автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12, диссертация на тему:Разработка и исследование методов и средств комплексной диагностики смазываемых узлов трения газотурбинных двигателей по параметрам продуктов износа в масле

На щ и

- О Ги .: •

• \

Степанов Виктор Александрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОМПЛЕКСНОЙ ДИАГНОСТИКИ СМАЗЫВАЕМЫХ УЗЛОВ ТРЕНИЯ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПО ПАРАМЕТРАМ ПРОДУКТОВ ИЗНОСА В МАСЛЕ

Специальности 05.04.12 - Турбомашины и комбинированные турбоустановки, 05.02.04 - Трение и износ в машинах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2000

Работа выполнена в ГНЦ «Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И.Баранова»

Официальные оппоненты: - доктор технических наук

Иноземцев А.А.

- доктор технических наук, профессор Бобров С.Н.

- доктор технических наук Куфтов А.Ф.

Ведущее предприятие: ГОСНИИГА

Защита состоится ¿'¿/^/С/Ц 2000 г. в часов на

заседании диссертационного совета Д053.15.10 в Московском государственном техническом университете им Н.Э.Баумана по адресу 107005, г. Москва, Лефортовская набережная, д. 1, корпус факультета. «Энергомашиностроение» МГТУ ауд.

¿34

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э.Баумана.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 107005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д.5, МГТУ им. Н.Э.Баумана Ученому секретарю диссертационного совета

Автореферат разослан » 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета /

доктор технических наук, профессор (_ /_ Н.А.Иващенко

(К54.М-0&Ш -5-05,0 тт-5-0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Безопасность полетов авиационной техники определяется уровнем надежности, заложенной при ее проектировании и производстве, а также эффективностью средств и методов диагностики ее технического состояния, обеспечивающих раннее обнаружение дефектов, возникающих в процессе эксплуатации.

Опыт эксплуатации газотурбинных двигателей в России показывает, что до 35%, а по данным фирмы Ролс-Ройс до 55%, от общего числа отказов двигателей связано с выходом из строя смазываемых узлов трения. Это обстоятельство обуславливает ту важную роль, которую должна играть диагностика по параметрам продуктов износа в масле* в обшей системе диагностики ГТД.

Трибодиагностику условно можно разделить на две составные части -бортовую и лабораторную. Бортовая трибодиагностика необходима для предупреждения о дефекте узлов трения во время работы двигателя за небольшой период времени до возникновения опасности их разрушения.

В качестве бортовых средств трибодиагностики в основном используются сигнализаторы стружки в масле, фильтры сигнализаторы и магнитные пробки, которые не обеспечивают достаточной достоверности информации о состоянии смазываемых узлов трения. В последнее время в качестве бортовых средств трибодиагностики находят все большее распространение автоматизированные системы предупреждения аварийного износа, основашше на различных физических принципах. Наибольший интерес представляют исследования и разработка фирм Уйсеге (Те(1есо), ОазТОРБ, АО «Люлька-Сатурт>, ГАНГ им И.М.Губкина.

♦Далее трибодиагностика

Лабораторная трибодиагностика предназначена для долгосрочного прогнозирования дефекта и определения его местонахождения в системе смазки. До недавнего времени для лабораторной трибодиагностики в эксплуатации авиационной техники в России применялся только спектральный анализ масла. При этом в качестве критерия оценки технического состояния смазываемых узлов трения используется концентрация металлов в масле, для которой устанавливаются значения повышенной концентрации (ПК), при достижении которой двигатель ставится на особый контроль, и предельно-допустимой концентрации (ПДК), при которой двигатель снимается с эксплуатации. Большой вклад в развитие спектрального анализа для трибодиагностики смазываемых узлов трения в России внесли работы, проведенные в ВНИИЖТ, 13-м институте ВВС, ЦИАМ им. П.И.Баранова, ГАНГ им. И.М.Губкина, ГОСНИИГА, НИИ ВВС, НПО «Сатурн», ОАО «Аэрофлот», ОАО «Авиадвигатель», а/к «Внуковские авиалинии».

Однако частицы износа, находящиеся в смазочном масле, несут гораздо больше информации о процессах износа в узлах трения, чем ее используется в указанном методе. К параметрам, несущим эту информацию, относятся распределение размеров частиц износа, форма, соотношение размеров и состав отдельных частиц, состояние их поверхностей, наличие в масле различных механических примесей неметаллического происхождения, образующихся в процессе работы узла трения или попадающих в маслосистему из вне.

Решение проблемы повышения надежности двигателей и агрегатов путем наиболее полной регистрации и анализа всех параметров, заложенное в комплексном подходе к трибодиагностике, т.е. одновременном использовании спектрального и феррографического анализов масла и других методов, позволит значительно повысить достоверность результатов оценки технического состояния смазываемых узлов трения ГТД и приобретает

актуальность при переходе на эксплуатацию авиационной техники по техническому состоянию.

Актуальность темы диссертации, направленной на разработку методов и средств комплексной трибодиагностики технического состояния смазываемых узлов трения подтверждается тем, что она связана с выполнением работ по:

1. Программе развития ГА до 2000 г., утвержденной Правительством РФ 11.06.92 г. № Г4-П10-4-756.

2. Целевой комплексной программе по разработке и внедрению отраслевой систем диагностического обслуживания газотранспортного оборудования компрессорных станций РАО "ГАЗПРОМ" до 2000 г.

Цель работы. Разработка и исследование методов и средств, составляющих комплексную систему трибодиагностаки, обеспечивающих получение наиболее полной информации о техническом состоянии смазываемых узлов тратя ГТД, что особенно важно при переходе на эксплуатацию авиационной и наземной техники по состоянию. Разработка методов и средств исследования смазывающей способности масел на основе использования принципов трибодиагностики.

Основными задачами, решаемыми в работе, являются:

П разработка математической модели, устанавливающей соотношение между интенсивностью изнашивания смазываемых узлов трения двигателя и концентрацией частиц износа в масле, учитывающей эффективность фильтрации, расход масла в маслосистеме, влияние доливок масла и тип маслосистемы:

И проведите исследований ренттено-флуоресцентных анализаторов с целью определения их аналитических характеристик, разработка методики приготовления градуировочных образцов для рентгено-

флуоресцентного анализа, исключающей недостатки применяемой в настоящее время методики;

В разработка аналитического феррографа, схема подачи масла в котором исключает искажение информации, связанное с потерей и разрушением частиц износа;

■ разработка метода и прибора для оценки интенсивности изнашивания для феррографического анализа масла;

■ разработка бортовой системы предупреждения аварийного износа смазываемых узлов трения ГТД с самосбрасывающим контактным датчиком, дающей более достоверную информацию о состоянии узлов по сравнению с существующими системами;

■ разработка модели процесса образования сферических частиц износа в усталостных микротрещинах при качении в условиях гидродинамической смазки трущихся поверхностей;

■ разработка модели, объясняющей влияние кавитационных явлений в микротрещинах и на поверхностях трения на процессы усталостного выкрашивания;

И разработка методов и средств для исследования противоизносных, противозадирных и противошггпшговых свойств масел с использованием принципов трибодиагносгаки;

Разработанные автором теоретические основы, методы и новое оборудование для трибодиагностики технического состояния смазываемых узлов трения ГТД различного назначения имеют важное народнохозяйственное значение, способствуют повышению безопасности эксплуатации ГТД и экономической эффективности использования техники.

Методы исследования. Достижение поставленной цели осуществлялось путем теоретических и экспериментальных исследований, а также конструкторских разработок.

Экспериментальные исследования при разработке лабораторных средств и методов трибодиагностики проводились при эксплуатации авиадвигателей, авиационных турбохолодильников, механизма перестановки стабилизатора самолета ЯК-42, стенда для испытания авиационных масел Ш-3, прибора трения валик-ролик ГГГВР и установки, разработанной для исследования кавитационной эрозии в тонкой пленке смазочного материала.

Испытания бортовой системы трибодиагностики проводились в ОАО "Авиадвигатель" на установке, моделирующей работу маслосистемы ГТД.

При анализе продуктов износа в масле и исследовании поверхностей деталей узлов трения использовалась следующая аппаратура:

• электронный сканирующий микроскоп DSM-960 фирмы «Оптон» (Германия) с анализатором состава материала фирмы ЛИНК (Англия);

• атомно-флуоресценгпый спектрометр AFS-2000 фирмы БЭРД (США);

• атомно-эмиссионный спектрометр MOA фирмы БЭРД (США);

• феррографическая система фирмы «Фоксборо» (США);

• феррографическая система фирмы «ПРЕДИКТ» (США);

• рентгено-флуоресцентные анализаторы БАРС-3 и «Спектроскан»;

• атомно-эмиссионный спектрометр МФС-7.

Экспериментальные данные подвергались соответствующей

статистической обработке с использованием ПЭВМ.

Научной новизной обладают следующие результаты, полученные в диссертации:

1. Математическая модель, устанавливающая соотношение между интенсивностью изнашивания смазываемых узлов трения двигателя и концентрацией частиц износа в масле, учитывающая эффективность фильтрации, параметры маслосистемы и ее тип, являющаяся основополагающей при разработке методов трибодиагностики для различных систем смазки.

2. Модель процесса образования сферических частиц износа в усталостных микротрещинах. Появление сферических частиц размером '2-10 мкм в масле - первый признак образования усталостных микротрещин на поверхностях трения при качении.

3. Модель, объясняющая влияние кавитации в зоне контакта трущихся пар на усталостное выкрашивание поверхностей, а также влияние навигационных явлений в усталостных микротрещинах на расклинивающее действие смазочных масел.

4. Принцип действия системы предупреждения аварийного износа смазываемых узлов трения ГТД с самосбрасывающим датчиком, исключающая «ложные срабатывания», на котором была разработана система СПАИ-2 (Патент №2131552 от 10.06.99).

5. Способ подачи масла на предметное стекло в аналитической феррографии (A.C. № 1691714 от 15.07.91), исключающий потерю информации из-за неполного поступления частиц износа на феррограмму или их разрушения в процессе подачи масла, позволивший разработать аналитические феррографы ОМ-1 иФАН-1.

6. Метод сканирования феррограмм, позволяющий оценивать изменение интенсивности изнашивания узлов трения, на базе которого разработано устройство анализа феррограмм ДКС-1.

7. Методы оценки противоизносных, противозадирных и противопитшнговых свойств масел с применением принципов трибодиагностики, позволяющих проводил. инструментальную, количественную оценку смазывающей способности масел (A.C. № 422112 от 08.05.88, A.C. № 635068 от 15.11.90), и оборудование, разработанное для реализации этих методов.

Достоверность результатов работы подтверждена:

• статистической обработкой экспериментальных данных;

• систематическим метрологическим контролем точности измерительных приборов;

• применением нескольких независимых методов оценки исследуемого параметра.

• успешным опытом применения разработанных методов и оборудования.

Практическая ценность результатов работы заключается в том, что на

базе проведенных теоретических и экспериментальных исследований созданы

методы и средства трибодиагностики и оценки смазывающей способности

масел.

По результатам исследований реализованы:

• бортовая система предупреждения аварийного износа узлов трения ГТД (прошла испытания в АО «Авиадвигатель» и ЛИИ им. М.М. Громова);

• аналитический феррограф ОМ-1 (внедрен в ОАО «Аэрофлот», ОАО «Авиадвигатель», НИИ ВВС, НПО им. В.Я. Климова, МВЗ им. МЛ. Миля, ИТЦ «Орггехдиагностика» РАО «ГАЗПРОМ», ЛИИ им. М.М. Громова);

• аналитический феррограф ФАН-1 (внедрен в а/к «Внуковские авиалинии»);

• автоматическое устройство считывания феррограмм ДКС-1 (внедрено в АО «Авиадвигатель», АО «Аэрофлот», а/к «Внуковские авиалинии», ИТЦ «Орггехдиагностика» РАО ГАЗПРОМ);

• атласы частиц износа для двигателей АЛ-31, ПС-90А,, Д-ЗО-КУ, КП;

• методика расшифровки феррограмм с помощью автоматического считывающего устройства;

• методика МЦ-22-87 сравнительной оценки способности авиационных масел противостоять кавитационной эрозии поверхностей трения в тонкой смазочной пленке;

• методика оценки противоизносных и противозадирных свойств масел на установке Ш-3 с применением принципов трибодиагностики;

• методика оценки противоизносных и противозадирных свойств авиационных масел на приборе трения валик-ролик (Ш BP).

Апробация работы. Результаты работы были доложены и обсуждены на: V Всесоюзной научно-технической конференции «Эксплуатационные свойства авиационных топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей», (Киев, КНИГА, 1981 г.); Межотраслевой научно-технической конференции «Опыт применения и перспективы развития диагностики состояния авиадвигателей в эксплуатации», (Москва, ЦИАМ, 1984 г.); Всесоюзной научно-технической конференции «Несущая способность и качество зубчатых передач и редукторов машин», ( Алма-Ата, 1985г.); Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы повышения надежности эксплуатации смазываемых узлов авиационной техники», (Москва, ГОСНИИГА, 1987 г.); 12-м конгрессе по нелинейной акустике, (Остин, США, 1990 г.); Международной конференции «Condition Monitoring 91», (Эрдинг, Германия, 1991 г.); Научно-технической конференции «Высокое качество и надежность машиностроительной продукции - через исследования, контроль и диагностику», (Москва, 1991 г.); Международной конференции «Condition Monitoring 94», (Сванси, Англия, 1994 г.); Международной конференции «Tribos 94», (Буэнос-Айрес, Аргентина, 1994 г.); 1-й Международной конференции «Энергодиагностика 95», (Москва, 1995 г.); Международной конференции «Integrated Monitoring & Failure Prevention», (Мобил, США, 1996 г.); Международной конференции «Condition Monitoring' 97» (Сиань, Китай, 1997 г.); 2-й Международной конференции "Энергодиагностика 98", (Москва, 1998 г.).

Публикации. По результатам работы опубликовало 24 печатных работы, получено 3 авторских свидетельства, один патент. Автор награжден серебряной медалью ВДНХ СССР (1990 г.).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и основных выводов, изложена на 357 страницах машинописного текста, содержит 130 рисунков, 36 таблиц, библиографию из 216 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована цель исследований, актуальность рассматриваемых вопросов, дана краткая характеристика работы, ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе проведен анализ литературы и современного состояния трибодиагностики.

Одним из критериев оценки технического состояния смазываемых узлов трения является концентрация частиц износа или металлов в масле и динамика ее изменения с увеличением наработки узла. Но концентрация продуктов износа является не только функцией наработки, но и параметров маслосистемы: расхода и утечек масла, объема масла в маслосистеме, эффективности фильтрации, доливок масла и т.д.

ДЛотаном была предложена математическая модель, определяющая взаимосвязь интенсивности изнашивания деталей и концентрации продуктов износа в масле в зависимости от параметров маслосистемы без учета эффективности фильтрации. Эффективность фильтрации была учтена Д.Джексоном. Им также было установлено существование равновесной концентрации и найдено выражение для нее для дизельных двигателей. Но

концентрация продуктов износа в масле не является единственным критерием оценки технического состояния смазываемых узлов трения.

В качестве критериев оценки технического состояния смазываемых узлов трения двигателя могут быть приняты и другие характеристики частиц износа.

