п'ятому роздал! дисертац11 розроблена методика матема-тичного моделювання нестац1онарних лроцес!в тертя та зношування в умовах мехового змашування. п

Основу методики складяють критер}альн! дифэренц1альн1 р!внячня швидкост! зношування та сили тертя, яю були отриман! з эикористанням правил теорй автоматичного регулювання га теори 1дентиф1кац1! динам1чних об'еючв.

Визначальним фактором, яьМ в попередньому роздШ, ви-користовували критерхй часу, а вих!днимк параметрами ишид-йЮть ьпаиування та силу тертя.

Створення математично! модел! несгацаонарних процесса складаеться з двох етшив: структурно?, га параметрично1 гден-ТйфЛкаЦИ. Ыетою структурно! 1дентиф1кшШ е эдобуття 1нфор-маЩГ щодо виду диференц1алъ<-их р!внянь пронесу.

3 анал!зу реакцП трибосистеми на вх1дний пробнйй вплив, ураховуючи физику явища, були побудован! структурно-дннамхчн! схеми перех1дних процесса (мал.2).

Схеми дозволяють отркмати передаточи1 фуигаШ: ' -для пвндкост! зношуваьня

Щ(Р) - мР -С1 - Кг/(Т1Р + 1)3; -для сили тертй > WJr(P) - КгР -С1 - К?/(Т!Р 4 1)+ Кз/(Т2Р + 1)1, де:'«1(Р), Ы?(Р) - в1дноиения зобрахень Лапласа фунгаш вих!дного параметра, п^идкост! зношування та сили тертя в1дпов!дно, до зображення Лапласа входного параметру, - крк-терш часу; Р - оператор диференц1ювання; К^ та Т1 - ди~ наьйчнг параметра. коефщ1внти п!дсилэння та стал! часу в1дпов!дно. : -

На Шдстав! пе'редеиРочяи* функц!й можна ваписати дифе-рет%«тп% р1вняння:

6

Мае.2 Структурно-динам1чн1 схеми моделювання нестащ наршгх пронес i р для швидкостх об'вшого зяошування (а) та с ли тертя (б)

- для швидкост! вношування

. • ..

ailv + Iv - biitt + b2«t; (Ш

- для сили тертя

агРтр + aiFTP + FTP - b3*t + Ьгя* * , (Ш де:гb¡ коефШенти, лШею зверху позначен! вшсВД »1 хилення параметр!в.

Наступним етапом .досл!джень е параметрична iflí тифЦогЦя, яка mî-тить пошук коеф1щбНт1в К та стцвд tíqgj диферешцальних р^внянь. PospaxyKKOBi формули та поряди вдобуття наведенх у текст! дисертац!г.

Анал1з дифер~нц1альнtx р!внянь, показуе, що зг1дно кри--epiio сТ1йкост1 трибосистема буде стойкою за параметрами швидксуп зношування та сили тертя за умови позитивних ./--личин сталих часу. «ЭДзично!' cyTi негативнх значения Т, певно не маоть, а трибосистема j:та функшонуэ у режим! нормального окислювального зношування природньо ст1йка. Таким чином, п!д ■:ас аналкробоги трибосистеми мова повинна йти не про H cTiHKicTb, а про запас усталено!' роботи, 1снув граничний р1вень вх1дного параметру, при досягненн! якого трибосистема * змоз1 перейти до недопустима йщцв зиош/вмннй. Величину liboro piBHfl момиви визначити експериментально, або роэрахун-ковим шляхом., , п

%явн1сгь коеф ;1ент.:в поряд з пох1дниии вищих степеней У прчвих частотах диференц^чпъни:- р1внянь дозволяв видати ре-комендацП щодо ефективних режимьч припрацьовування, яка по-вин. бути la 8м1нним влливом на тркбосистему. До таких режим! в мохка в1днести припрацьовування ai зб!лыленням.наванта-жуння або s навантажузанням на'wexi заданна.

С щропонована у дисертац1йн!.й робот! методика математйч-ного иоделовання нестац1онарних npoueciB, що розроблена на основ! диферешЦальних р!вня1 (12) т*> (13), дозволяв оцднити запас усталеног роботи '"рибосистеми та н'-'ати рекомендацн про доц1ЛЬн1 режима припрацьовування, а також визначати зи-ботехк1чн1 характеристики спряжень на нестацЮнарних режимах.

Проведена пврев!рка працездатност1 розроблено1 методики модежзання неЬтац1Ьна, :)их npoueciB для конкретного тр .босп-ряження. Похибка моделювання не перевищла 15%.

• Ь . ¿НОШИ ПО РОБОТI.

1.В результат! ан.лл1ву л1тератури, присвяченог модел»-ванню трибологхчних npoueciB, показано, що факторами, як! илумовлшгь прот!кання npoueciB при меховому змашувакн1 е умови навантакення пари чертя, маспггабний фактор, властивост1 структура спряжених *атер!ал1в, витратк та як1сгь мастила.

