книги из ГПНТБ / Постников В.И. Исследование и контроль износа машин методом поверхностной активации

Для получения данных по линейному износу провели эта­ лонирование на образцах, результаты которого были обрабо­ таны предложенным 116] методом, и получили следующее урав­ нение эталонной кривой (результаты замеров даны в табл. 16):

—-100 = 100 + 158,3 [ехр[—0,01858(6 —&о)] — 1].

Используя выведенное уравнение для определения линейного износа по данным эталонирования в предыдущем разделе и под-

Ю 1

ставляя в него полученные данные по эталонированию на об­ разцах для двигателя ИДМ, получаем уравнение для определе­ ния величины износа Ъ на работающем двигателе:

ь =

158,3

— 0,01858

Данные по L(t) приведены в табл. 16. Исходя из выведенных уравнений, можно провести анализ результатов полученного линейного износа цилиндра двигателя по предложенному урав­ нению и сравнить его с графически полученной величиной износа из данных эталонной кривой и величины L(t).

На рис. 28 дано графическое решение полученных зависимо­ стей для построения линейной величины износа, которое позво-

•112

8 Зак. 289

ляет с точностью до 0,5% получить кривую износа, соответст­ вующую кривой износа, полученной по выведенному уравнению.

В результате эталонирования на образцах или эмпирического описания получают кривую эталонирования, которая положена в основу определения износа и построения кривых износа. Кри­ вые износа получаются в процессе проведения исследования на установке ИДМ путем замеров изменения относительной ско­ рости счета, представленной соответствующей кривой.

Предложенный метод описания износа позволяет исключить эталонирование и автоматизировать построение кривой износа в процессе исследования.

2.Анализ результатов исследования износа деталей двигателей

Впроцессе отработки' применимости метода поверхностной активации к исследованиям износа цилиндро-поршневой группы ДВС проводились работы на Брянском машиностроительном заводе по оценке качества применяемых масел и изменения по­ дачи топлива [6].

Вгл. 2 рассмотрены результаты эталонирования на образ­

цах, изготовленных из материала втулки двигателя 5ДКРН-74/160, на котором проводились исследования на износ, результаты положены в основу определения влияния на изно­ состойкость втулки различных присадок к маслам.

Исследование складывалось из двух частей: первая — крат­ ковременные испытания на износ при изменении процента при­ садки к маслам и температурных режимов и вторая — исследо­ вания продолжительностью 8 месяцев при 578 ч работы двига­ теля при изменении подачи топлива.

В табл. 17 дана характеристика основных этапов (режимов) проведения кратковременных испытаний на износ втулки дви­ гателя 5ДКРН-74/160.

Характеристика результатов испытаний двигателя 5ДКРН-74/160

114

износ за 1000 ч составлял 75 мкм. На всех рассматриваемых

рактеризующая износ за принятые отрезки времени работы дви­ гателя. Каждая нанесенная точка представляет собой усред­ ненные данные по нескольким точкам, полученным в процессе исследования.

Математическая обработка результатов исследований износа.

В работе [6] математическая обработка результатов исследова­ ния износа двигателя 5ДКРН-74/160 проведена методом наи­ меньших квадратов с последующим подбором коэффициентов полинома пятой степени, обеспечивающего описание кривой из­ носа по этапам, что представляет собой весьма трудоемкий про­ цесс.

Используя выведенные Н. Т. Вилисовой [16] математические зависимости, можно предложить следующие уравнения для опи­ сания результатов исследования.

Дана следующая зависимость для описания эталонной кри­ вой, построенной по образцам, активированным в идентичных условиях с втулкой дизеля:

—• 100 = 100 + 161 [ехр [— 0,0072 (Ь — &„)] — 1].

Преобразуя указанную зависимость и переходя к определе­ нию величины износа втулки, записываем уравнение износа втулки двигателя 5ДКРН-74/160 в виде

Анализируя полученные уравнения и подставляя в них зна­ чения относительной скорости счета как функции времени, можно построить кривую износа втулки двигателя 5ДКРН-74/160, которая складывается из различных отрезков, характеризующих режимы, на которых работал двигатель в процессе исследо­ вания (рис. 29).

Аналогичные результаты можно получить и при выводе за­ висимости для длительных испытаний; только для данного слу­ чая величина L(t) может быть взята из табл. 18.

116

Т а б л и ц а 18

Результаты замеров износа втулки двигателя 5ДКРН-74/160 при длительных испытаниях

Таким образом, для длительных испытаний мы можем ис­ пользовать приведенную выше зависимость.

Результаты подстановки в уравнение данных измерения и раочета представлены в табл. 18.

Время работы двигателя, Ч

Рис. 29. Сопоставление результатов исследования износа на двигателе 5ДКРН-74/160 при различных видах ис­ пытаний:

/ — ускоренные испытания; 2 — длительные испытания по экспе­ риментальным н расчетным данным соответственно.

Исследование влияния на износ изменения нагрузок. Под ру­ ководством автора МВТУ им. Н. Э. Баумана совместно с Сева­ стопольским приборостроительным институтом провели исследо­ вание влияния различных нагрузок на износ цилиндровой втулки двигателя NVD-24.

117

Испытания проводили на стенде двигателя NVD-24, исполь­

Величины износа, соответствующие нагрузкам 40 и 70 кет, относятся соответственно как 1:1, 1 : 1,8.

Второй этап исследования подтвердил полученные данные.