В дополнение к концентрации частиц износа в масле критериями оценки технического состояния смазываемых узлов трения двигателя могут служить следующие параметры частиц износа:

■ - форма, соотношение размеров, состояние поверхностей отдельных частиц износа, определяющие вид износа, реализуемый в зоне трения -определяется с помощью аналитической феррографии;

■ - распределение размеров частиц износа, с помощью которого можно оценить интенсивность изнашивания - определяется с помощью счетчиков частиц, автоматическим устройством считывания феррохрамм в аналитической феррографии;

■ состав материала отдельных частиц износа, с помощью которого можно локализовать дефект - определяется элеюронной микроскопией с микроанализом состава частиц или методом нагревания феррограмм, при котором частицы износа меняют цвет.

Эти параметры контролируются феррографическим анализом масла. Аналитическая феррография - метод магнитного осаждения частиц износа из проб смазочного масла, взятого из маслосистемы двигателя, на поверхности специальной стеклянной пластины для последующего анализа с помощью оптического или электронного сканирующего микроскопа. Целью анализа является определение интенсивности и видов износа (нормальное изнашивание, микрорезание, задир, усталостное выкрашивание и т.д.), а также оценка режимов трения и смазки. Первые феррографические системы появились в начале 70-х годов. Идея феррографии принадлежит фирме ПРЕДИКТ, которая и сейчас является ведущей в области промышленного выпуска феррографических систем. Но феррографы фирмы ПРЕДИКТ имеют ряд существенных

недостатков, приводящих к потере или разрушению отдельных частиц в процессе приготовления феррограмм - совокупности частиц износа, осажденных на специальной стеклянной пластине.

Очевидно, что для получения достоверной информации о техническом состоянии смазываемых узлов трения необходим комплекс методов лабораторной трибодиагностики, позволяющий наиболее полно исследовать характеристики продуктов износа, содержащихся в смазочном масле. Комплексная лабораторная система трибодиагностики позволяет осуществлять диагностирование технического состояния узлов на ранней стадии развития дефекта за десятки часов до наступления разрушения деталей и узлов и выхода двигателя из строя.

Комплексная лабораторная система трибодиагностики включает в себя:

- аналитическую феррографию;

- спектральный анализ.

Как указывалось выше, в качестве спектральной части комплексной лабораторной системы трибодиагностики может быть использовано любое спектральное оборудование. В России в качестве прибора для спектрального анализа масла используются фотоэлектрические спектральные установки МФС, которые до конца 80-х годов являлись основным средством, применяемым для трибодиагностики смазываемых узлов трения ГТД. Этим установкам присущи недостатки, характерные для всех атомно-эмиссионных спектрометров. Основной из них - это невозможность достоверного определения элементного состава частиц износа размером более 5 мкм. Также существенным недостатком является то, что в результатах определения концентрации элементов большую долю составляет концентрация растворенного металла, который не представляет интереса для трибодиагностики.

В 80-х годах 13 институтом МО для трибодиагностики отечественных ГТД было предложено в качестве спектрального прибора использовать портативный безкристальный рентгено-флуоресцентный анализатор БАРС-3. При этом

анализатор требовалось доработать с целью повышения его чувствительности и разработать методы концентрирования пробы и приготовления градуировочных образцов для калибровки прибора. Доработки анализатора, суть которых изложена в диссертации, были выполнены 13-м институтом МО и НПО «Буревестник».

До недавнего времени в качестве бортовой системы трибодиагностики использовались простейшие устройства, такие как магнитные пробки, фильтры-стружкосигнализагоры, сигнализаторы стружки в масле. Основным недостатком этих систем является невозможность оценки динамики изменения концентрации частиц износа с увеличением наработай двигателя.

Практический опыт ведущих фирм-изготовителей газотурбинных двигателей показывает, что из существующих современных методов диагностики технического состояния узлов трения ГТД наиболее многообещающим и перспективным является непрерывный автоматизированный бортовой контроль концентрации частиц износа в масле. Начало разработки методов и средств бортовой автоматизированной трибодиагностики относится к концу 70-х годов. В середине 80-х годов в разработке находилось уже более десяти видов устройств, использующих различные физические принципы для обнаружения частиц износа в масле ГТД, определения интенсивности их образования, размеров и массы, а также классификации частиц на ферромагнитные и неферромагшпные.

Среди удачных разработок, нашедших практическое применение, особое место занимает система с магнигоиндукционным датчиком, выпускаемая фирмой Tedeco (Vickers) (США) марки «QDM», которая была запатентована еще в 1980 г., но до сих пор сохраняет лидирующее положение на рынке.

Большое влияние на долговечность смазываемых узлов трения оказывают свойства применяемого смазочного материала и, в особенности, смазывающая способность. Смазывающая способность масел для авиационных ГТД является

одной из основных эксплуатационных характеристик и является совокупностью противоизносных, противозадирных и противопштинговых свойств.

Индивидуальное влияние каждого из этих свойств на долговечность узлов трения зависит от условий их работы: температуры, контактных напряжений, скоростей скольжения и качения в зоне контакта, состояния рабочих поверхностей и т.д.

Например, при умеренных нагрузках, скоростях и температурах основное влияние на долговечность узлов трения будут оказывать противоизносные свойства масел, при качении с проскальзыванием в условиях больших скоростей качения и нагрузок основную роль играют противопитшнговые свойства, а при высоких нагрузках и скоростях скольжения определяющим являются противозадирные свойства.

В лабораторных условиях смазывающие свойства оцениваются при помощи различных методов с использованием разнообразных машин трения, на которых оценка смазывающей способности ведется в большинстве случаев по совокупности ее свойств без количественной оценки каждого го составляющих в отдельности, хотя это бывает необходимо при выборе масел для конкретных узлов трения.

На основании анализа литературы и современного состояния трибодиагностики сформулированы цель и задачи исследования.

В своих исследованиях автор опирался на работы: Д.Андерсена, К.В.Анисовича, Д.Бетчелора, И.А.Биргера, С.Н.Боброва, НАБуше, ИАБуяновского, Э.Д.Брауна, В.Весткотга, Р.Воуена, Г.В.Виноградова, Ю.А. Дроздова, М.Джонса, Ю.С.Заславского, И.В.Крагелъского,

Б.И.Костецкого, С.И.Калашникова, Д.С.Коднира, Р.Кнэппа, ДЛотана, Р.М.Матвеевского, А.И.Петрусевича, П.А.Ребиндера, Д.Н.Решегова, Д.Скотга, Д.Хэмита, М.М.Хрущева, А.В.Чичинадзе и других авторов, в которых рассмотрены общетеоретические и различные аспекты прикладных вопросов процессов изнашивания и трибодиагностики.

Во второй главе представлена разработанная автором математическая модель, описывающая связь между интенсивностью изнашивания поверхностей трения и концентрацией частиц износа в масле .

Критерием оценки технического состояния смазываемых узлов трения может служить сумма скоростей изнашивания поверхностей трения отдельных деталей узла. Но скорость изнашивания трудно, а порой и невозможно, контролировать в процессе эксплуатации реального двигателя.

Однако, при работе двигателя, можно производить отбор проб масла и исследовать состояние поверхностей трения по параметрам частиц износа, содержащихся в пробе масла, которые несут важную и подробную информацию о процессах износа в маслосистеме двигателя. Одним из таких параметров является концентрация частиц износа в масле.

Для правильного понимания сущности трибодиагностики необходимо установить связь между скоростью изнашивания узлов маслосистемы и величиной концентрации частиц износа в масле, которая очевидно зависит и от других характеристик маслосистемы.

При этом приняты следующие обозначения:

т - массовая скорость образования частиц износа, мг/с; У о- начальный объем масла в маслосистеме двигателя, мл;

V - объем масла в маслосистеме в момент времени ^ мл; q - величина утечек масла из маслосистемы, мл/с; q=q/Vo- относительная утечка масла, 1/с;

V - расход масла через маслосистему, мл/с; у=\'/У0 - относительный расход масла, 1/с;

С - концентрация частиц износа в масле, мг/мл; Со - начальная концентрация частиц износа, мг/мл; у - эффективность фильтрации; I - время, с.

Источниками попадания и потери частиц при работе двигателя за период времени г+Д1 являются:

1. Частицы износа, присутствующие в маслосистеме двигателя в момент времени С

М!=УС=(Уо-^)С.

Частицы износа, поступающие в маслосистему при износе

поверхностей трения:

М2=тД1

2. Частицы износа, теряемые с утечкой масла в элементах маслосистемы:

М3=СяД1

4. Частицы износа, оседающие в фильтрах:

М4=уОД1

Уравнение материального баланса частиц износа в маслосистеме двигателя после соответствующих преобразований будет иметь вид:

с1С/с11+^(С,1)С/(Уо-яО=т(1)/(Уо-чО. (1)

Это дифференциальное уравнение дштзмнки загрязнения маслосистемы продуктами износа, решение которого представляет значительные трудности, т.к. неизвестны выражения доя зависимостей у=у(СД) и ш=ш(1).

По окончашш процесса приработки скорость изнашивания поверхностей узлов трения становится постоянной, т.е. т=сопй. Можно также предположить, что у=соп5(:. После интегрирования и соответствующих преобразований получаем выражение:

С=Со(1-ч1Г/ч+ш[1-(1-Ч1Г/ч] /уУоУ- (2)

Предел значения концентрации С из выражения (2) при Ь-

Ср=т/уу. (3)

- является значением равновесной концентрации частиц износа при постоянной интенсивности изнашивания поверхностей трения.

Из выражения (3) видно, что равновесная концентрация частиц износа в масле определяется скоростью износа и интенсивностью фильтрации, и, если после окончания процесса приработки концентрация частиц износа с ростом времени работы двигателя не изменится, то можно считать, что ее значение близко к значению равновесной концентрации. Важным обстоятельством является то, что равновесная концентрация не зависит от начальной концентрации Со-

По известному значению равновесной концентрации суммарная скорость изнашивания смазываемых узлов трения двигателя может быть найдена из выражения:

На рис. 1 представлен график зависимости концентрации частиц износа в

ш=Сруу.

масле двигателя от наработки за весь срок его эксплуатации.

с

V

Сп»/

7".

£

С

Рис. 1 Зависимость концентрации частиц износа в масле от наработки за весь период эксплуатации двигателя

На графике: А - период приработки; В - период нормального износа, когда средняя скорость изнашивания постоянна; С - период повышения интенсивности износа. Повышение интенсивности износа указывает на возникновение дефектов в узлах трения двигателя.

Следует отметить, что уравнение (1) устанавливает зависимость скорости образования частиц износа и концентрации их в масле за весь период эксплуатации двигателя, а уравнение (2) справедливо только в период В.

На рисунке также показано влияние регламентных доливок масла на изменение концентрации частиц износа Из рисунка видно, что в момент доливки масла происходит падение концентрации, но, с увеличением наработки, концентрация возрастает и достигает равновесного значения.

Время достижения равновесной концентрации определяется скоростью образования частиц износа, эффективностью фильтрации, объемом маслосистемы, количеством доливаемого масла и расходом масла через маслосистему двигателя.

Из сказанного следует, что концентрация частиц износа может служить критерием оценки технического состояния смазываемых узлов трения двигателя, при этом отбор проб масла должен производиться до регламентных доливок.

Время достижения равновесной концентрации при полной смене и доливке масла гложет быть определено экспериментально для каждого типа двигателя.

Одним из самых распространенных и опасных видов дефектов узлов трения при качении является гаптинг (усталостное выкрашивание) контактных поверхностей. Началом процесса шптинга является образование на поверхностях трения усталостных микротрещин. При этом вплоть до появления первой каверны усталостного выкрашивания превалирующим видом образующихся частиц износа, попадающим в масло, являются сферические частицы размером 2-5 мкм, весовой вклад которых в общую массу образующихся при нормальном износе частиц составляет несколько процентов, что соизмеримо с точностью

используемого при диагностике спектрального оборудования, поэтому процесс образования на поверхностях трения усталостных микротрещин не может контролироваться спектральным анализом. Однако этот процесс очень хорошо контролируется с помощью феррографического анализа. В диссертации более подробно излагаются те дефекты, которые могут быть определены только с помощью феррографии.

Автором предложена следующая гипотеза механизма образования сферических частиц износа в усталостных микротрещинах.

При работе узла трения шероховатые стенки образовавшихся микротрещин совершают сложные движения относительно друг друга, с большой частотой, пропорциональной скоростным режимам работы узла.

При смыкании микротрещин микронеровности на их противоположных поверхностях сталкиваются друг с другом. При больших скоростях соударения и высоких контактных давлениях температуры в зоне контакта могут достигать значений, достаточных для плавления металла, поэтому происходит оплавление поверхностей. Если же в зону контакта попадает частица износа, образовавшаяся в микротрещине или попавшая в нее из слоя смазки, происходит ее мгновенное плавление при высоком давлешш окружающей среды. При этом образуются сферические частицы оплавленного металла, которые могут привариваться к одной из поверхностей микротрещины. Такие частицы были обнаружены на поверхности микротрещины при доломе зуба шестерни по микротрещине.

В дальнейшем эти перемычки от вибрации или силового воздействия разрываются, образуя свободные сферические частицы, которые со смазочным маслом, выдавливаемым из микротрещины, попадают в пленку смазки между трущимися деталями и циркулируют в маслосистеме.

Таким образом, при образовании на поверхностях трения при качении усталостных микротрещин в масле появляются сферические частицы и их присутствие может служить диагностическим признаком начала процесса усталостного выкрашивания.

В условиях гидродинамической смазки в узлах трения ГТД в зонах контакта неминуемо возникают кавитацнонные явления и механизм развития усталостного выкрашивания на поверхностях трения необходимо рассматривать с учетом этих явлений. Может оказаться , что кавитационная эрозия вносит решающий вклад в развитие усталостного изнашивания. Это подтверждается наблюдениями автора при исследовании поверхностей частиц износа, характерных для усталостного выкрашивания, на которых обычно присутствует большое число язвин кавитационной эрозии.

Относительно влияния смазки на усталостное разрушение поверхностей трения в литературе принято представление о расклинивающем действии смазки, проникающей в краевые трещины на поверхностях трения. Наряду с расклинивающем действием смазки возможен и кавитационный механизм развития усталостных микротрещин, описание которого мы приводим ниже.

Действительно, в первичных микротрещинах на поверхностях трения при заполнении их маслом всегда остаются микроскопические газовые включения, которые могут служить ядрами кавитации.

Рассмотрим процессы, протекающие в усталостной микротрещине на поверхности трения, смазываемой маслом, при переменных давлениях в слое-смазки.

Допустим, в какой-то момент трепия вся полость микротрещины заполнена маслом, в котором присутствует какое-то количество свободного воздуха. При падении давления в слое смазки происходит сближение стенок микротрешины, но при этом, в результате падения давления, происходит выделение растворенного в масле газа с образованием парогазовой каверны. При следующем за этим повышением давления в слое смазки последняя нагнетается в микротреццшу, а повышение давления приводит к схлопываниго парогазовой каверны. При схлопывании каверны происходит резкое повышение давления в окрестности точки схлопывания, подобное гидравлическому удару. Мгновенное повышение давления оказывает расклинивающее действие и приводит к

развитию микротрещины. Дальнейшее же повышение давления в слое оказывает дополнительное расклинивающее действие, но в значительно меньшей степени, чем при схлопывании каверны. Далее весь процесс повторяется с частотой, равной частоте пульсации давления.

