Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2

ны настолько, что между крайними положениями вмещается объем, равный максимально возможному изменению объема масла в баке.

Библиографический список

1.Башта Т.М. Гидравлический привод летательных аппаратов. М., 1967. 495 с.

2.Системы оборудования летательных аппаратов: Учебник. М.: Машиностроение, 1986. 368 с.

С.П. Глушков, С.С. Глушков

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Методология исследования регрессий критериальных деталей энергетических установок по динамическим характеристикам

Мониторинг состояния конструкций и идентификация - по вреждений на самой ранней стадии – проблемы, которые получили наибольшее внимание научного общества. Идентификация повреждений важна для всех областей инженерии, так как расчетные нагрузки или случайные воздействия могут стать причиной повреждений критериальных деталей конструкции. Регулярные осмотры и оценка состояния технических структур делают возможным планирование ремонтных работ и рентабельное управление инфраструктурой. Для машин транспортной и энергетической отраслей обслуживание является еще более актуальной -за дачей из-за потенциальной опасности не только для обслуживающего персонала, но и для потребителей, ввиду накопления физических, механических и химических повреждений элементов конструкций по мере их эксплуатации.

Эксплуатация конструкций и машин по техническому состоянию требует надежных способов выявления трещин, возникающих в деталях во время эксплуатации. При использовании любых способов неразрушающего контроля нет уверенности, что все возникающие при эксплуатации дефекты, опасные для конструкций, будут обнаружены. К ним относятся дефекты, возникающие на силовых элементах в труднодоступных местах, например на коленчатом валу в двигателе внутреннего сгорания, которые невоз-

61

Международная научно-практическая конференция

можно обнаружить или можно пропустить при использовании существующих способах дефектоскопии. Поэтому актуальны исследования для разработки способов диагностики, которая не позволит пропустить дефект, возникающий в конструкции при наработке, особенно, если он опасен. Такую диагностику в работе предлагается проводить способами, основанными на периодическом измерении при наработке таких интегральных характеристик конструкций, как демпфирование, частота и форма собственных колебаний. Эти характеристики определяются для всей конструкции, но существенно изменяются с регрессией критериальных деталей.

Для расчета усталостной прочности деталей необходимо иметь диаграммы Хея или Смита, если материал находится в линейном напряженном состоянии, или Гафа-Поллэрда, если материал испытывает изгиб с кручением. Построение этих диаграмм классическим способом трудоемко, так как нужно испытать до разрушения много образцов. Из-за этого в практике, вместо экспериментальных диаграмм, используют разные способы их аппроксимации, что существенно снижает надежность расчетов. Поэтому актуальны исследования по разработке менее трудоемкого, н надежного экспериментального способа построения диаграмм предельных напряжений для разных долговечностей.

Известно, что усталостное разрушение начинается и происходит в высоконагруженных – опасных местах. Если деталь без дефектов, то установить положение этих мест без разрушения часто невозможно, так как они, например, при ассиметричном цикле нагружения, могут не совпадать с местами, где действуют наибольшие максимальные напряжения. Поэтому актуальны исследования по разработке неразрушающего способа определения опасных мест детали при заданной нагрузке и ее регрессия при эксплуатации.

В настоящее время усталостная долговечность конкретной детали при заданных условиях нагружения оценивается средней долговечностью аналогичных деталей, разрушенных при этих условиях, хотя долговечности даже внешне одинаковых деталей существенно отличаются. Для критериальных деталей в практике нужен не контроль по дефектам, а контроль по долговечности, непосредственно после изготовления или ремонта детали.

62

Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2

Методы, базирующиеся на динамике, являются информативными инструментами для оценки степени повреждений любых типов конструкций, так как они неразрушающие и в состоянии охватить глобальное поведение конструкции.

Исследование напряженно-деформированного состояния в конструкциях энергетических установок позволит:

1.Определить механическую деградацию системы.

2.Без изменения текущего технического состояния машин и оборудования принять решение о возможности их дальнейшей эксплуатации.

3.Использовать базу данных динамических параметров эксплуатируемых машин при новом проектировании.

4.Выполнить необходимые предупредительные мероприятия на машинах, где возможно появление аварийной ситуации.

5.Избежать простоя машины в связи с непредвиденным от-

казом.

6.Своевременно и комплексно обеспечить поставку требуемых запасных частей и расходных материалов.

7.Выявить и реализовать производственные резервы.

Для практической реализации методологии исследования регрессий критериальных деталей энергетических установок по динамическим характеристикам используется следующий алгоритм:

1.Изучение конструкторской и эксплуатационной докумен-

тации.

2.Определение уровня нагружения при помощи теоретических расчетов и натурных измерений.

3.Обнаружение неисправности.

4.Локализация повреждений.

5.Оценка технического состояния.

6.Определение закона и степени развития повреждений.

7.Прогнозирование остаточного ресурса.

Принципы оценки технического состояния критериальных деталей энергетических машин основаны на совместном анализе режимов работы, уровня нагружения и характеристик колебательного процесса. В качестве параметров контроля работоспособности и состояния машины выступают амплитудно-частотные и амплитудно-фазовые характеристики вибрации, которые непосредственным образом связаны с наличием дефектов в материале

63

Международная научно-практическая конференция

и конструкции. Естественно, что по мере наработка изменяется техническое состояние машины, а вместе с ним и уровень параметров контроля. Для всестороннего анализа колебательных явлений предлагается производить замеры одновременно в- не скольких критериальных точках.

Повреждения и дефекты рассматриваются как отклонения параметров контроля от значений:

–указанных в нормативно-технической и эксплуатационной документации, поставляемой вместе с машиной;

–полученных для заведомо работоспособного образца после периода приработки;

–работоспособных образцов на различных этапах жизненного цикла машины с зарождающимися дефектами;

–вычисленных для дискретной системы;

–лабораторного моделирования дефектов.

Суть предлагаемой методики заключается в расчете колебательного процесса и нахождении критериальных точек для целей определения возмущающих воздействий на конструкцию и фиксации вибрационного сигнала как отклика валовой линии.

Для теоретического подтверждения и идентификации повреждений проводится математическое моделирование крутильных, изгибных и осевых колебаний дискретной системы валовой -ли нии машины. Расчеты собственных частот и амплитуд колебаний первоначально проводятся без учета трения с последующим добавлением параметров внутреннего и конструкционного демпфирования до получения предельного состояния валовой линии с точки зрения прочности.

К преимуществам методологии исследования регрессий критериальных деталей энергетических установок по динамическим характеристикам относятся:

1.Сокращение трудоемкости при выполнении операций контроля технического состояния валовых линий.

2.Повышение объективности полученного результата.

3.Оценка технического состояния машины в целом.

4.Использование в качестве критериев динамических характеристик, полученных при работе машины в реальных условиях.

5.Измерения динамических характеристик не приводит к изменению технического состояния объекта экспертизы в связи с

64