Прочие исследования. Совместные исследования МВТУ им. Н. Э. Баумана и Ленинградского института водного транспор­ та, проведенные на заводе «Русский дизель», а также лаборатор­ ные исследования ЛИВТ позволили, используя метод поверх­ ностной активации, установить целый ряд зависимостей при ускоренных испытаниях.

В задачу исследования на автозаводе «Русский дизель» вхо­ дило определение процесса приработки цилиндровой втулки двигателя 6ДР-30/51, изменение скорости износа на различных периодах работы двигателя и сопоставление результатов заме­

Впроцессе исследования сопоставимости разработанного метода с другими методами контроля износа на двигателе 410,5/13 исследовали также влияние на износ цилиндровой втулки различных условий работы двигателя.

Врезультате исследования установили, что при повышении содержании серы в топливе и понижении температуры охлаж­

дающей воды ( I — I I режимы) в 4,5 раза повышается износ втулки.

Дальнейшее понижение температуры воды и изменение положения втулки (из положения параллельного в положение перпендикулярное к оси двигателя) относительно плоскости ка­ чания мотыля в 4 раза повышает ее износ. Так как повышение износа на 25—35% можно отнести за счет понижения темпера­ туры воды, то изменение положения втулки дает повышение износа примерно в 3 раза.

118

§2. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСА РАЗЛИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

ИМЕХАНИЗМОВ

1. Червячные колеса агрегатов

На рис. 30 дана схема установки червячных колес с активи­ рованным участком на рабочей поверхности зуба 2, червячное колесо устанавливают на агрегат / обычно. Для активации вы­ бирают зуб со средними параметрами (толщина, шероховатость и др.). Агрегат устанавливают на стенд 3, который позволяет

обкатывать его под нагрузкой на режимах, предусмотренных за­ водской программой технологических или обкаточных испыта­ ний. К раме стенда крепится кронштейн сцинтилляционного де­ тектора 4, 6. Конструкция кронштейна позволяет регулировать положение детектора с расчетом на обеспечение оптимальных геометрических условий измерения. На кронштейне детектора крепится эталонный источник 5, который служит для проверки стабильности аппаратуры, детектор при эталонировании уста­ навливают в положение, показанное пунктиром. Расстояние между детектором и эталонным источником можно регулиро­ вать в широких пределах, что позволяет проводить эталониро­ вание при скорости счета, близкой к скорости счета от иссле­ дуемой детали.

119

В качестве эталона использовали образец, активированный

пульсов на самописец 9. Самописец 9 работает в импульсном режиме и регистрирует кратные импульсы, снимаемые с пере­ счетного прибора 7, 8. Кратность импульсов выбирается опера­ тором с помощью переключателя, устанавливаемого на пере­ ходном блоке 10 или непосредственно на приборе. Кратные импульсы регистрируются на ленте самописца в виде пиков. Зная скорость ленты, количество пиков на единице длины, крат­ ность импульсов и момент включения самописца, можно полу­ чить дополнительно значительный объем статистики, получае­ мый в отсутствие оператора.

На основании замеров, выполненных оператором и получае­ мых после обработки автограммы, составлены таблицы резуль­ татов замеров.

Сопоставляя результаты полученных замеров с кривой, по­ строенной при моделировании, изменение относительной скоро­ сти счета может быть переведено в линейный, износ.

Получены результаты 200-часовых испытаний, проведенных непосредственно на агрегате, установленном в цехе (рис. 31).

120

При использовании разработанного метода удается прак­ тически просмотреть весь процесс износа, а при ранее сущест­ вовавшем методе удавалось получить только 2—3 точки по об­ наружению люфта в приводах.

2.Детали из пластических масс

Впроцессе исследования кинетики уноса массы с внутрен­ ней поверхности пластмассовой детали разработай метод акти­ вации такого рода деталей (см. рис. 19), моделирования на де­

талях и записи результатов замеров на самописце.

у-Излучение активированной детали регистрируется сцинтилляционным детектором. В процессе исследования вместе с массой материала с поверхности детали уносится радиоактив­ ная масса в районе интересующего нас сечения, при этом про­ порционально уносу массы уменьшается средняя частота им­ пульсов на выходе детектора. Таким образом, по уменьшению

два этапа подготовительные. В процессе первого этапа в за­ висимости от поставленных задач выбирают способ и место активации и активируют деталь и образцы. На втором этапе устанавливают функциональную зависимость между относи­ тельной скоростью счета и изменением линейных размеров де­ тали. При активации по поверхности эта функция определяется конфигурацией активированного участка, а так как в нашем случае наблюдается линейная зависимость, то этап моделиро­ вания можно исключить.

На третьем этапе определяют кинетику уноса массы с по­ верхности детали. За разгаром наблюдают дистанционно и не­ прерывно. Третий этап работ проводят в следующем порядке. Активированную деталь устанавливают перед детектором так, что имитируется геометрия ее крепления на установке. В этом положении установку запускают с обычной неактивированной деталью. При этом радиометрическая аппаратура регистрирует постоянную активность детали и помехи.

Далее устанавливают активированную деталь. Установку запускают, и радиометрическая аппаратура регистрирует умень­ шение скорости счета, пропорциональное разгару. Опыты пока­ зали, что для данного случая помехи имеют систематический ха­ рактер. Кинетика уноса массы описывается разностью ординат графиков холостого хода (помехи) и графика разгара. Зная закон распределения активности по площади (обычно линей­ ный) и размеры активированного пятна и величину относитель­ ной скорости счета, измеренную в процессе работы, мы полу­ чаем картину разгара детали, а следовательно, и унос массы

121