Таким образом, при возникновении в микротрещинах кавитационных явлений, воздействие их на развитие усталостного выкрашивания поверхностей трения может превалировать над обычным расклинивающем действием смазки.

Оценка давлений, возникающих в слое смазки в условиях кавитации представлена в работе.

В третьей главе представлены результаты исследований аналитических характеристик рентгено-флуоресцетных анализаторов БАРС-3 и «Спектроскан», в результате которых установлено, что аналитические характеристики ренттено-флуоресцентного анализа, такие как предел обнаружения, погрешность и т.д. в большей степени определяются методом приготовления градуировочных образцов.

Автором разработан метод приготовления градуировочных образцов, в котором для уменьшения эффекта матрицы многокомпонентные образцы не содержат более 4-х элементов, причем эта элементы подобраны так, чтобы длина волны возбуждения одного элемента лежала как можно дальше от края поглощения другого элемента.

В области феррографии автором предложена схема подачи масла на феррограмму с помощью поршневого насоса, который обеспечивает полное попадание неповрежденных частиц износа на феррограмму, а также метод и прибор ДКС-1 для оценки распределения размеров частиц износа.

С учетом указанных предложений под руководством автора разработаны и изготовлены промышленные образцы отечественных феррографов ОМ-1 и ФАН-1, которые эксплуатируются в АО «Аэрофлота, АО «Авиадвигатель», ЛИИ, НИИ ВВС, МВЗ им. МЛ. Миля, НПО им. В.Я. Климова, а/к «Внуковские авиалинии».

Феррографическая система состоит из аналитического феррографа ОМ-] (ФАН-1), бихроматического микроскопа "БИОЛАМ-И" и оптического прибора

ДКС-1.

Разработанные автором прибор ДКС-1 и методика позволяют определять соотношение между концентрациями больших частиц износа Д. размером более 5 мкм и малых частиц Об размером менее 2 мкм. Интенсивность гоноса оценивается с помощью выражения:

или величинами Г)ь+ Е)1/( 1\+ Об).

Прибор ДКС-1 смонтировано на микроскопе «БИОЛАМ-И» и позволяет также определять распределение частиц по размерам на всей длине феррограммы.

С целью автоматизации процесса анализа феррограмм под руководством автора спроектирован и изготовлен опытный образец анализатора изображения для феррограмм, который находится на подкошролыюй эксплуатации в АО «Аэрофлот».

Анализатор изображения смонтирован на микроскопе ((БИОЛАМ-И», на котором установлены видеокамера, сканирующий предметный столик, устройство фокусировки. Все механизмы управляются ПЭВМ.

Четвертая глава посвящена вопросам разработки бортовых систем предупреждения аварийного износа.

Автором предложен новый принцип действия бортовой системы трибодиагностики названной системой предупреждения аварийного износа СПАИ.

За время разработки СПАИ было предложено и опробовано четыре варианта систем, пока не был получен окончательный вариант СПАИ-2, который

состоит из датчика и электронного блока регистрации значений измеряемого параметра и управления работой датчика.

Датчик СПАИ-2 содержит магнитный управляемый чувствительный элемент контактного типа и действует по принципу реле с нормально разомкнутыми контактами. Контакты одновременно являются разноименными полюсами магнитной системы с постоянным магнитом. Магнитное поле, взаимодействуя с находящимися вблизи чувствительного элемента частицами износа, увлекает их в зазор между полюсами, в результате чего через некоторое время контакты оказываются замкнутыми либо отдельной крупной частицей, либо цепочкой накопившихся мелких частиц. Факт замыкания контактов регистрируется соединенным с датчиком электронным устройством (блоком управления), которое одновременно вырабатывает импульс тока, размагничивающего постоянный магнит с помощью имеющегося в датчике соленоида. После этого частицы свободно вымываются из зазора потоком масла и контакты размыкаются. Затем, через определенное время, необходимое для полного удаления всех осевших частиц из зазора и сброса их в линию откачки, элеетронное устройство вырабатывает второй импульс тока, который намагничивает магнит и возвращает систему в исходное состояние. Далее процесс повторяется.

Критерием оценки интенсивности износа трущихся деталей двигателя является число срабатываний датчика Г за определенный, экспериментально устанавливаемый для каждого двигателя, период времени. Общий вид окончательного варианта датчика СПАИ-2 представлен на рис. 2.

В датчике магнит 3, соединенный с наконечником 4, изолирован от корпуса 1 рабочим зазором 5 и технологическим зазором В. Корпус 1 и наконечник 4 через магнит 3 соединен с разъемом 20.

Рис. 2 Общий вид датчика СПАИ-2

Все детали магнигопровода датчика выполнены из отожженной электротехнической стали марки 10895. Постоянный магнит изготовлен из сплава 25X15К.

Второй составляющей системы предупреждения аварийного износа является блок управления датчиком, который в процессе выполнения работы неоднократно дорабатывался. В результате была получена окончательная стругаурная схема блока управления. Более подробно описание СПАИ-2 и этапы ее разработки приведены в диссертации.

С целью определения работоспособноста и чувствительности системы предупреждения аварийного износа были проведены ее лабораторные испытания.

Испытания проводились на установке УИМ АО «Авиадвигатель» (Рис. 3 ). В процессе испытаний использовали трансформаторное масло при температуре (М=20-30°С. Объем масла в маслосистеме установки был равен 30 л, скорость прокачки - 30 л/мин, давление масла на входе сепаратора частиц - 0,7 кг/см2.

Рис. 3 Упрощенная схема установки

1 - маслобак; 2 - съемная магнитная ловушка; 3 - маслонасос; 4 - манометр; 5 - расходомер; 6 - вихревой сепаратор стружки; 7 - датчик; 8 - электронный блок управления работой датчика; 9 - самописец

Для испытаний использовали просеянную стальную стружку, размеры и условные номера которой приведены в таблице 1.

Таблица 1

Условный номер стружки Размер стружки, мм

0 до 0,05

1 0,05....0,10

2 0,10 0,15

3 0,15 0,25

4 0,25 0,50

Испытания включали в себя 5 одинаковых циклов, в каждом из которых использовали стружку одного номера в порядке возрастания номеров, начиная с нулевого. Каждый цикл испытаний включал в себя:

- очистку масла путем его прокачки в течение 15...20 минут через съемную магнитную ловушку, размещаемую в донной части маслобака установки;

- контрольную прокачку масла в течение 10...20 минут после съема магнитной ловушки (для определения остаточного фона ферромагнитного загрязнения масла);

- вбрасывание первой дозы 0,3 г стружки в маслобак установки с последующей прокачкой масла в течение 30 минут;

- вбрасывание второй дозы 0,3 г стружки в маслобак установки с последующей прокачкой масла в течение 20...40 минут;

- установку в маслобак магнитной ловушки для очистки масла.

Во время каждого цикла испытаний СПАИ-2 и самописец работали непрерывно. Моменты вбрасывания доз стружек и моменты установки в бак магнитной ловушки отмечали метками на диаграммной ленте самописца.

Результаты испытаний СПАИ-2 приведены на рис.4.

Графики, приведенные на рисунке отражают динамику реальных случайных процессов диспергирования и седиментации ферромагнитной стружки, вводившейся в маслобак установки дискретными дозами. Видны особенности этих процессов, характерные для частиц различных размеров. Так, например, по мере увеличения размера частиц увеличивается скорость седиментации стружки.

Как показали исследования, проведенные фирмой «ТесЗесо» («Уюкеге»), эффективность вихревого сепаратора, который был использован при испытаниях, может достигать 100% при работе с частицами крупнее 150 ми, но резко падает при уменьшении размеров частиц ниже 100 мкм. Это объясняет относительно низкую чувствительность СПАИ-2 к стружке № «0».

Лабораторные испытания опытного образца СПАИ-2 показали, что система работоспособна, имеет высокую чувствительность к стружке размером 50...500 мкм и обладает более широкими потенциальными возможностями по сравнению с применяемыми в настоящее время стружкосигнализаторами и системами индукционного типа.

О гз-,---:—--

о ю го за Чо }о бо

л/0 о—о з<> О.Щнп лП г-— 0,05 — 0, Юг:

а!3 •—< 0,И...С25лп «Ч о—»0,25-0.30'*п

Л 2 »--. 0,<0.»0.<5яя

Рис. 4 Графики зависимости средней частоты сигналов СПАИ-2 от текущего времени циклов испытаний

СПАИ-2 имеет следующие преимущества по сравнению с системами С?БМ (фирма Тес1есо, США) и МеЫБСАИ (фирма (ЗазТОР, Канада) - основными системами, представленными на мировом рынке. (См. также таблицу 2). » Повышение качества диагностики состояния узлов Благодаря чувствительности датчика СПАИ к мелким частицам существенно расширяется круг контролируемых видов износа. Это позволяет поднять диагностику технического состояния контролируемых узлов на более высокий уровень. • Увеличение числа контролируемых узлов

Благодаря способности в любой момент времени очищаться по запрограммированным командам датчик СПАИ может работать при высоких интенсивностях фона частиц нормального износа. Это позволяет увеличить количество узлов трения, одновременно контролируемых одним датчиком.

Таблица 2

Сравнение способностей датчиков систем контроля частиц износа в

масле

Способности СПАИ СЮМ Ме1а1БСАЫ

1. Способность обнаруживать ферромагнитные частицы + Размер (масса) больше + Размер (масса) больше + Размер (масса) больше

износа 50 мкм 250 мкм 320 мкм

(0,2 мкг) (5 мкг) (8мкг)

2. Способность обнаруживать неферромагнигаые - - + Размер частиц больше

частицы износа 450 мкм

3. Способность обнаруживать - + +

единичные массивные

частицы

4. Способность выявлять

тренды - общего числа

обнаруженных частиц + + +

- частоты появления частиц + + +

- суммы наибольших

размеров обнаруженных

частиц + - -

- произведения среднего наибольшего размера

часгац и средней частоты

их появления + - -

- общей массы

обнаруженных частиц - + + грубо

5. Способность собирать + + -

частицы износа для

лабораторного анализа

6. Способность + -Необходимы +

самоочищаться периодические

от частиц износа съемы для ручной очистки

Пятая глава посвящена опыту применения комплексной трибодиагностики при эксплуатации и испытаниях авиационной техники.

Наиболее наглядно возможности трибоди агностики можно продемонстрировать при испытании отдельных узлов и агрегатов, при которых можно выявить частицы износа и законы изменения концентрации металлов в масле при определенных дефектах, возникающих в зонах контакта при трении.

В процессе ресурсных испытаний, эквивалентных 5000 часов, подшипника А176130Р КВД двигателя ПС-90А на стенде Т14-15/2 ЦИАМ проводилась комплексная трибоди агностика его состояния.

Целью проведения трибоди агностики являлась оценка динамики изменения технического состояния подшипника с увеличением его наработки, а также сравнение эффективности различных методов диагностики для такого типа подшипников и, следовательно, в целом двигателя ПС-90А.

В процессе испытаний подшипника для трибодиагностики его состояния производился периодический отбор проб масла объемом 150 мл. Интервал отбора проб масла составлял в период приработки 10 часов и после прохождения периода приработки 12 часов. Пробы масла отбирались на выходе из коробки с испытуемым подшипником.

В качестве оборудования для трибо диагностики использовались следующие приборы:

- фотоэлектрический спектрометр МФС;

- атомно-эмиссионный спектрометр БЭРД МОА;

- рентгено-спектральный анализатор "Спекгроскан";

- бездифракционный рентгено-флуоресцентный анализатор БАРС-ЗДА;

- аналитический феррограф ОМ-1 с автоматическим устройством

считывания феррограмм ДКС-1.

Для исследования состояния поверхностей деталей подшипника после проведения испытаний использовались бинокулярный микроскоп МБС-2 и растровый электронный микроскоп JSM 35-CF.

На построенных по результатам испытаний зависимостях изменения концентраций железа и меди для выбранных видов спектрометров и концентраций больших частиц для ферротрафии от наработки подшипника наблюдались два периода работы подшипника: период приработки и период нормального износа, когда концентрации практически постоянны.

В конце второго периода только феррография показала четкое увеличение значения Е>в. На феррограммах проб масла в конце испытаний были обнаружены сферические частицы износа, свидетельствующие об образовании на поверхностях усталостных микротрещин, т.е. начало процесса усталостного выкрашивания.

Это было подтверждено исследованием поверхностей шаров и дорожек качения на электронном сканирующем микроскопе.

Также было установлено, что величины концентраций железа и меди в масле на различных спектральных приборах зависят от типа прибора, особенно при больших значениях этих концентраций. Это обстоятельство можно объяснить следующим образом. При работе любого механизма в смазочном масле содержатся крупные и мелкие частицы износа, а кроме того металл может содержаться в масле в «растворенном» виде: соли металлов, образующиеся при срабатывании присадок, окислы металлов и ультрамелкодисперсные частицы износа.

Обычно «растворенный» металл не задерживается фильтрами, что приводит к его накоплению в масле в процессе работы механизма. Но «растворенный» металл не представляет интереса для трибодиагностики.

Различные типы приборов могут определять только какую-то часть металла, содержащегося в смазочном масле. Рентгеновские приборы определяют только частицы износа в размерном интервале 1-40 мкм и не измеряют металл в растворенном виде, фотоэлектрический спектрометр МФС измеряет растворенный металл и частицы износа размером менее 5 мкм, а атомно-

эмиссионный спектрометр МОА определяет как весь «растворенный» металл, так и полностью частицы размером до 10 мкм.

Этим и объясняется то, что спектрометр МОА дает наибольшие значения концентраций.

Феррография определяет только диагностически важные частицы.

Из сказанного выше следует, что при переходе в трибодиагностике техники с одного типа диагностического оборудования на другой необходимо производить пересчет критериев оценки технического состояния диагностируемого оборудования для нового типа приборов.

Методы комплексной трибодиагностики в ходе выполнения работы прошли апробацию при доводке механизма перестановки стабилизатора самолета Ж-42, испытаниях авиационных турбохолодильников и эксплуатации двигателей Д-ЗОКУДП и ПС-90А.

В шестой главе представлены исследования в области применения методов трибодиагностики для оценки смазывающей способности авиационных масел.

Целью работ, представленных в этой главе, являлась разработка методов количественной оценки указанных свойств масел с использованием методов и средств трибодиагностики.

Для достоверной оценки смазывающих свойств масел обычно используется редукгорная установка Ш-3, условия работы масел в которой наиболее полно отражают условия работы в реальных двигателях. Продолжительность испытания масел на установке Ш-3 составляет 50 часов. Метод оценки смазывающей способности - визуальная оценка состояния поверхностей трения после испытаний.

Автором предложен метод количественной оценки противоизносных и противозадирных свойств масел с продолжительностью испытаний не более 10 часов, сущность которого заключается в следующем.

Частицы износа, содержащиеся в смазочном масле узла трения, несут подробную и важную информацию о скорости и виде износа поверхностей трения, а, значит, и о смазывающих свойствах масла.

Анализ характеристик частиц, определяемых с помощью методов трибодиагностики может дать исчерпывающую информацию для оценки протавозадирных и противоизносных свойств, а также позволяет следить за динамикой развития процессов изнашивания при применении различных масел.