2.На п1.;стаз! використання друго! теор ми шдабшхт та моделюванкя методом анал!зу розм1рностей отримам критеpi ï под!бност! npoue.îlB тертя та зношування при межовому змашу-ванн1. На основ! отриманих .-фитерПв запроио^ована мс.одика ф1зичного моделоваяня межового тертя. Результата експеримен-TaitbHOÏ перев!рки працездатносП hkoï довели, що методика

"озволяе виэначати три6отехн1ч>п характеристики натурноп спряжения за данями вииробувамня його модел1 не тальки пр зм!н1 геометричних тюзм1р1в, а й кхнематично? схеми, умов на вантаження, властивоетей мастила та конструктйних иатер!ал! едемент!в трибоспря».^ння.

3.На П1дстав1 використання т*ппП подШност)' чл моделю вання, критериального планування екслерименту с ианеж ност1 критерия шввдкосП вношування та критер!я сил и терт в3.д к'>итерш часу. Анализ отриманих зал^жно-тей покагав. и на змшу ш. .дкост1 зношування в першу ч*;. у впливають власти воет! структури спряжених материалы та IX еумзеюстъ, меншй мзрл - геометричн) размори вузла тертя, »¡авантажен* та лшидк!сть ковзання, та найменшй нпдив чинять яюг'Т"- мае тал та 1х витрати кр1зь вузол терт«.<? На ем* ну сили тертя першу черту впливають релаксаШйш влнстиност! спряжених м? тергалпв та тх сумЮнють, пот!м у эначно менипй та ма1' че о; !аков1й мхра, решта ровглянутих факторов.

4.Наведена експерим«нтальна перев1рка отриманиу вале) н остей для моделювания ивидкост! зношування та сили терт Результате перев!рки показали, ао роврахунков! запеки ост! м) ють характер експериментальних лри задов !льн1й точност!. надав можлив!сть використання отриь- '.них математичних зале: ноете^ щодо ощнювання величин пвидкост! зношування та си тертя на етап1 проектування, скорочуючи обсяг лабораториях етендових випробувлнь.

5. розроблена методика математичного моделюван стац1онарних процес!в тертя в умовах межового вмаиування, я дозволяв досл1джувати триботехн1чн1 характеристики р1ан трибосистем э оптим!вац!ею конструкц1йних ршень та ьизначг мех1 параметров, при досяг: ^нн! яких триболоПчн! процеси к жуть вийги за межу дог 1тимих у експлуаташ 1.

6.Проведена структурна 1дентиф1кац!я трибосиствми,

. пращое в умовах межового змашування. Побудоваш структ} но-дин; \ii4Ki схеми та отримам дифереяц!альн1 ргвняння п] цесгв тертя та вношування. Проведено анализ структурно-; намлдагх схем та диналпчних коефШент!в за $х зпдавом на ! рех1дк! процеси. Отриман! дифоремдальн! равнений дозвалж реалхзувати ус! можлие1 види перех!дних хгфещ?ериотик шв ксст1 зношування та сили тертя.

- 15 -

7.У результат! проведено} параметрично* !/>■ нтиф!кац!! трибосистеуи залропоновая) оп1вв!лно-иення гдодо виэначення ко-еф!шент1в ли11вренц1апьних р1внянь, Роэв'яаування р1внянь на-даs можлив!стъ визначенвя характеру повед1ики та величин швидкост! знои/вання тч сили тертя за часом.

S-Ijj: '""«но ннал18 ст!йкоот! трибосистеми за показниками ивидкост! гноиугання та оили тертя. Показано, що трибосистема яка функшонуч в облаот1 нормального окислювнльного гношуван-ня природньо ст!йка. Надан! реко. ^ндац!! щодо дошльних ре-

»."•>,1В ПрИПраЦЬОВуВ^ЧКЯ, ЯК! ЯОВЯИ! ПрОХОДИТИ ПрИ SMiHHOMy

вплив1 на трибосистему. п

•З.На niflciaei л?римаиих диференц!альних р!вняиь розроб-ленн методика математичного моделинит яестатонарвих про-цес!в s умовах мехового теи'я - *£*тодика дозволяв прианачати сптк'-чл!- нi ре.«ими црилрзлйовування та оц!швати запас стойко! робота тркбоепряження, а такох вкзначати триботехн1чн1, характеристики у будь-який час.

10 Використання отришних результат! дозволить: -на етагс! проектуеаняя забезпечити в]д!юв1дн!еть ство-рювано! конструкцП вимогам до чп\%

-виключити всльовий п1"х!д до призяачення геометрячнйх розг.Цр!в, ма-гер!ал1в, робочих еередовигд у конетрукцш;

-скоротити час на проекгйо-кояструкторська роботи, вип-робуваяяя досл1дних зрязк!в та пов'язан! з ним змзни у техн,<?нлй документам!?, ,,у тому числ! робсч!х та склада~ьних кресленнях; * -

-у галугчх вирсбнщтва та ек^ту&тяиН скоротити сбоят опра-цованкя доведешь; .

