№79-12
Інтегральна методика обробки даних для оцінки кінетики руйнування валів
О.О. Богданов1, В.А. Дербаба1, В.М. Рубан1, І.В. Антоненко2
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
2Відокремлений структурний підрозділ «Фаховий коледж ракетно-космічного машинобудування Дніпровського національного університету імені Олеся Гончара», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2024, 79:144–151
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/79.144
АНОТАЦІЯ
Мета. Вдосконалення методики контролю розвитку втомних тріщин у деталях машин, зокрема вала редуктора, на основі використання ультразвукового неруйнівного контролю. Це дозволяє підвищити точність оцінки довговічності та параметрів процесу руйнування, зменшити похибки при обробці експериментальних даних та забезпечити виявлення тріщин на ранніх стадіях розвитку.
Методика. Методи проведення досліджень базувалися на основах теорії механіки руйнування. Дослідження проведено на прикладі вала редуктора, який випробовувався на втому методом симетричного плоского згину за частоти 20 Гц. Для контролю розвитку тріщин використано ультразвуковий дефектоскоп, який дозволяє встановлювати залежність між сигналом від тріщини, її розміром та кількістю циклів навантаження. Обробка даних виконувалась за допомогою інтегральної форми рівняння Періса, що дає можливість уникнути похибок чисельного диференціювання та врахувати параметри процесу руйнування.
Результати. Запропонована методика дозволила виявити тріщини на ранній стадії розвитку в 1,5-3 рази швидше, ніж візуальні методи. Встановлено кількісний зв’язок між амплітудою сигналу та розміром тріщини, що підтверджується експериментальними даними. Обчислені параметри рівняння Періса з використанням методу сполучених градієнтів свідчать про тісний кореляційний зв’язок між коефіцієнтами. Відмінність між розрахунковими та експериментальними оцінками довговічності не перевищує 40%.
Наукова новизна. Розроблено новий підхід до обробки експериментальних даних, що усуває необхідність чисельного диференціювання та інтерполяції точок, що, у свою чергу, знижує похибки при аналізі залежностей між довжиною тріщини та кількістю циклів навантаження. Вперше обґрунтовано використання інтегральної форми рівняння Періса для оцінки параметрів кінетики руйнування валів редукторів, що дозволяє більш точно визначати швидкість росту втомних тріщин. Встановлено кількісну залежність між амплітудою ультразвукового сигналу та розміром тріщини, що дозволяє підвищити достовірність контролю на ранніх стадіях руйнування. Виявлено тісний кореляційний зв’язок між коефіцієнтами рівняння Періса, що підтверджується розрахунками, виконаними методом сполучених градієнтів.
Практична значимість. Запропонована методика дозволяє суттєво підвищити точність контролю втомного руйнування деталей машин і визначення їх довговічності. Виявлення тріщин на ранніх стадіях розвитку забезпечує своєчасне виявлення дефектів, що сприяє підвищенню надійності та безпеки експлуатації обладнання.
Ключові слова: механіка руйнування, втомні тріщини, вал редуктора, неруйнівний контроль, інтегральна методика.
Перелік посилань
1. Долгов, О. М. (2019). Механіка руйнування : підручник. НТУ «Дніпровська політехніка».
2. Березін, Л. М., & Рубанка,М. М. (2018). Розрахунки деталей на надійність та довговічність за критерієм втомленісної міцності. Вісник Київського національного університету технологій та дизайну. Серія : Технічні науки., (5), 56–62. https://doi.org/10.30857/1813-6796.2018.5.6
3. Сусліков, Л.М., & Студеняк, І.П. (2016). Неруйнівні методи контролю: Навчальний посібник. Ужгород: Видавництво УжНУ.
4. Ясній, В. П. (2020). Особливості росту втомних тріщин у псевдопружному NіTі сплаві. Вісник Вінницького політехнічного інституту, (4), 120–124. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2020-151-4-120-124
5. Ясній,П. В., Пиндус, Ю. І., & Фостик, В. Б. (2015). Оцінка мінімальної швидкості росту втомної тріщини після перевантажень розтягуванням-стиском з урахуванням асиметрії циклу навантаження. Опір матеріалів і теорія споруд : наук.- техн. зб. Київ. нац. ун-т буд-ва і архітектури, (94), 231–243.
6. Kravchenko, Yu., & Derbaba,V. (2020). Empirical definition of the shearing angle and chip-edge contact length when cutting.Збірник наукових праць НГУ, 63, 123–133. https://doi.org/10.33271/crpnmu/63.123
7. Троїцький, В. А. (2006). Ультразвуковий контроль: дефектоскопи, нормативні документи, стандарти з УЗК. Київ : Фенікс.
8. Марущак, П. О. (2003). Методика дослідження швидкості росту тріщини і опис кінетичних діаграм руйнування в умовах втоми-повзучості. Вісник Тернопільського національного технічного університету, 8(2), 23–28.
9. Шинкарчук, Н. В., & Кот, В. В. (2022). Визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень ізотропної пластинки з впаяним круглим пружним диском. Міжвузівський збірник наукових праць «Наукові нотатки» за галузями знань «Фізико-математичні науки» та «Технічні науки», (73). https://doi.org/10.36910/775.24153966.2022.73
10. Ориняк, А. І. (2021). Методи розрахунку коефіцієнта інтенсивності напружень з врахуванням геометричної нелінійності та довільної форми тріщини.: Дис. канд. техн. наук : 05.02.09 – динаміка та міцність машин. Київ.
11. Сорочак А. П. (2015). Тріщиностійкість і залишковий ресурс осей колісних пар з урахуванням структурно-механічної неоднорідності. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук: 01.02.04 – механіка деформованого твердого тіла. Тернопіль.
12. Дербаба, В.А., Пацера, С.Т. & Григоренко, В.У. (2022). Особливості механічної обробки зносостійких чавунів. Збірник наукових праць НГУ, 71, 217–230. https://doi.org/10.33271/crpnmu/71.217
13. Дербаба, В.А., Носачов, В.С. & Різо, З.М (2021). Дослідження і удосконалення методики випробувань верстата на геометричну і кінематичну точність.Збірник наукових праць НГУ, 64, 198–212. https://doi.org/10.33271/crpnmu/64.198