Критерием оценки противоизносных свойств масел при их испытаниях на редукгорных установках может служить скорость образования частиц износа при установившемся режиме изнашивания.

Скорость изнашивания узлов трения может бьпъ представлена из выражения (2) в виде:

ш=ууУо[С-Со(1-ч1Г/ч]/[1-(1-Я1Г/ч ],

При достижении равновесной концентрации Ср, которая определяется как предел концентрации при Ь-»со

Ш=уУ0УСр.

При оценке и сравнении двух масел 1 и 2 для скорости образования частиц износа в установившейся период можно записать:

П11=уУ1Ср1 Уоь т2=^2Уо2Ср2.

При кратковременных испытаниях (продолжительностью не более 5 часов) можно предположить, что 71=72- Учитывая, что при испытаниях масел 1 и 2 У]=\'2) Уо,=Уо2, получим соотношение:

Ср1/Ср2=пц/т2 •

Таким образом, в качестве критерия оценки противоизносных свойств масел на редукторной установке может использоваться равновесная концентрация частиц износа в масле при установившемся режиме изнашивания, когда скорость образования частиц износа постоянна. Результаты оценки

противоизносных свойств двух масел на установке Ш-3 по предложенному методу представлены на рис. 5.

Чем ниже значения этих концентраций, тем лучше протавоизносные свойства - протавоизносные свойства масла (2). лучше, чем у масла (1). Противозадирные свойства масел оцениваются при ступенчатом повышении контактной нагрузки и определяются ее значением, при котором начинается непрерывный рост концентрации частиц износа, С^. В работе экспериментально показано, что критерием оценки противозадирных свойств может также служить максимальная концентрация частиц в период приработки.

Рис. 5 Зависимость концентрации продуктов износа в масле от времени работы установки Ш-3 для двух масел (1) и (2)

При разработке метода оценки противопитганговых свойств масел автор исходил из следующих предположений.

Питтинг и кавитационная эрозия смазываемых поверхностей трения имеют усталостную природу и одинаковый порядок и характер разрушения: пластическое деформирование поверхности, образование на поверхностях краевых усталостных микротрещин с последующим выкрашиванием

поверхностей и отличаются только способом воздействия на изнашиваемую поверхность.

За основу предлагаемого в настоящей работе метода оценки противопиттинговых свойств масел был выбран метод исследования кавитационной эрозии в тонких жидких пленках, но в качестве критерия оценки использовалась концентрация частиц износа в масле.

На рис. 6 представлена принципиальная схема установки для оценки способности масел противостоять кавитационной эрозии при вибрационной кавитации в тонкой смазочной пленке. Испытуемое масло заливается в бачок 2. Наконечник вибратора УЗДН-2Т 1 устанавливается против шарика диаметром 12,7 мм с зазором. Величина зазора регулируется с помощью лимба 8 и фиксируется фиксатором 10. При проведении предварительных экспериментальных исследований использовались шарики из сталей ЭИ-347 и ШХ-15 и меди, наконечник изготовлен из титана ВТ-3-1.

Рис. 6 Принципиальная схема установки для оценки способности масел противостоять кавитационной эрозии

Измерение температуры масла в зазоре между шариком и наконечником производится термопарой 6. Так как при вибрации наконечника выделяется большое количество тепла, в схеме установки предусмотрен водяной

холодильник, с помощью которого производится поддержание необходимой по условиям эксперимента температуры.

При вибрации наконечника (с частотой 22 КГц) около поверхности шарика при определенных условиях в зазоре возникает явление вибрационной кавитации, которое приводит к разрушению поверхностей шарика и наконечника. Интенсивность этого разрушения зависит от типа испытуемого масла и может служить критерием оценки его способности противостоять навигационной эрозии и противопиттинговых свойств.

о.-®. ' . п

го

ю

О -. , 1.1-Ц-!_[_

я*-« ыпм'-ю

Рис. 7 Результаты оценки способности масел противостоять кавитационной эрозии поверхностей трения в тонкой смазочной пленке на вибрационной установке. Материал шарика - сталь ЭИ-347

На рис. 7 приведены результаты экспериментальной оценки противопиттинговых свойств некоторых авиационных масел.

В работе также представлены результаты подбора присадок к маслам, способствующих улучшению противопитганговых свойств масел .

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основании анализа опыта эксплуатации и результатов проведенных испытаний авиационных двигателей Д-ЗОКУ, ПС-90А, АЛ-31 и агрегатов обоснована необходимость комплексного подхода к трибодиагностике с

одновременным использованием феррографического и спектрального анализа продуктов износа в масле. Повышение объема информации о процессах изнашивания смазываемых узлов трения , получаемой при этом, позволяет более достоверно оценивать их техническое состояние, что приобретает особую важность при переходе на эксплуатацию техники по состоянию. Предложенный комплексный подход к трибодиагностике может найти применение не только в авиации, но и других отраслях техники.

2. Предложена экспериментально подтвержденная математическая модель, определяющая динамику изменения концентрации частиц износа в масле в зависимости от интенсивности изнашивания узлов трения и параметров маслосистемы, для различных типов маслосистем двигателей и агрегатов.

3. На основании проведенных экспериментальных исследований предложена гипотетическая модель образования сферических частиц износа в усталостных микротрещинах на поверхностях трения при качении, появления и увеличения количества сферических частиц износа является диагностическим признаком начала процесса усталостного выкрашивания.

Экспериментально установлено, что сферические частицы образуются не только при развитии усталостных микротрещин в подшипниках качения, но и в зубчатых зацеплениях в области делительной окружности шестерен. Диаметр этих частиц в зубчатых зацеплениях составляет 5-15 мкм, в то время, как в подшипниках качения диаметр сферических частиц, появляющихся в масле при образовании на телах качения усталостных микротрещин, не превышает 5 мкм.

4. Выдвинуто предположение, что в условиях гидродинамической смазки, при нагрузках и скоростях относительного перемещения поверхностей трения, реализуемых в узлах трения ГТД, основной вклад в развитие усталостного выкрашивания вносят кавитационпая эрозия контактирующих поверхностей.

Разработана модель развития усталостных микротрещин на поверхностях трения в условиях гидродинамической смазки, которая является превалирующим видом смазки узлов авиационных двигателей и агрегатов. Согласно этой модели

основной вклад в интенсивность развития микрстгрещин, наряду с расклинивающим действием смазки, вносят кавитациониые явления в микротрещинах.

5. Разработан метод исследования кавитационной эрозии в тонких смазочных пленках для оценки ее интенсивности с применением методов и средств трибодиагностики (A.C. № 1422112 от 08.05.88 г.).

Проведены экспериментальные исследования влияния свойств масел и условий эксплуатации на интенсивность кавитационной эрозии поверхностей трения и проведена оценка возможности создания присадок к маслам, снижающих интенсивность кавигационного изнашивания. Метод позволяет оценивать динамику кавитационной эрозии в зависимости от условий эксплуатации масла.

6. Предложен новый принцип действия самосбрасывающего, машитоуправляемого, контактного датчика количества частиц износа в масле, в котором критерием оценки количества частиц является частота срабатывания датчика (сброса частиц износа), на основании которого разработана, изготовлена и испытана принципиально новая бортовая система предупреждения аварийного износа смазываемых узлов трения ГТД СПАИ-2 (патент № 2131552 от 10.06.99 г.), позволяющая выявлять дефекты на ранней стадии их развития, исключить ложные срабатывания системы предупреждения аварийного износа.

7. Предложен новый принцип подачи пробы масла на феррограмму, в отличие от зарубежных аналогов исключающий потерю информации при приготовлении феррограмм (A.C. № 1691714 от 15.07.91 г.), на основании которого разработаны и внедрены в эксплуатацию ГТД два поколения отечественных аналитических феррографов.

Разработаны метод и прибор для оценки интенсивности изнашивания при анализе феррограмм.

8.Разработаны атласы частиц износа для двигателей Д-30КУ,КП, ПС-90А и AJ1-31, позволяющие производить оценку технического состояния указанных

двигателей при применении для трибодиагностики феррографического анализа масла.

9. Разработаны инструментальные методы исследования противоизносных и противозадирных свойств масел с использованием для оценки интенсивности изнашивания принципов трибодиагностики, а также универсального измерителя параметров металлического контакта (АС. № 1635068 от 15.11.90 г.), позволяющие сократить время проведения испытаний, исследовать динамику изменения указанных свойств при изменении условий эксплуатации, что невозможно осуществить ранее известными методами.

10. Разработанные методы и средства трибодиагностики внедрены в ОАО «Аэрофлот», а/к «Внуковские авиалинии», ЛИИ им. ММТромова, НПО им. ВЛ.Климова, МВЗ им. МЛМиля, НИИВВС, РАО «ГАЗПРОМ».

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Степанов В. А, Захаров В Л. Метод исследования смазывающей способности масел на приборе ПТВР// Эксплуатационные свойства авиационных топлив, смазочных материалов, и специальных жидкостей. Тр. V ВНТК: - Киев, 1981.-С. 54-56.

2. Степанов В.А, Захаров В.Н. Опыт применения феррографии для диагностики технического состояния авиационных агрегатов// Опыт применения и перспективы развития диагностики состояния авиадвигателей в эксплуатации. Тр. Межотраслевой науч.-техн. конф.: - М., 1984. - С. 16-18.

3. Степанов В .А, Саверин М.М Образование сферических частиц при усталостном разрушении зубьев шестерен// Несущая способность и качество зубчатых передач и редукторов машин. Тр. ВНТК: - Алма-Ата, 1985. - Ч. 2. - С. 102-104.

4. Некоторые аспекты исследования противоизносной эффективности масел и присадок/ Ю.С.Заславский, С.П.Авдеенко , В.А.Степанов и др.// Химия и технология топлив и масел. - 1985, № 12. - С. 37-42.

5. Степанов ВА Соотношение между концентрацией частиц износа в масле и скоростью износа узла подшипников авиационных турбохолодильников с фитильной системой смазкиМ., 1986. - С. 1- 4. - (Тр. ЦИАМ; № 1159).

6. Степанов В.А., Калашников С.И., Угрюмов B.C. Применение феррографического и рентгено-спеетрального методов для диагностики технического состояния авиационных турбохолодильников по содержанию частиц износа в смазочном масле. - М., 1986. - С. 5-8. - (Тр. ЦИАМ; № 1159).

7. Степанов ВА Метод оценки противоизносных свойств авиационных масел. - М., 1986. - С. 9-12. - (Тр. ЦИАМ; № 1159).

8. Степанов ВА, Саверин М.М. Образование сферических частиц при усталостном изнашивании в зубчатых передачах// Авиационная промышленность. - 1987. - № 1. - С. 39-42.

9. Степанов В А, Макеев Ю.К. Методы количественного анализа состава продуктов изнашивания в масле при контроле технического состояния ГТД// Проблемы повышения надежности эксплуатации смазываемых узлов трения авиационной техники. Тр. 2-й ВНТК: - М., 1987. - С. 63-65.

10. Ас. 422112 СССР. Способ определения способности масел противостоять кавитационной эрозии/ ВАСтепанов, ААМасленников, АФ. Финашов // Открытия. Изобретения. Офиц. бюл. Гос. ком. по делам изобрег. -1988. -№ 33.

11. Степанов В.А., Петров С.Н. Феррографический метод диагностики технического состояния узлов трения авиационных ГТД, смазываемых маслом// Контроль и диагностика общей техники. Тр. 2-й междунар. науч.-техн. конф : -М„ 1989.-С. 31-34.

12. A.c. 635068 СССР. Способ определения противоизносных и противозадирных свойств масел / В.А.Степанов, ВВ.Пантелеев, АФ.Финашов, В.Н.Захаров// Открытия. Изобретения - Офиц. бюл. Гос. ком. по делам изобрет. -1991. -№10.

13. Kedrinskii V К., Stepanov V.A. Cavitation effects in thin films// Proceedings of 12th ISNA/ Ed. by M.F. Hamilton and D.T. Blackstok. - L.: Elsevier Sience Publishers Ltd, 1990. - P. 471-475.

14. A.c. 1691714 СССР. Устройство для подачи пробы жидкости к феррографу / В.А.Степанов, С.Н.Петров, И.Ф.Тулупов и др.// Открытия. Изобретения. - Офиц. бюл. Гос. ком. по делам изобрет. -1991. - № 42.

15. Stepanov VA The experience of using the complex methods of physical and chemical of fuel during tribodiagnostics of a gas-turbine// Condition Monitoring -91. Internal. Conf.: -Erding, (Germany), 1991. - P. 217-223.

16. Степанов BA, Гержа T.B., Калиновская Н.И. Результаты исследования по разработке методологии контроля технического состояния ГТД по содержанию продуктов износа в масле.// Высокое качество и надежность машиностроительной продукции - через исследования, контроль и диагностику. Тр. науч.-техн. конф.: - М., 1991. - С. 71-75.

17. Механизм действия присадок в маслах при кавитационной эрозии стали/ Г.ШПор, ААМасленников, В.А.Степанов и др. // Химия и технология топлив и масел. -1991. -№ 12. -С. 9-11.

18. Степанов В А., Гержа Т.В., Серегин В.В. Повышение достоверности диагностирования технического состояния смазываемых узлов трения турбомашин на основе комплексного метода анализа масла // Газовая промышленность. Транспорт и подземное хранение газа. - 1993. - № 9-12. - С. 12-15.

19. Stepanov VA, Gerzha T.V., Calinovskaya N.I. Development of Portable Roentgenospectral Analysers Intended to Diagnose a Technical Condition of the Gas Turbine Engines// Condition Monitoring-94. Intemat. Conf.: - Swansea, (UK), 1994. -P. 271-279.

20. Stepanov V.A. Method for estimating the antiwear and antiscuffing oil properties on the gearbox rig with the use of ferrography means and wear debris

concentration sensors//TREBOS-94. Intemat. Conf.: - Buenos Aires, (Argentina), 1994. -P. 211-219.

21. Зарицкий С.П., Степанов B.A., Тулупов И.Ф. Система комплексной трибодиагностики смазываемых узлов трения турбомашин// Конверсия в машиностроении. - 1995. 1. - С. 17-19.

22. Методы, средства и опыт диагностики авиационных газотурбинных двигателей/ ОЛФаворский, И .В.Егоров, ВАСтепанов и др. // Газовая промышленность. - 1995. - № 8. - С. 9-13.

23. Зарицкий СЛ., Степанов В.А, Тулупов И.Ф, Сравнительный анализ характеристик датчиков систем контроля содержания частиц износа в масле// Энергодиагностика-95. Тр. Междунар. конф.: -М., 1995. -Т. 3. -С. 293-306.

24. Stepanov V.A., Touloupov I.F. Hazardous Wear Prevention System for Friction Units of Gas Turbine Engine// Integrated Monitoring & Failure Preventioa Intemat.Conf.:- Mobil, (Alabama,US), 1996.-P.493-501.

25. Stepanov V.A., Touloupov I J. Debris Monitoring System with Self-cleaning Contact Sensor// Condition Monitoring-97. Intemat. Conf.: - Xi'an, (China), 1997. - P. 163-170.

26. Использование авиационных технологий для обеспечения безопасности и повышения эффективности эксплуатации газотурбинных установок/ О.Н.Фаворский, ВАСкибин, ЮАНожницкий и др. // Энергодиагносгика-98. Тр. Междунар. конф.: - М.. 1998. - Т. 3. - С. 16-36.