-гменщитк npaitewic.KlCTb сласаряо-складальиих po6iT; -п!дввд1ти кад1йя!сть за .рахунок гмегазешя числа пара-метричних в!дказ1в.

Основний ям!ст дисергаШ наведено у таw роботах:

1.Вестов 3.А. .Суханов М. I. Лсаксв Д. I. Шляхи оптимального ггрсектуваякя ¡?узл1в тертя Ндромеавзд. -Теаи sbitIb рес-яуб^каясько! тук080~чехч1-Н01 кошфервнцЦ "Сучасн! ма-т«р1аяи. обхъвначая, технолог if snimeum та вхдковлення деталей i/sam".-Ясвопояоцьк, 1953. е.38-33, г*«.

2.Войтов S.A. .Сухарев М. I., !сансв Д. I, :,<л?аяяя про

^тгимальне проектування вузл!в тертя машин. - Тези яв!т республ1кянсько! науково! конферениН з трибофатики. "Терт зношування, втомлес чзть". -Гомель,1993. о.24-25, рос.мовою.

3.Войтов Б.А..Суханов М.1.,1саков Д.1..Лавиловський В. 06л1к маеитабного Фактору при випробуьаннях на тер?я та зн< шування. Доб^рка наукових праць Хг^'к1веького ВВА)У. -Харкг 1994. е.¿5-30, рое.могао.

4. Войтов Ь.А.. 1саков Д. I. .Оуханор & 1- • ''авидовський В. Метод -~-л фЛзткого моделювання мехового терт* у трибосисч мах. доб1р. а наукових праць Харювоькиго ВВА1У. -Харк11 1994. с.31-36, рс мовою.

5.Войтов В.А. .Суханов М. I., 1 яков Д. I. .Давицовський В. 8нососг)йк1сгь лрямих та звсроттх пар тертя та конструь -ив! засоби п1двищення зносоепйкость *'.Цотркн наукових пра! Харк1веького ВВА1У. -Харкзв, 1994. о.37-4^, рос.мовою.

6.Войтов В.А. .Сухан -ч М. I., 1 саков Д. 1., Давидовськк : В.: Г.ро взаемоэв'язок еноеоот1йкост) з реат"-1Г1чними параметра» трибосистеми. Доб1рка наукових праць Харк1вського ВВА15 -Хармв, 1994. с.43-48, рос.мовою.

?. Шевеля В.В., Войтов В. А. , Суханов М.1., 1саков Д. 1 Законом1рност1 зм1ни внутршнього тертя у про>~с1 роботи тр> босистеми та його облак при вибор] с/м1снмх матер1ал1в. -Тр€ ние и ьанос, 1995, т.16, N4, рос. мовою.

О" 17 -АШШЩИЯ

Исаков применение моделиройаяия процессов трения и эйашиваяия а условиях граничной смаакя т этапе проектирована гидромашн,

Диссертация на соискание ученей етедами кандидата техни-еских наук по специальности 05,04ЛЙ - Гидравлические машины гйдропнебмои.рогаты, кшгидрояривод, Харьков, 1S66.

Защищается диссертация в ввде рукописи, которая содержит еоретические и экспериментальные меслбйоваяий, посвященные аз работке радчвтно-экспериментальных методов определения по-ааатрпей тренйя и изнашиваний при fp; кшой смазке,

]'олу<1ены критерий подобий исследуемого ййлснйя, установка степень влияния входные воздёйсшш ^рзние я йзн&ии-аяйв, подобны критериальные дифференциалюа^ уравнения провесов.

Осуществлено внедреь^е разработанных методик физического ; математического моделирования в научно-исследовательской и :роектко--койстру(«орской организаций. 0

Ключом сДойй: Мейойе змащування, моделовання, критер!й Щ1бЯбсИ, диференЩальн! р1вйяния,

ABSTRACT

Isakav D.I. Application modelling of friction and wear >ro<2<9sses undOf tha conditions of boundary lubrication In ieslgn ef hydraulic machlns..

ThS dissertation on sc'entlfic degree "echelor of ■echriical sciences with speciallzacion 05.04.13 - Hydraulic tachin and hydraupneumatic units, Nllgidroprivod, Kharkov,

m. •

Thesis is defended in the form of a manuscript, which ¡cntdln.- theoretical and , exparimental research fo*-¡alculation-experlmental methods of the definition of 'riction and wear. cfiaracteristlcs under the conditions of »undary- lubrication.

Criterions of similarity for friction and wear processes rere defined. We have aniyzod the conduct Of tritological system under the alterations of external factors. The :rlter.on differential equations of friction and wear л-ocess^s have been built.

The method of pfusical and mathematical modelling have зееп used in research and undertaking enterprises.

Keywords: boundary lubrication, modelling, criterlons of similarity, differential equations.

IcaKOB Д.1. Використання моделовання процес!в тертя тч зношування в умовах межового змащування на етап! пг ектуваннл :1дромашин// Автореферат дйсертацИ на эдобуття наукового л-упеня кандидата т<мсн1чяйк' Bay«, i-Xepwis^ 1956.-17с.