CC BY
13
УДК 621.887
АКУСТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ПОДВИЖНЫХ СОПРЯЖЕНИЙ
Ю. А. Кравчук, А. В. Баранов
Алтайский государственный технический университет имени И. И. Ползунова Российская Федерация, 656038, г. Барнаул, просп. Ленина, 46 E-mail: bar_a@mail.ru
Рассмотрены вопросы диагностирования кинематических пар с помощью метода акустической эмиссии. Область возможного применения метода достаточно широка, включая ракетно-космическую отрасль.
Ключевые слова: акустическая эмиссия, кинематическая пара, коэффициент трения, спектральный анализ.
ACUSTIC DIAGNOSTICS OF MOBILE INTERFACES
Yu. A. Kravchuk, A. V. Baranov
Polzunov Altai State Technical University 46, Leni^ Av., Barnaul, 656038, Russian Federation E-mail: bar_a@mail.ru
The paper deals with the diagnosis of kinematic pairs using the acoustic emission method. The area of possible application of the method is rather wide, including the space-rocket industry.
Keywords: acoustic emission, kinematic pair, friction coefficient, spectral analysis.
По статистике самыми уязвимыми элементами тяжелонагруженных механизмов являются подвижные сопряжения их деталей. Изменения внешних и внутренних условий иногда спонтанно приводят к их необратимому повреждению, с последующим цепным нарастающим выходом из строя других частей механизмов. С другой стороны, во многих случаях, катастрофические последствия можно предотвратить, диагностируя проблемные пары трения, заранее выявляя относительно резкие или постепенно нарастающие сопутствующие эффекты ухудшения работы уязвимых мест с последующим, возможно автоматическим, принятием мер по предотвращению опасных явлений. В этих условиях эффективен, развивающийся в последнее время, метод ультразвуковой акустической эмиссии (АЭ).
В настоящей работе представлены результаты амплитудно-частотной акустической диагностики состояния процессов на дискретных пятнах контакта поверхностей при приработке пар трения и режимах наступления заедания, которые могут быть эффективно использованы на практике [1].
Физическая картина генерирования и приема сигналов АЭ при трении шероховатых поверхностей заключается в эпизодическом деформировании контактирующих микронеровностей. Возмущения в виде деформационной волны распространяются по телу пары трения и, в нашем случае, воспринимаются пьезодатчиком, с последующей соответствующей обработкой и регистрацией сигнала (рис. 1).
Связь между фактическим давлением и уровнем амплитуд АЭ непосредственно вытекает из принятой модели генерирования сигналов. С другой стороны, в поверхностном слое возникают не только нормальные, но и сдвиговые деформации, также создающие звуковую волну, однако иначе воспринимаемые датчиком. Принимая во внимание множественность источников АЭ, а также сложную картину интерференции и отражений волн с изменением направления волновой поверхности в работе сделан экспериментально обоснованный вывод о том, что средняя амплитуда (А) будет пропорциональна средней величине максимальных главных нормальных напряжений поверхностного слоя дискретных пятен контакта [2; 3] при этом
А - Рг(1 + f),
где Pr - фактическое давление; f - коэффициент трения единичной фрикционной связи.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1
30
100
200 v,IcГц300
Рис. 1. Амплитудно-частотная характеристика (а) и характерный вид (б) осциллограммы АЭ
(длительность развертки 2-10-4 с)
Таким образом, получая информацию о частоте и амплитуде АЭ, можно фактически мгновенно судить о состоянии процессов на дискретных пятнах контакта.
Для примера рассмотрим кинетику приработки трибосопряжения, сталь-сталь смазываемого пластичной смазкой Литол 24 (рис. 2) и развития заедания (рис. 3). При заедании изменяется также и спектральный состав АЭ (рис. 4).
II
Рис. 2. Зависимость средней амплитуды АИ от времени приработки и внешний вид осциллограмм на соответствующих участках (длит. развертки 2' 10-3 с)
Рис. 3. Осциллограмма, начала, развития (а) и самого процесса (б) заедания
б
а
I
б
а
б
Рис. 4. Относительная средняя амплитуда АЭ (А*) в функции частоты излучения (кГц) при нормальной работе (а) и при заедании (б)
а
В работе дано обоснование полученных результатов и определена область их использования.
Библиографические ссылки
1. Лебедев В. М., Баранов А. В. Акустические исследования работы трибосопряжений, смазываемых пластичными смазочными материалами // Долговечность трущихся деталей машин. М. : Машиностроение, 1988. № 3. С. 234-243.
2. Баранов А. В., Вагнер В. А. Высокочастотная акустическая диагностика работы пар трения // Расчет, диагностика и повышение надежности элементов машин. Барнаул : АГТУ, 2000. № 2. С.87-89.
3. Спектральные и энергетические характеристики акустической эмиссии при трении и износе / М. М. Криштал, Д. Л. Мерсон, А. В. Чугунов // Тяжелое машиностроение. 2007. № 12. С. 14-18.
© Кравчук Ю. А., Баранов А. В., 2016