27. Степанов В.А., Тулупов И.Ф., Каджардузов П.А. Система мониторинга частиц износа с самоочищающимся контактным датчиком// Энергодиагаостика-98. Тр. Междунар. конф.: - М., 1998. - Т. 3. - С. 3-9.

28. Патент 2131552 РФ. Устройство для обнаружения ферромагнитных частиц износа в масле./ - В.А.Степанов, И.Ф.Тулупов, ПАКаджардузов, Д.Ф.Дмнтриев// Изобретения. - Офиц. бюл. Рос. агентства по патентам и товарным знакам. - 1999. - № 16.

Перечень условных обозначений.

Введение.Ю

Глава 1.

Обзор литературы и современное состояние трибодиагностики технического состояния авиационных двигателей и агрегатов.

1.1 Теоретические основы трибодиагностики технического состояния авиационных двигателей и агрегатов.

1.1.1 .Уравнение связи концентрации частиц износа в масле и скорости изнашивания поверхностей трения без учета эффективности фильтрации.

1.1.2. Классификация частиц износа, образующихся при изнашивании смазываемых узлов трения.

1.1.2.1. Нормальное изнашивание - изнашивание отслаиванием.

1.1.2.2. Образование частиц изнашивания при микрорезании.

1.1.2.3. Частицы износа, образующиеся в результате усталостного w выкрашивания при трении качения.

1.1.2.4. Частицы износа, образующиеся при задире.

1.1.2.5. Распределение размеров частиц износа - один из возможных критериев оценки технического состояния смазываемых узлов трения.

1.2. Методы и средства лабораторной трибодиагностики смазываемых узлов трения.

1.2.1. Спектральные методы исследования продуктов износа в смазочных маслах.

1.2.1.1. Методы калибровки спектральных средств лабораторной трибодиагностики.

1.2.2. Феррографический метод исследования продуктов износа в смазочных маслах.

1.3. Встроенные системы предупреждения аварийного износа.

1.3.1. Магнитные пробки и фильтры сигнализаторы - простейшие системы предупреждения аварийного износа.

1.3.2. Электронные системы предупреждения аварийного износа смазываемых узлов трения.

1.4 Методы исследования смазывающей способности авиационных масел.

1.5 Цель и задачи исследования.

Глава 2. Некоторые теоретические аспекты процессов изнашивания и трибодиагностики смазываемых узлов трения авиационных двигателей и агрегатов.

2.1. Уравнение динамики загрязнения маслосистемы ГТД продуктами износа.

2.2. Уравнение связи концентрации и скорости образования частиц износа для авиационных агрегатов с фитильной системой смазки.

2.3. Гипотетическая модель образования сферических частиц износа в усталостных микротрещинах.

2.4. Кавитационная модель развития усталостного изнашивания смазываемых

W поверхностей трения авиационных двигателей и агрегатов.

Глава 3. Развитие средств и методов лабораторной трибодиагностики.

3.1. Испытание первых опытных образцов модифицированного для целей трибодиагностики рентгено-флуоресцентного анализатора БАРС-ЗД.

3.2. Испытания рентгено-флуоресцентного спектрометра «Спектроскан».

3.3. Методика приготовления градуировочных образцов для рентгено-флуоресцентного анализа.

3.4. Развитие средств феррографического анализа масла. Методика оценки

1 интенсивности износа.

3.5. Обоснование необходимости комплексного подхода к трибодиагностике.

Глава 4. Разработка и испытания электронной системы предупреждения аварийного износа с магнитоуправляемым контактным датчиком СПАИ-2.

4.1. Анализ особенностей работы датчика.

4.2. Расчет датчика и оценка сил магнитного притяжения частиц.

4.3. Лабораторные испытания первоначального варианта СПАИ.

4.4. Разработка конструкции системы предупреждения аварийного износа

СПАИ по результатам предварительных испытаний.

Глава 5. Опыт применения трибодиагностики для оценки технического состояния авиационных двигателей и агрегатов.

5.1. Результаты оценки технического состояния подшипника КВД двигателя ПС-90А методами трибодиагностики при его ресурсных испытаниях.

5.2. Применение трибодиагностики при доводке механизма перестановки стабилизатора самолета ЯК-42.

5.3. Применение методов трибодиагностики для оценки технического состояния авиационных турбохолодильников.

5.4. Комплексная трибодиагностика авиационных двигателей.

Глава 6. Применение методов трибодиагностики для оценки смазывающей способности авиационных масел.

6.1. Методы и средства исследования смазывающей способности масел.

6.2.Сущность комплексного метода оценки смазывающей способности авиационных масел, использующего принципы трибодиагностики.

6.3.Методы оценки противоизносных и противозадирных свойств масел на приборе ПТВР.

6.3.1 .Прибор трения валик-ролик ПТВР.

6.3.2.Контактные напряжения в зоне трения прибора ПТВР.

6.4. Сущность метода сравнительной оценки способности авиационных масел противостоять кавитационной эрозии поверхностей трения в тонкой смазочной пленке.

6.5. Метод оценки противоизносных и противозадирных свойств масел на редукторной установке Ш-3.

6.6. Результаты экспериментальных исследований.

6.6.1 .Результаты исследования масел на приборе трения валик-ролик ПТВР.

6.6.2. Результаты экспериментальных исследований способности масел противостоять кавитационной эрозии поверхностей трения в тонких смазочных пленках.

6.6.3. Результаты экспериментальных исследований смазывающих свойств масел на редукторной установке Ш-3 по концентрации продуктов износа в масле.

6.6.4. Анализ результатов оценки смазывающей способности масел по комплексному методу.

Актуальность. Безопасность полетов авиационной техники в значительной степени определяется уровнем надежности, заложенной при ее проектировании и производстве, а также эффективностью средств и методов диагностики ее технического состояния, обеспечивающих раннее обнаружение дефектов, возникающих в процессе эксплуатации.

Опыт эксплуатации газотурбинных двигателей (ГТД) в России показывает, что до 31%, а по данным фирмы Роллс-Ройс до 55%, от общего числа отказов двигателей приходится на узлы трения и диагностируется методами трибодиагностики по параметрам продуктов износа в масле.*

Это обстоятельство обуславливает важную роль, которую должна играть трибодиагностика (контроль параметров продуктов износа в масле) в общей системе диагностики ГТД.

Трибодиагностику условно можно разделить на две составные части -бортовую и лабораторную. Бортовая трибодиагностика необходима для предупреждения о дефекте узлов трения во время работы двигателя за небольшой период времени до возникновения опасности их разрушения, т.е. является средством контроля состояния.

Лабораторная трибодиагностика предназначена для долгосрочного прогнозирования дефекта и определения его местонахождения в системе смазки.

В качестве бортовых средств трибодиагностики в основном используются сигнализаторы стружки в масле, фильтры сигнализаторы и магнитные пробки, которые не обеспечивают достаточной достоверности информации о состоянии смазываемых узлов трения из-за накопительного принципа действия, выбранного при их разработке. далее просто трибодиагностика.

В последнее время в качестве бортовых средств трибодиагностики находят все большее распространение автоматизированные системы предупреждения аварийного износа, основанные на различных физических принципах. Наибольший интерес представляют исследования и разработки фирм Vikers (Tedeco), GasTOPS, НПО «Сатурн», ГАНГ им. И.М.Губкина.

До недавнего времени для лабораторной трибодиагностики в эксплуатации

W w тч авиационнои техники применялся только спектральный анализ масла. В качестве критерия оценки технического состояния смазываемых узлов трения используется концентрация металлов в масле, для которой устанавливаются значения повышенной концентрации (ПК), при достижении которой двигатель ставится на особый контроль, и предельно-допустимая концентрация (ПДК), при которой двигатель снимается с эксплуатации.

Большой вклад в развитие спектрального анализа для трибодиагностики смазываемых узлов трения в России внесли работы, проведенные во ВНИИЖТ, 13-м институте ВВС, ЦИАМ им. П.И.Баранова, ГАНГ им. И.М.Губкина, ГОСНИИГА, НИИ ВВС, НПО «Сатурн», ОАО «Авиадвигатель», ОАО «Аэрофлот».

Однако, при применении для трибодиагностики только спектрального анализа, из-за ограниченности информации, имеют место случаи необоснованного съема двигателя или, наоборот, пропуска неисправности.

Можно привести следующий пример, когда применение только спектрального анализа может привести к необоснованному съему двигателя. При попадании в маслосистему песка возрастает интенсивность гидроабразивного износа, что естественно приводит к быстрому росту концентраций металлов в масле, значения которых могут достигать предельно-допустимых. Если исследование проб масла проводится на спектральных приборах, не определяющих содержание кремния (рентгеновские), то двигатель может быть снят с эксплуатации, хотя его узлы трения находятся в удовлетворительном техническом состоянии. В этом случае для дальнейшей эксплуатации двигателя достаточно осуществить промывку маслосистемы и смену масла.

Случай пропуска неисправности из-за недостатка информации при применении для трибодиагностики только спектрального анализа можно продемонстрировать на следующем примере.

Одним из самых распространенных и опасных видов износа узлов трения при качении является питтинг (усталостное выкрашивание) контактных поверхностей. Началом процесса питтинга является пластическая деформация поверхности и образование на поверхностях трения усталостных микротрещин. При этом, вплоть до появления первой каверны усталостного выкрашивания, единственным видом образующихся частиц износа, попадающим в масло, являются сферические частицы размером 2-5 мкм, весовой вклад которых в общую массу образующихся при нормальном износе частиц составляет несколько процентов, что соизмеримо с ошибкой измерения используемого при диагностике спектрального оборудования, поэтому процесс образования на поверхностях трения усталостных микротрещин не может контролироваться спектральным анализом.

Дальнейшее неконтролируемое развитие усталостных микротрещин приводит к усталостному выкрашиванию поверхностей , которое может быстро привести к разрушению подшипников качения. Причем период времени между моментом образования первой язвины усталостного выкрашивания и разрушением подшипника может быть меньше периода между отборами проб масла для трибодиагностики, установленного регламентом, и, следовательно, такое разрушение в некоторых случаях не диагностируется спектральным анализом. Это, в частности, относится к межвальному подшипнику двигателя типа Д-ЗОКУ.

Из приведенных примеров следует, что частицы износа, находящиеся в смазочном масле, несут гораздо больше информации о процессах износа в узлах трения, чем ее используется при применении для трибодиагностики только спектрального анализа масла.

К параметрам, несущим эту информацию, относятся распределение размеров частиц износа, форма, соотношение размеров и состав отдельных частиц, состояние их поверхностей, наличие в масле различных механических примесей неметаллического происхождения, образующихся в процессе работы узла трения или попадающих в маслосистему из вне.

Решение проблемы повышения надежности двигателей и агрегатов путем наиболее полной регистрации и анализа всех этих параметров, заложенное в комплексном подходе к трибодиагностике, позволит значительно повысить достоверность результатов оценки технического состояния смазываемых узлов трения ГТД и приобретает особую важность и актуальность при переходе к эксплуатации авиационной техники по техническому состоянию.

Большое влияние на долговечность смазываемых узлов трения оказывает качество смазочных материалов, применяемых в авиационных двигателях и агрегатах, особенно его смазочные свойства. Автором решена проблема v численной оценки смазывающей способности масел путем разработки методов с применением опыта трибодиагностики.

Разработка методов и средств комплексной трибодиагностики технического состояния смазываемых узлов трения и численной оценки смазывающей способности масел весьма актуальна.

Актуальность темы диссертации подтверждается тем, что она связана с выполнением планов работ по:

1. Программе развития Гражданской авиации до 2000 г., утвержденной Правительством РФ 11.06.92 г. N Г4-П10-4-756.

2. Целевой комплексной программе по разработке и внедрению отраслевой системы диагностического обслуживания газотранспортного оборудования v компрессорных станций РАО "ГАЗПРОМ" до 2000 г.

Научной новизной обладают следующие результаты, полученные в диссертации:

1. Математическая модель, устанавливающая соотношение между интенсивностью изнашивания смазываемых узлов трения двигателя и концентрацией частиц износа в масле, учитывающая эффективность фильтрации, параметры маслосистемы и ее тип.

Получено выражение для равновесной концентрации частиц износа в масле. Указанная модель является основополагающей при разработке методов трибодиагностики для различных систем смазки.

2. Модель процесса образования сферических частиц износа в усталостных микротрещинах. Появление сферических частиц размером 2-10 мкм в масле -первый признак образования усталостных микротрещин на поверхностях трения при качении. Экспериментально установлено, что сферические частицы образуются не только при развитии усталостных микротрещин в подшипниках качения, но и в зубчатых зацеплениях в области делительной окружности шестерен. Диаметр этих частиц в зубчатых зацеплениях составляет 5-15 мкм, в то время, как в подшипниках качения диаметр сферических частиц, появляющихся в масле при образовании на телах качения усталостных микротрещин, не превышает 5 мкм.

3. Модель, объясняющая влияние кавитации в зоне контакта трущихся пар на усталостное выкрашивание поверхностей, а также влияние кавитационных явлений в усталостных микротрещинах на расклинивающее действие смазочных масел.

4. Принцип действия системы предупреждения аварийного износа смазываемых узлов трения ГТД с самосбрасывающим датчиком, исключающая «ложные срабатывания», на котором была разработана система СПАИ-2 (Патент № 2131552 от 10.06.99).

5. Способ подачи масла на предметное стекло в аналитической феррографии (А.А. № 1691714 от 15.07.91), исключающий потерю информации из-за неполного поступления частиц износа на феррограмму или их разрушения в процессе подачи масла, позволивший разработать аналитические феррографы ОМ-1 иФАН-1.

6. Метод сканирования феррограмм, позволяющий оценивать изменение интенсивности изнашивания узлов трения, на базе которого разработано устройство анализа феррограмм ДКС-1.

7. Методы оценки противоизносных, противозадирных и противопиттинговых свойств масел с применением принципов трибодиагностики, позволяющих проводить инструментальную, количественную оценку смазывающей способности масел (А.С. № 422112 от 08.05.88, А.С. № 635068 от 15.11.90), для реализации которых разработано, изготовлено и испытано соответствующее оборудование.

По результатам исследований реализованы:

- бортовая система предупреждения аварийного износа узлов трения ГТД; прошла испытания в АО «Авиадвигатель» и ЛИИ им. М.М.Громова;

- аналитический феррограф ОМ-1; внедрен в АО «Аэрофлот», АО«Авиадвигатель», НИИ ВВС, НПО им. В.Я.Климова, МВЗ им.М.Л.Миля,

ИТЦ «Оргтехдиагностика» РАО «ГАЗПРОМ»;

- аналитический феррограф ФАН-1; внедрен в а/к «Внуковские авиалинии»;

- автоматическое устройство считывания феррограмм ДКС-1; внедрено в АО «Авиадвигатель», АО «Аэрофлот», а/к «Внуковские авиалинии», ИТЦ «Оргтехдиагностика» РАО ГАЗПРОМ;

- атласы частиц износа для двигателей АЛ-31, ПС-90А, Д-30-КУ, КП;

- методика расшифровки феррограмм с помощью автоматического считывающего устройства;

- методика МЦ-22-87 сравнительной оценки способности авиационных масел противостоять кавитационной эрозии поверхностей трения в тонкой смазочной пленке;

- методика оценки противоизносных свойств масел на установке Ш-3 с применением комплекса приборов "Феррограф";

- методика оценки противоизносных свойств авиационных масел на приборе трения валик-ролик (ПТВР).

По результатам работы опубликовано 24 печатных работ, получено 3 авторских свидетельства, один патент. Автор награжден серебряной медалью ВДНХ СССР (1990 г.).

Работа содержит 6 глав.

В первой главе представлен обзор литературы и анализ современного состояния трибодиагностики смазываемых узлов трения авиационных двигателей и агрегатов, сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе приведена математическая модель, описывающая связь между интенсивностью изнашивания поверхностей трения и концентрацией частиц износа в масле.

Рассмотрены основные критерии оценки технического состояния смазываемых узлов трения ГТД.

Рассматривается предложенная автором гипотеза образования сферических частиц износа, являющихся критерием появления и развития усталостных микротрещин на контактных поверхностях при трении качения.

Установленные во второй главе дополнительные критерии определяют состав комплексной системы трибодиагностики.

Третья глава посвящена комплексной лабораторной системе раннего обнаружения дефектов узлов трения двигателя.

Определен и обоснован состав комплексной лабораторной, системы трибодиагностики. Разработаны аналитические феррографы ОМ-1 и ФАН-1, автоматическое устройство считывания феррограмм, разработано методическое обеспечение для указанных приборов, представлены результаты испытаний феррографического и спектрального оборудования комплексной лабораторной системы трибодиагностики.

Четвертая глава посвящена вопросам разработки бортовых систем предупреждения аварийного износа смазываемых узлов трения ГТД. Показано, что разработанная в настоящей работе система СПАИ-2 не уступает или превосходит все существующие аналоги по чувствительности и достоверности получаемой информации.

В пятой главе представлены некоторые результаты применения комплексной лабораторной системы трибодиагностики при эксплуатации и испытаниях авиационной техники.

Представлены результаты применения комплексной системы трибодиагностики при испытаниях подшипника КВД двигателя ПС-90А, механизма перестановки стабилизатора самолета ЯК-42, оценки технического состояния авиационных турбохолодильников. Также представлен опыт трибодиагностики двигателей ПС-90А и Д-30КУ,КП в эксплуатации.

Шестая глава посвящена прикладному применению комплексной лабораторной системы трибодиагностики для исследования эксплуатационных свойств авиационных масел. Приведены разработанные автором методы оценки противоизносных, противопиттинговых и противозадирных свойств масел.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основании анализа опыта эксплуатации отечественных и зарубежных авиационных двигателей и агрегатов обоснована необходимость комплексного подхода к диагностике узлов трения с одновременным использованием феррографического и спектрального анализа продуктов износа в масле. Повышение объема информации о процессах изнашивания смазываемых узлов трения , получаемой при этом, позволяет более достоверно оценивать их техническое состояние, что особенно важно при переходе на эксплуатацию техники по состоянию. Предложенный комплексный подход к диагностике узлов трения может использоваться не только в авиации, но и других отраслях техники.

2. Предложена экспериментально подтвержденная математическая модель, определяющая динамику изменения концентрации частиц износа в масле в зависимости от интенсивности изнашивания узлов трения и параметров маслоситемы ГТД для различных типов маслосистем двигателей и агрегатов.

3. На основании проведенных экспериментальных исследований предложена модель образования сферических частиц износа в усталостных микротрещинах на поверхностях трения при качении. Появление и увеличение количества сферических частиц износа в масле является диагностическим признаком начала процесса усталостного выкрашивания.

Экспериментально установлено, что сферические частицы образуются не только при развитии усталостных микротрещин в подшипниках качения, как считалось ранее, но и в зубчатых зацеплениях в области делительной окружности шестерен. Диаметр этих частиц в зубчатых зацеплениях составляет 5-15 мкм, в то время, как в подшипниках качения диаметр сферических частиц, появляющихся в масле при образовании на телах качения усталостных микротрещин, не превышает 5 мкм.

4. На основании предположения о том, что в условиях упругогидродинамическбй смазки, являющейся необходимым условием нормальной работы узлов трения ГТД, основной вклад в развитие усталостного выкрашивания вносит кавитационная эрозия контактирующих поверхностей, разработана модель развития усталостных микротрещин на поверхностях трения узлов авиационных двигателей и агрегатов. Согласно этой модели основной вклад в интенсивность развития микротрещин, наряду с расклинивающим действием смазки, вносят кавитационные явления в микротрещинах.

5. Разработан метод исследования кавитационной эрозии в тонких смазочных пленках с применением принципов трибодиагностики (А.с. № 1422112 от 08.05.88 г.).

Проведены экспериментальные исследования влияния свойств авиамасел и условий эксплуатации на интенсивность кавитационной эрозии поверхностей трения и проведена оценка возможности создания: присадок к маслам, снижающих интенсивйость кавитационного изнашивания. Метод позволяет оценивать динамику кавитационной эрозии в зависимости от условий работы масла.

6. Предложен новый принцип действия самосбрасывающего, магнитоуправляемого, контактного датчика количества частиц износа в масле, в котором критерием оценки концентрации частиц является частота срабатывания датчика (сброса частиц износа), на основании которого разработана, изготовлена и испытана принципиально новая бортовая система предупреждения аварийного износа смазываемых узлов трения ГТД СПАИ-2 (патент № 2131552 от 10.06.99 г.), позволяющая выявлять дефекты на ранней стадии их развития, исключить ложные срабатывания системы предупреждения аварийного износа.

7. Предложен новый принцип подачи пробы масла на феррограмму, в отличие от существующих аналогов исключающий потерю информации при приготовлении феррограмм (А.С. № 1691714 от 15.07.91 г.), на основании которого разработаны и внедрены в эксплуатацию ГТД два поколения отечественных аналитических феррографов.

Разработаны метод и прибор для оценки интенсивности изнашивания при анализе феррограмм.

8.Разработаны атласы частиц износа для авиадвигателей Д-30КУ,КП, ПС-90А и АЛ-31Ф, позволяющие производить оценку технического состояния указанных двигателей при применении для трибодиагностики феррографического анализа масла.

9. Разработаны инструментальные методы исследования противоизносных и противозадирных свойств авиамасел с использованием для оценки интенсивности изнашивания принципов трибодиагностики, а также универсального измерителя параметров металлического контакта (А.с. № 1635068 от 15.11.90 г.), позволяющие сократить время проведения испытаний, исследовать динамику изменения указанных свойств при изменении условий эксплуатации, что невозможно осуществить ранее известными методами.

10. Разработанные методы и средства трибодиагностики внедрены в ОАО «Авиадвигатель»,ОАО «Аэрофлот»,а/к «Внуковские авиалинии», ЛИИ им. М.М.Громова, НПО им. В.Я.Климова, МВЗ им. М.Л.Миля, НИИВВС, РАО «ГАЗПРОМ».

1. Авиационные зубчатые передачи редукторов: Справочник/ Под ред. Булгакова Э.Б., - М.: Машиностроение, 1981. - 321 с.

2. Анисович К.В., Клюев В.В. и др. Рентгенотехника: Справочник/ М.: Машиностроение, 1980. 284 с.

3. Айвени Р.Д., Хэмит Ф. Численный анализ явления схлопывания кавитационного пузырька в вязкой сжимаемой жидкости// Тр. амер. о-ва инженеров механиков. Теорет. основы инж. Расчетов, 1965, № 4, С. 54-59.

4. Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения. Гос. изд. физ.-матем. лит., 1963.-345 с.

5. Бегелингер М.Д., де Ги А. О механизме разрушения пленки смазки в точечных контактах при скольжении стальных поверхностей// Проблемы трения и смазки, 1976, № 4. с. 51-69.

6. Безбородько М.Д., Соломенко И.И. О смазывающей способности масел в диспергированном состоянии/ В кн. Теория смазочного действия и новые материалы. М.: Наука, 1965. - С. 171-182.

7. Биргер И.А. К математической теории технической диагностики// Проблемы надежности в строительной технике/ Вильнюс. - 1968. - С. 10-14.

8. Браун Э.Д. Построение моделей сложных систем в трибонике// Сб.: Оптимальное использование фрикционных материалов в узлах трения машин. -М.: Наука, 1973.-С. 65-71.

9. Браун Э.Д., Евдокимов Ю.А., Чичинадзе А.В. Моделирование трения и изнашивания в машинах. М.: Машиностроение, 1982. - 191 с.

10. Ю.Брицке М.Э. Атрмно-абсорбционный спектрохимический анализ. М.: Химия, 1982. -224 с.

11. П.Буше Н.А., Двосинка В.А., Абрамов П.Г. Оценка влияния различных факторов на образование режима полужидкостного трения/ Сб.: Трение и износ в машинах. Изд. АН СССР, 1962, № 15. - С. 152.

12. Буяновский И.А. Методы и средства трибологических испытаний// Химия и технология топлив и масел, 1994, № 3. С. 29-40.

13. Бэтчелор Д. Введение в динамику жидкости. М.: Мир, 1973. - 758 с.

14. Веников В.А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирования. М.: Высшая школа, 1984. - 439 с.

15. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964. - 281 с.

16. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей. М.: Наука, 1973. - 311 с.

17. Виленкин А.В., Гутенев Б.С., Городецкий Г.В. Влияние противопиттинговых свойств смазочных масел на долговечность подшипников качения// Вестн. машиностроения, 1971, № 2. С. 33-35.

18. Виноградов Г.В., Подольский Ю.Я., Корепова Н.В. Условия и виды заедания при трении закаленной стали в углеродных смазочных средах// Машиностроение, 1965, № 5. С. 109-114.

19. Виноградов Г.В. О температурном методе оценки противозадирной характеристики нефтяных масел/ В кн.: Проблемы трения и изнашивания. -Киев, 1971, вып. 7. С. 31-36.

20. Гарсиа Р., Хэммит Ф. Кавитационное разрушение и зависимость от свойств материала и жидкости// Тр. амер. о-ва инженеров механиков. Теорет. основы инж. расчетов, 1967, №4. С. 38-41.

21. Гаркунов Д.Н. Связь характеристик поверхностного слоя деталей машин и их износостойкость/ В кн.: Основные вопросы надежности и долговечности машин. М.: МАТИ, 1969. - С. 121-148.

22. Гмурман В.Е. Теорий вероятностей и математическая статистика. М.: Высш. школа, 1977.-379 с.

23. Григорьев М.А., Бунаков Б.М., Коган Б.М.// Трение и износ, 1981, Т. 2, № 4. -С. 644-648.

24. Гринфильд С. Система трибодиагностики QDM с количественным контролем металлических частиц в масле// Энергодиагностика -95. Тр. междунар. конф. -М., 1995. - Т. 3.- С. 355-358.

25. Гутенев Б.С., Виленкин А.В., Новосартов Г.Т., Безсонов A.M. Сокращение продолжительности испытаний подшипников качения при оценке влияния смазочных масел на их долговечность// Вестн. машиностроения, 1982, № 2. -С. 18-20.

26. Гриб В.В., Чупин Ю.Н. Характеристики процессов трения и изнашивания материалов и их определение на лабораторных стендах. М.: МИХМ, 1990. -32 с.

27. Дасковский И.М. Диагностика остаточной работоспособности авиационных двигателей по результатам анализа проб масел// Энергодиагностика-95. - Тр. междунар. конф. - М. -1995. - Т. 3. - С. 289-292.

28. Дерягин Б.В., Кусаков М.М. К вопросу об определении понятия и величины расклинивающего давления и его роли в статике и кинетике тонких слоев жидкостей// Коллоидный журнал, 1955,17, № 3. С. 207.

29. Дерягин Б.В., Лазарев В.П. Проволочный прибор для оценки .смазочной способности масел в условиях граничной смазки// Тр. 2-й Всесоюзн. конф. по трению и износу в машинах. Изд. АН СССР, 1947, 1Д,- С. 79.

30. Дроздов Ю.Н., Арчегов В.Г., Смирнов В.И. Противозадирная стойкость трущихся тел. М.: Наука, 1981. - 139 с.

31. Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях. М.: Машиностроение, 1986. - 224 с.

32. Дроздов Ю.Н., Рещиков В.Ф. О коэффициенте трения и толщине масляной пленки в тяжелонагруженном контакте// Вестн. машиностр., 1968, № 12. С. 9-12.

33. ЗЗ.Зарицкий С.П., Степанов В.А., Тулупов И.Ф. Сравнительный анализ характеристик датчиков систем контроля содержания частиц износа в масле//

34. Энергодиагностика-95. Тр. междунар. конф. -М., 1995. - Т. 3. - С. 293-306.34.3арицкий С.П., Степанов В.А., Тулупов И.Ф. Система комплексной трибодиагностики смазываемых узлов трения турбомашин// Конверсия в машиностроении, 1995, № 1. С. 17-19.

35. Заславский Ю.С., Заславский Р.Н. Механизм действия противоизносных присадок к маслам. М.: Химия, 1978. - 224 с.

36. Заславский Ю.С., Авдеенко С.П., Кирсанов В.Ю., Морозова И.А., Степанов В.А. Некоторые аспекты исследования противоизносной эффективности масел и присадок// Химия и технология топлив и масел. 1985, № 12. - С. 37-45.

37. Карасик И.И., Бершадский Л.И. Вопросы разработки классификаторов триботехнических свойств. М.: ВНИИКИ, 1989. - 52 с.

38. Карякин А.В., Грибовская И.Ф. Методы оптической спектроскопии и люминесценции в анализе природных и сточных вод. М.: Химия, 1987.-21 с.

39. Кацов Н.Б., Кариенко Г.В. К вопросу о влиянии поверхностно-активных веществ на зарождение первичной контактной усталостной трещины// ДАН СССР. 1968. - Т. 183, № 1. - С. 28-35.

40. Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. М.: Мир, 1974. - 687 с.

41. Коднир Д.С. Контактная гидродинамика смазки деталей машин. М.: Машиностроение, 1976. - 303 с.

42. Коровчинский М.В. О некоторых вопросах эластореологии, имеющих приложение в теории трения// В кн.: Новое о смазке в машинах. М.: Наука, 1964.-С. 68-165.

43. Костецкий Б.И. Износостойкость деталей машин. М.: Машгиз, 1950. - 412 с.

44. Костецкий Б.И. Основные положения теории изнашивания деталей машин. -К.:КИГВФ, 1958.-435 с.

45. Костецкий Б.И., Запорожец В.В. Исследование процессов внешнего трения в связи с тонкой структурой и типами связей твердых тел. Киев.: КИГВФ, 1964. - 303 с.

46. Костецкий Б.И. Сопротивление изнашиванию деталей машин. М.: Машгиз, 1959.-286 с.

47. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машгиз, 1968. - 480 с.

48. Крагельский И.В. Об условиях деформирования на поверхностях трения// Сухое трение. ИзД. АН Латв. ССР, 1961. - 211 с.

49. Крагельский И.В., Щедров B.C. Развитее науки о трении. М.: АН СССР, 1956. - 399 с.

50. Крагельский И.В., Чичинадзе А.В., Харач Г.М. Применение теплостойких фрикционных материалов в машиностроении. М.: ЦИНТИМАШ, 1963.- 192 с.

51. Крагельский И.В., Виноградова И.Э. Коэффициенты трения. М.: Машгиз, 1962. -243 с.

52. Крагельский И.В., Михин Н.М. Узлы трения машин. М.: Машиностроение, 1984.-280 с.

53. Крекнин Ю.С. Анализ минеральных смазочных масел на спектрометре «Спектроскан»// Эйергодиагностика-95. - Тр. междунар. конф.- М., 1995. - Т. 3.-С. 346-353.

54. Кудиш И.И. Некоторые задачи упругогидродинамической теории смазки легко нагруженного контакта// Изв. АН СССР, 1981, № 3.- С. 81-95.

55. Кудиш И.И. Влияние смазки и несовершенств структуры материала на возникновение пштйнга. М., 1984. - С.31-46. - (Тр. ВНИИНП).

56. Кудяков Ю.Я., Семененко К.А., Зоров Н.Б. Методы спектрального анализа. -МГУ, 1990. 213 с.

57. Кюрегян С.К., Эмиссионный спектральный анализ нефтепродуктов. М.: Химия, 1969. - 296 с.

58. Лосев Н.Ф., Смагунова А.Н. Основы рентгено-спектрального анализа. М.: Химия, 1982.-281 с.

59. Львов Б.В. Атомно-абсорбционный спектральный анализ. М.: Химия, 1966.392 с.

60. Матвеевский Б.Р., Ларионов С.В., Федоров В.К. Результаты опытно-промышленной эксплуатации бортовых систем трибодиагностики компрессорного оборудования АГНКС// Энергодиагностика-98». - Тр. междунар. конф. - М., 1999. - Т. 3. - Ч. 2. - С. 3-9.

61. Матвеевский P.M. Температурная стойкость смазочных слоев и твердых смазочных покрытий при трении металлов и сплавов. М.: Наука, 1971. - 227 с.

62. Матвеевский P.M., Буяновский И.А., Лазовская О.В. Противозадирная стойкость смазочных сред при трении в режиме граничной смазки. М.: Наука, 1978.-200 с.

63. Матвеевский P.M., Лашхи В.Л., Буяновский И.А. и др. Смазочные материалы: Антифрикционные и противоизносные свойства. Методы испытаний. М.: Машиностроение, 1989. - 224 с.

64. Машиностроение. Энциклопедия./ Ред. совет: К.В.Фролов (пред.), Т.Н.Решетов, А.П.Гусенков, Ю.Н.Дроздов и др.// М.: Машиностроение, 1995. - 864 с.

65. Маширева Л.Г., Зимина К.И./ Применение спектрального анализа масел для повышения надежности и долговечности машин и механизмов.// Изд. Моск. дома науч. и техн. пропаганды им. Ф.Э.Дзержинского, 1965. - С. 108.

66. Маширева Л.Г., Зимина К.И.// Новости нефтяной и газовой техники. Сер. Нефтепереработка й нефтехимия, 1961.- № 8. С. 15-18.

67. Методы оценки противозадирных и противоизносных свойств смазочных материалов// Под. рёд. М.М.Хрущова и Р.М.Матвеевского. М.: Наука, 1969. -230 с.

68. Мур Д. Основы и применение трибоники. М.: Мир, 1978. - 153 с.

69. Мышкин Н.К., Холрдилов О.В. Диагностика изнашивания трибосопряжений// Трибология и надежность машин. М.: Наука, 1990, С. 31-43.

70. Ноде С.Ф., Эллис Ф.Т. О механизме кавитационных разрушений неполусферическими пузырьками, смыкающимися при контакте с твердой пограничной поверхностью// Тр. амер. о-ва инженеров механиков. Техн. Механика, 1961, № 4, 204. С. 452-459.

71. Панасюк В.В., Саврук М.П., Дацишин А.П. Распределение напряжений около трещин в пластинах и оболочках. К: Наук, думка, 1976. - 244 с.

72. Петрусевич А.И., Данилов В.Д. Влияние приработки контактирующих поверхностей на их противозадирную стойкость при качении со скольжением// Вестн. машиностр., 1975, № 5. С. 33-35.

73. Петрусевич А.И. Зубчатые передачи.// В кн.: Детали машин. Расчет и конструирование. - М.: Машиностроение, 1969, Т. 3. - С. 15-157.

74. Плессет М. Влияние температуры на кавитационное изнашивание// Тр. амер. о-ва инженеров механиков. Теорет. основы инж. Расчетов, 1967, № 1. С. 5157.

75. Прайс В. Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия: Пер. с англ./ Под ред. Б.В.Львова. М.: Химия, 1971. - 296 с.

76. Придорогин А. А. Новейший анализатор масел фирмы БЭРД// -Энергодиагностика^. Тр. междунар. конф. - М., 1995. - Т. 3. - С. 234-236.

77. Пшеничный Г.А., Жуковский А.Н., Мейер А.В. Высокочувствительный рентгено-флуоресцейтный анализ на базе полупроводниковых спектрометров. -Л.: ЛГУ, 1986. 169 с.

78. Ребиндер П.А., Петрова Н.И. Физико-химические основы явления износа трущихся поверхностей и смазки при высоких давлениях// Тр. Всесоюз. конф. по трению и износу в машинах. - Изд. АН СССР, 1939. - С. 484.

79. Рентгено-флуоресцентный анализ// Под ред. Х.Эрхардта. - М.: Металлургия, 1985.-386 с.

80. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1974. - 655 с.

81. Рещиков В.Ф. Трение и износ тяжелонагруженных передач. М.: Наука, 1975. -205 с.

82. Руководство по анализу отработанных масел в системе ЮАР// М., ЦИАМ, 1993. - пер. с англ., № СГ-90990.- 245 с.

83. Севрук М.П. Двумерные задачи упругости для тел с трещинами. К.: Наук, думка, 1981.-324 е.

84. Семенов А.П. Схватывание металлов. М.: Машгиз, 1958. - 280 с.

85. Славин В.А. Атомно-абсорбционная спектроскопия. М.: Химия, 1971. -289 с.

86. Степанов В.А., Захаров В.Н. Метод исследования смазывающей способности масел на приборе ПТВР// Эксплуатационные свойства авиационных топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей. - Тр. V Всесоюз. науч.-техн. конф.-К., 1981.-С. 61-62.

87. Степанов В.А., Саверин , М.М. Образование сферических частиц при усталостном разрушении зубьев шестерен// Несущая способность и качество зубчатых передач и редукторов машин. - Тр. Всесоюз. науч.-техн. конф. -Алма-Ата, 1985. -Ч. 2. - С. 81-83.

88. Степанов В.А. Соотношение между концентрацией частиц износа в масле и скоростью износа уЗла подшипников с фитильной системой смазки. М., 1986. -С. 1-4,- (Тр. ЦИАМ,№ 1159).

89. Степанов В.А. Метод оценки противоизносных свойств масел. М., 1986. - С. 9-12,- (Тр. ЦИАМ,№1159).

90. Степанов В.А., Саверин М.М. Образование сферических частиц при усталостном изнашивании в зубчатых передачах// Авиац. пром., 1987. №1. -С. 31-33.

91. Степанов В.А., Тулупов И.Ф., Каджардузов П.А. Система мониторинга частиц износа с самоочищающимся контактным датчиком// Энергодиагностика-98. -Тр. Междунар. конф. - М., 1999. - Т. 3. - С. 3-9.

92. ЮО.Санько Ю.М., Нестеренко В.В., Козин А.С. Исследование влияния эксплуатационных факторов на несущую способность смазочной пленки скоростных шарикоподшипников// М., 1976. - С. 90-100. - (Тр. ВНИПП).

93. Тао Ф.Ф., Эппилдорн Ж.К. Влияние свойств жидкости на кавитационную эрозию в тонкой пленке// Тр. амер. о-ва инженеров механиков. Проблемы трения и смазки, 1971. № 4. - С. 41-49.

94. Триботехника антифрикционных, фрикционных и сцепных устройств. Методы и средства триботехнических испытаний// Под ред. М.Хебды и А.В.Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1992. Т. 3. - 730 с.

95. Техническое описание и инструкция по эксплуатации БАРС-3. -. Изд. з-да «Красный Октябрь», 1982. 21 с.

96. Тируаенгадам А. Обобщенная теория кавитационных разрушений// Тр. амер. о-ва инженеров механиков. Теорет. основы инж. Расчетов, 1963. №. 3. - С. 71-76.

97. Фаворский О.Н., Егоров И.В., Степанов В.А. и др. Методы, средства и опыт диагностики авиационных газотурбинных двигателей// Газовая пром. 1995. -№8. -С. 9-13.

98. Фаворский О.Н., Скибин В.А., Степанов В.А. и др. Использование авиационных технологий для обеспечения безопасности и повышения эффективности эксплуатации газотурбинных установок// Энергодиагностика-98. Тр. Междунар. конф, 1999. Т. 1. - С. 16-36.

99. Физико-химические методы анализа/ Под. ред. Алексеевского В.Б. Л.: Химия, 1988. - 373 с.

100. Ю8.Флин Г. Физика акустической кавитации в жидкостях// Физическая акустика/ Под. ред. У. Фэзона, 1967. Т. I, ч. Б. - С. 51-62.

101. Фукс Г.И. Смазочная способность приборных масел. Сб.: Часовые механизмы. - М.: Машгиз, 1955. - 186 с.

102. Хрущов М.М. Лабораторные методы испытаний на изнашивание материалов зубчатых колес. М.: Машиностроение, 1966. - 152 с.

103. ПЗ.Хрущов М.М., Матвеевский P.M. Новый вид испытаний смазочных масел.// Вестн. машиностр., 1954, № 1. С. 6-12.

104. Хрущов М.М., Бабичев М.А. Исследование изнашивания металлов. М.: Изд. АН СССР, 1960.-С. 94-113.

105. Хэмит Ф. Исследование кавитадионных повреждений в потоке жидкости// Тр. амер. о-ва инженеров механиков. Теорет. основы инж. Расчетов, 1963, № 3. -С. 37-42.

106. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974. - 640 с.

107. Чичинадзе А.В., Браун Э.Д., Гинсбург А.Г. и др. Тепловая динамика и моделирование трения и износа фрикционных пар./ Сб.: Теория трения, износа и проблемы стандартизации. Брянск, 1978. - С. 111-119.

108. Чичинадзе А.В., Левин А.Л., Бородулин М.М. и др. Полимеры в узлах трения машин и приборов. М.: Машиностроение, 1988. - 328 с.

109. Шальнев К.К. Энергетический параметр и масштабный эффект кавитационной эрозии// Изв. АН СССР. ОТН. Механика и машиностроение, 1961,№5. -С. 51-57.

110. Шереметьев А.В., Житкевич Р.Г. Обработка результатов измерений электрических характеристик методами математической статистики. М.: Связьиздат, 1961. 281 с.

111. Шор Г.И., Масленников А.А., Степанов В.А. и др. Механизм действия присадок в маслах при кавитационной эрозии стали// Химия и технология топлив и масел, 1991, № 12. С. 9-11.w „

112. Шорр Б.Ф., Локштанов Е.А., Халатов Ю.М. Об одном возможном, подходе к вероятности оценки вибрационной прочности деталей турбомашин// Проблемы прочности, 1972, № 11. С. 11-14.

113. Щавелин В.М., Сарычев Г.А. // Трение и износ, 1983, Т. 4, № 5. С. 808-815.

114. Янко Ярослав. Математико-статистические таблицы. Госстатиздат, 1961. -121 с.

115. Ясь Д.С., Подмоков В.Б., Дяденко Н.С. Испытания на трение и износ. Киев: Техника, 1971. - 134 с.

116. А.С.1691714 СССР. Устройство для подачи пробы жидкости к феррографу./ В.А.Степанов, С.Н.Петров, И.Ф.Тулупов и др.// Открытия. Изобретения. -Офиц. бюл. Гос. ком. по делам изобрет. -1991. № 42.

117. А.С.635068 СССР; Способ определения противоизносных и противозадирных свойств масел./ В.А.Степанов, В.В.Пантелеев, А.Ф.Финашов и др.// Открытия.

118. Изобретения. Офиц. бюл. Гос. ком. по делам изобрет. -1991. - № 10.

119. А.С.422112 СССР. Способ определения способности масел противостоять кавитационной эрозии/ В.А.Степанов, А.А.Масленников, А.Ф.Финашов.// Открытия. Изобретения. Офиц. бюл. Гос. ком. по делам изобрет. - 1988. -№33.

120. Патент 2131552 РФ. Устройство для обнаружения ферромагнитных частиц износа в масле/ В.А.Степанов, И.Ф.Тулупов, П.А.Каджардузов Д.Ф.Дмитриев //. Офиц. бюл. Рос. Агентства по патентам и товарным знакам. - 1999. - № 16.

121. Anderson D.P., Lukas M., Yurko R.J. Recent Improvements in Used Oil Analysis// Condition Monitoring'99. Internat. Conf.: Swansea, (UK), 1999. - P. 81-87.

122. Anderson D.P., Wridht R.W. Ferrographic Analysis for the Pulp and Paper Industry// TAPPI Engineering Conference Proceedings, 1980. P. 121-127.

123. Barwell F.T., Bowen E.R., Bowen J.P., Westcott V.C. The Use of Temper Colors in Ferrography// Wear, 1977, 44. P. 163-171.

124. Bebchuk A. On a Cavitation Erosion// Acoustical J., 1958. № 4. p.62-71.

125. Benjamin T.B., Ellis A.T. The Collapse of Cavitation Bubbles and the Pressures Thereby Produced Against Solid Boundaries// Phil. Trans. Royal Soc. (London). A, 1966, 260.-P. 221-240.

126. Bisson E.E. Lubrication Problems in Space for Exposed Mechanisms and for Power Generation Equipment. Chapter 45. Standard Handbook of Lubrication Engineers, 1968. P. 181.

127. Bloss D.F. An Introduction to the Methods of Optical Crystallography// Holt. Reinhard and Winston, 1961. 212 p.

128. Blyskal E.P. RB.211 Ferrographic Analysis Investigation Status Report № 1// Eastern Airlines. Engineering, 1977. Report № E-954. - P. 121-126.

129. Bowden F.P., Brunton J.H. The Deformation of Solids by Liquid Impact at Supersonic Speed// proceedings of the Royal Society, 1961, Vol. 263. P. 433-450.и

130. Bowen E.R., Bowen J.P., Anderson D.P. Application for Ferrography to Grease Lubricated Systems// Presented at the 46th Annual Meeting of the National Lubricating Grease Institute.: Hot Springs, Virginia (US), 1978. - P. 131-138.

131. Bennett L.J.I., Swanson S., Koza F.D., Poland J.S. Condition Monitoring of Aircraft by Quantitative Filter Debris Analysis (QFDA)// Integrated Monitoring & Failure Prevention. Iiiternat. Conf.: Mobil, Alabama (US), 1996. - P.247-256.

132. Bowen E.R., Scott D., Seifert W.W., Westcott V.C. Ferrography// Tribology Internat, 1976, 9 (3). P. 109-115.

133. Bowen E.R., V.C. Westcott V.C. Wear Particle Atlas// Naval Air Engineering Center, Lahehurst, NJ, 1979. 185 p.

134. Caterpillar Service Letter. Caterpillar Tractor Co. - 1979. - 92 p.

135. DiPasquale. Field Experience with Quantitative Debris Monitoring// SAE, 1987. -Paper № 871736.

136. Davies C.B. Identifying Solid Particles in Used Lubricating Oil// Diesel and Gas Turbine Worldwide, 1980. P. 52-57.

137. Day M.J., Tumbrink, M. Options for contaminant monitoring of hydraulic systems// Condition Monitoring' 91. Internat. Conf.: Erding (Germany), 1991. - P. 246-268.

138. Evans C.H., Mears D.C., McKnight J.L. A Preliminary Ferrographic Survey of the Wear Particles in Human Synovial Fluid// Arthritis and Rheumatism, 1981, 24. P. 912-918.

139. Evans C.H., Tew W.P. Isolation of Biological Materials by use of Erbium III -Induced Magnetic Susceptibilities// Science, 1981, 213. P. 653-654.

140. Fitch E.C., Tessman R.K. Practical and Fundamental Descriptions for Fluid Power Filters// SAE Transj 1974. Paper № 730796.

141. Fluid Power Research Center «Wear in Fluid Power Systems»: Final Report to the Office of Naval Research, Contract № N00014-75-C-1157. 1979.

142. Fodor J. Tribodiagnostics in Internal Combustion Engines Using Gamma-Ray Spectroscopy of Wear// Mech. E., 1978. P. 91-95.

143. Foxboro Analytical «Sample Processing with the Model 7067 Direct Reading Ferrograph», 1980.1 MI 612-101.

144. Hansson I. On the Dynamics of Cavity Clusters// J. Pliys. D. Appl. Phys, 1982, 15. -P. 1725-1734.

145. Hecht E., Zajac A. Optics// Addison-Wesley Publishing Co., 1974.

146. Hoffman J.G. Crankcase Lubricants for Four-Cycle Railroad and Marine Diesel Engines// Lubricatidn Engineering, 1979, Vol. 35, № 4. P. 189-197.

147. Hofman M.V., Johnson J.H. The Development of Ferrography as a Laboratory Wear Measurement Method of the Study of Engine Operating Conditions on Diesel Engine Wear// Wear, 1977, 44. P. 183-199.

148. Hofman M.V., Johnson J.H. The Development and Application of Ferrography to the Study of Diesel Engine Wear// SAE Trans, 1978, 87. P. 707-735.

149. Hunt T.M. Handbook of Wear Debris and Particles Detection in Liquides. Lnd.; № 4.: Elsevier, 1993. - PP. 118,196,249.

150. Jackson D.R. Comparison of Atomic Absorption and Emission Spectroscopy in the Evaluation of Lubrication in Normally Operating Diesel Engines// Lubr. Eng., 1972, №28(5).-P. 76-81.

151. Jones M.H., Alberich J. An Alternativ Coding System Defining the Total and Severity of Wear// Integrated Monitoring & Failure Prevention. Internal Conf.: -Mobil, Alabama, (US), 1996. P. 219-225.

152. Jones M.H., Satry R.K., Youdan G.H. A Study of the Running-in Wear of a Diesel Engine by Ferrographic and Spectrographic Techniques// 4th Leeds-Lyons Conf., 1977.-P. 108-113.

153. Kedrinskii V. Peculiarities of Bubble Spectrum Behavior in Cavitation Zone and its Effect on Wave Field Parameters// Proc. of the Ultrasonic-85, London (UK), 1985. -P. 225-230.

154. Kedrinskii V.K., Stepanov V.A. Cavitation Effects in Thin Films// Proceedings of the 12th ISNA/ Ed. by M.F.Hamilton and D.T. Blackstok. Elsevier Since Publishers Ltd: London (UK); 1990. ^ P.471-475.

155. Kerr P.F. Optical Mineralogy. Third Edition. - McGraw-Hill, 1959. - 321 p .

156. Kornfelf M., Suvdrov L. On the Destructive Action of Cavitation// J. Appl. Phys., 1944, 15.-P. 495-506.

157. Kudish I.I. On Solution of Some Contact and Elastohydrodinamic. Problems// EUROTRIB 81. Tribological Processes in Contact Areas of Lubricated Solid Badies. 3-rd Internat. Tribology Congress : Warszawa (Poland), 1981, Vol. 11. - P. 251271.

158. Laboratory Analytical Methodology and Equipment Creteria. Joint Oil Analysis Program Manual. -1^90. - 792 p.

159. Loker A. Aircraft Engine Driven Accessory Shaft Coupling Improvements Using High-Strength, Low Wear Polyimide Plastic// Naval Air Test Center, Patuxent River, Maryland, 1997. Report № TM76-1 SY. -13 p.

160. Longhurst R.S. Geometrical and Physical Optics// 2nd Edit. Longmans, Green and Co., Ltd., 1967.-367 p.

161. Lotan D. Spectrometric Oil Analysis Use and Interpretation of Data. - SAE, 1972.-720303. -47 p.

162. Lukas M., Yurko R.J. Current Technology in Oil Analysis Spectrometers and What We May Expect in the Future// Integrated Monitoring Failure Prevention. Internat. Conf.: Mobil, Alabama, (US), 1996. - P. 161-171.

163. Lukas M., Anderson D.P. Techniques to Improve the Ability of Spectroscopy to Detect Large Wear particles in Lubricating Oils// Condition Monitoring'91. Internat. Conf.: Erding (Germany), 1991. - P. 372-398.

164. Madhavan P. Monitoring Fluid System Debris Via Diagnostic Filters// Integrated Monitoring & Failure Prevention. Internat. Conf: Mobil, Alabama, (US), 1996. - P. 579-585.

165. Pat. № 4.219.805 U.S. Т.Е. Lubricating Oil Debris Monitoring System/ J.H., Magee, T.E Tauber, 1980.

166. Misra A., Sztipanpvits J. A Model-Based Failure Detection, Isolation and Recovery1. System// Integrated

167. Monitoring & Failure Prevention. Internat. Conf.: Mobil,

168. Alabama (US), 1996. P. 291-299.

169. Mears D.C., Hanley E.N., Rutkowski R., Westcott V.C. Ferrographic Analysis of Wear Particles in Arthroplastic Joints// J. of Biomedical Materials Research, 1978, 12.-P. 867-875.

170. Milne A.A., Scott D., Scott H.M. Observations on the Movement and Structure of Grease in Roller Bearings// Proc. Conf. On Lubrication and Wear: Inst. Mech. Engrs., London (UK), 1958. - P. 450-453 and 803.

171. Pat. № 4, 100, 491 U.S. Automatic Self-Cleaning Ferromagnetic Metal Detector/ F.M.Newman, 1978.

172. Pocock G., Courtney S.J. Ferrography as a Health Monitor and a Design Aid for the Development of Helicopter Gearboxes// San Francisco, 1980. Paper 8-0LC-6B-4.

173. Preece C. Cavitation Erosion. N.Y.: Academic Press, 1979. - P. 249.

174. Rabinowicz E., The Formation of Spherical Wear Particles// Wear, 1977, Vol. 42, №1.-P. 601-607.

175. Reda A.A., Bowen R., V.C.Vestcott V.C. Characteristics of particles generated at the interface between sliding steel surfaces// Wear, 1975, 34. P. 261-273

176. Ruff A.W. Characterization of Debris Particles Recovered from Wearing Systems// Wear, 1977, Vol. 42, № l.-P. 103-111.

177. Saba C.S., Smith H.A. Alternate Techniques for Wear Metal Analysis// Integrated Monitoring & Failure Prevention. Internat. Conf.: Mobil, Alabama (US), 1996. - P. 151-160.

178. Sanada N. Interaction of a Gas Bubble with an Underwater Shock Wave, Pit Formation on the Metal Surface// Shock Tube & Waves. 16th Internat. Symp.: -Aachen (Germany), 1987. P. 311-317.

179. Saylor J.H., Battino R. The Solubility of the Rare Gases in Some Simple Benzene Derivatives// J. of Physical Chemistry, 1958, Vol. 3. P. 1334-1337.

180. Scott D., McCallagh P.J., Campbell G.W. Condition Monitoring of Gas Turbines -An Exploratory Investigation of Ferrographic Trend Analyses// Wear, 1978, 49. P. 373-389.

181. Scott D., Mills G.H. An Exploratory Investigation of the Application of Ferrography to the Monitoring of Machinery Condition from the Gas Stream// Wear, 1978, 48.-P. 201-208.

182. Scott D., Mills G.H. Spherical Particles in Rolling Contact Fatique// Nature, London (UK), 1973, 241.-P. 115-116.

183. Scott D., Mills G.K. Spherical Debris its Occurrence, Formation, and Significance in Rolling Contact Fatique// Wear, 1973, Vol. 24. - P. 235-242.

184. Scott D., Mills G.N., Scanning Electron Microscope Study of Fracture Phenomena Associated with Polling Contact Surface Fatigue Failure// Wear, 1970, Vol. 16, № 3. -P. 131-136.

185. Scott D., Seifert W.W, Westcott V.C. The Particles of Wear// Scientific American, 1974, Vol. 230, № 5. P. 121-129.

186. Scott D., Westcott V.C. Predictive Maintenance by Ferrography// Wear, 1977, Vol. 44, № l.-P. 164-171.с

187. Seifert W.W., Westcott V.C. Method for the Study of Wear Particles in Lubricating Oil//Wear, 1972, 21.-P. 22-42.

188. Units of Gas Turbine Engine//Integrated Monitoring & Failure Prevention. Internat. Conf.: Mobil, Alabama (US), 1996. - P. 493-501.

189. Stepanov V.A., Touloupov I.F. Debris Monitoring System with Self-cleaning Contact Sensor// Condition monitoring-97. Internat. Conf.: Xi'an (China), 1997. - P. 163-170.

190. Suh N.R. The Delimitation Theory of Wear// Wear, 1973, Vol. 25, № 1. P. 116i121.

191. Swain M.V., Jackson R.E. Wear Like Features on natural Fault Faces// Wear, 1976, Vol. 37,№L -P. 64-72.

192. Tessman R.K., Fitch E.C. Contaminant Induced Wear Debris for Fluid Power Components// Materials Performance and Conservation. Tribology'78.: University College of Swansea, Wales (UK), 1978. - Paper C45/78 1978.

193. Tomita Y. Formation and Limitation of Damage Pits Caused by Bubble-snock Wave Interaction// Nat. Symp. On Snock Waves.: Tohoky Univer., Tohoky (Japan), 1989.-P. 351-354.

194. Pat. № 5, 041, 856 U.S. In-Line Metallic Debris Particle Detection Probe and Resonant Evaluation System utilizing the same/ Veronesi V., 1991.

195. Williams P.M. Thb Characteristics of Particles Behaviour Related to Transportation and Analysis of Wear Debris// M. Sc. Thesis, University College of Swansea, 1988. -P. 213-219.

196. Wheeler P.A. Development and Experience in Early Failure Detection of the Oil Condition Monitoring// Aviation Engine Monitoring Symp.: Mobil Oil Corp, 1979. -P. 311-316.

197. Woolf M.B. SOAP Experience on Pratt and Whitney JT8D Engines at Trans

198. Australia Airlines// 143-150.

199. Aviat. Engine Monitoring Symp.: Mobil Oil Corp., 1973. - P.

200. Yuansheng J., Chengbiao W. Spherical Particles Generated During the Running-in Period of a Diesel Engine// Wear, 1989,131. P. 315-328.

201. Zhiyi Yang, Yusheng Cheng. The Teory of Debris Group in Diagnosis by Ferrography//Energodiagnostic'98. Internat. Conf.: Moscow (RF), 1999, Vol. 3, Part2. -P. 106-121.

202. Открытое акционерное общество1. АВИАДВИГАТЕЛЬ1. ТВЕРЖДАЮ

203. Генерального конструктора ксплуатации !^>Двиадвигатель »1. В.И. Чернов1. АКТ

204. О внедрении результатов диссертационной работы В.А. Степанова на тему «Разработка и исследование методов трибодиагностики смазываемых узлов трения газотурбинных двигателей по параметрам продуктов износа в масле» в производстве ОАО «Авиадвигатель».

205. Результаты внедрейия оформлены актом № 33027 от 16 марта 1999г.

206. Также в ОАО «Авиадвигатель» с положительным результатом прошли испытания опытного образца СПАИ-2.

207. Зам. начальника ОКБ по науке д.т.н.

208. Начальник отдела диагностики

209. Начальник химической лаборатории

210. Начальник бригады специальных видов диагностики1. D:\User\ferAKT.doc 3 экз.1. В.Г. Августинович

211. A.M. Анисимов Н.А. Смородина1. B.П. Макаровот

212. ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ РФ

213. ЛЕТНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ имени М.М. ГРОМОВА

214. ЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР iPOCCHflCKOR ФЕДЕРАЦИИ innwn А ТГЛ"1. В. В. цыдяаков 2000 г.1. АКТ

215. О внедрении результатов диссертационной работы В А. Степанова на тему "Разработка и исследование методов трибодиагностики смазываемых узлов трения газотурбинных двигателей" в эксплуатацию двигателей ЛИИ.

216. В ЛИИ прошел испытания опытный образец системы предупреждения аварийного износа СПАИ-2 в составе двигателя РД-33.

217. Применение предложенных в работе средств и методов трибодиагностики Позволило повысить безопасность эксплуатации авиатехники.

218. Результаты внедрения оформлены приказом № S3 и бюллетенем

219. Начальник КНИО-3 д.т.н.^ профессор1. Начальник лаб. 33 к.т.н.1. Инженер лаб. 331. В. Т. Дедеш1. Б. Д. Пронин1. О. А. Трифонова

220. IIIIII III II РОССИЯ • МОСКОВСКАЯ ОБЛ., 140182, Г. ЖУКОВСКИЯ-2 • ТЕЛЕФОН ЛЛ Я СПРАВОК: (095) 556-59-38 • ФАКС: (095) 556-53-34 ШНШШШПШ

221. Our address: Russian Federation • 140182, Zhukovsky, Moscow Region—Flight Research Institute. • Contact telephon: (095) 556-58-97, Telex: 412710 Sokol RUS

222. Применение предложенных в работе средств и методов диагностики позволяет повысить точность определения характера процессов износа узлов трения авиадвигателей, омываемых маслом.1. Начальник 126 отдела ^

223. Применение предложенных в работе средств и методов трибодиагностики позволило повысить надежность работы и безопасность применена авиационной техники.

224. Результаты внедрения оформлялись ежегодными Актами по результатам проведенных Испытаний.

225. НАЧАЛЬНИК ОТДЕЛЕНИЯ —■ А.В.Лыков

226. НАЧАЛЬНИК ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ЦЕНТРА Ж<ЫЛ В.П.Прохоров1. JTJ'.C J*\!y

227. ВЕДЕНИЙ ИНЖЕНЕР --—' Н. И. Гриненко

228. Руководитель группы контроля ави аГСМ ЛДТСАТ

229. ОАО "Внуковские авиалинии"

230. Применение предложенных в работе средств и методов трибодиагностики позволило увеличить достоверность диагностирования технического состояния авиадвигателей и повысить безопасность эксплуатации авиационной техники.

231. Результаты внедрения феррографической системы введены в действие бюллетенем Б 94066-БЭ-Г от 21.10.94г.1. Главный инженер

232. Зам. начальника ОД Ведущий инженер ОД