Автоматизированный комплекс для триботехнических испытаний конструкционных материалов и смазочных сред в статическом и динамическом режимах тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

На правах рукописи

Буханченко Сергей Евгеньевич

I

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И СМАЗОЧНЫХ СРЕД В СТАТИЧЕСКОМ И ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМАХ

01.02.06 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск - 2005

Работа выполнена на кафедре "Автоматизация и роботизация в машиностроении" Томского политехнического университета

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Пушкаренко Алексей Борисович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Максименко Андрей Алексеевич

кандидат технических наук, доцент Мель ко в Виктор Иванович

Ведущая организация:

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН г Томск

Защита состоится « 28 » декабря 2005 г. в 15 час. 00 мин на заседании диссертационного Совета Д 212 269 01 при Томском политехническом университете по адресу: 634050, г Томск, пр. Ленина, 30, ТГТУ

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университета по адресу: 634050, г. Томск, ул. Белинского, 53-а.

Автореферат разослан « 24 » ноября 2005 г

Ученый секретарь /

диссертационного совета Д 212.269.01 ~

кандидат технических наук, доцент I Аи^^ Т.Г. Костюченко

г им9!

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Около 85...90% узлов машин выходит из строя из-за износа, а расходы на их восстановление составляют 30. . 40% стоимости новой машины. Переход к более тяжелым и необычным условиям работы машин в сочетании с ростом их стоимости и ответственности выполняемой задачи приводит к необходимости обеспечения высокой надежности

Решение этой проблемы заключается в выявлении резервов повышения долговечности посредством целенаправленного эксперимента При этом эффективность контроля триботехнических характеристик конструкционных материалов и смазочных сред определяется средствами испытаний, позволяющих за короткое время получать оценку показателей трения и изнашивания не только в статических условиях, которые в большинстве случаев не применимы для существующих узлов трения, но и динамических, эмитирующих реальные условия эксплуатации. Вследствие этого одним из важнейших принципов организации и постановки эксперимента является комплексный подход, позволяющий оценивать в совокупности все факторы, влияющие на результаты эксперимента с учетом уже полученных результатов статических испытаний узлов трения.

Однако до сих пор не решена проблема сопоставимости результатов испытаний, полученных при помощи различных средств испытаний на трение и износ, реализующих одни и те же схемы трения. Иногда расхождение достигает 100%. Следовательно, основное требование, предъявляемое к современным триботехническим средствам испытания - это возможность управлять условиями проведения экспериментов для обеспечения максимально возможного подобия (.геометрического, кинематического и динамического) режимов работы реальной машины Такие средства испытания позволят получить, в одних случаях, уточненные данные по триботехническим свойствам для статических режимов работы узла трения, а в других - получить совершенно новые данные, характеризующие поведение конструкционных материалов и смазочных сред в условиях, максимально приближенным к реальным условиям функционирования узлов трения машин

Цель настоящей работы. Создание и исследование автоматизированного ком-атскса дтя триботехнических испытаний конструкционных материалов и смазочных сред в статическом и динамическом режимах Комплекс должен воспроизводить реальные законы нагружения узлов трения с учетом геометрического, кинематического и динамического подобия.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- определение целесообразных принципов физического моделирования триботехнических испытаний с позиции приближения испытаний к реальным условиям эксплуатации узлов трения машин и механизмов;

рос. национальная

библиотека

- определение основных требований, позволяющих обеспечить достоверность и воспроизводимость статических и динамических результатов триботехнических испытаний;

- определение параметров систем автоматизированного комплекса, реализующего режимы испытания, максимально приближенные к реальным условиям эксплуатации узлов трения машин и механизмов;

- разработка и экспериментальная апробация методик совмещенных ускоренных триботехнических испытаний на автоматизированном комплексе в статических и динамических режимах;

- построение и исследование математической модели автоматизированного комплекса, реализующего динамические режимы нагружения узла трения;

- выработка рекомендаций по выбору параметров приводов и систем автоматизированного комплекса для увеличения точности приложения удельной нагрузки на исполнительный орган в требуемом его угловом положении при сохранении требуемого закона изменения угловой скорости на различных режимах нагружения.

Методы исследования. В данной работе использованы методы физического моделирования для экспериментального определения характеристик систем и приводов автоматизированного комплекса, методы теорий электро-и гидропривода, теории автоматического регулирования и управления, а также методы математического моделирования с использованием ЭВМ.

На защиту выносятся:

- схемное решение и конструкция автоматизированного комплекса;

- методика определения триботехнических характеристик на автоматизированном комплексе;

- результаты экспериментальных исследований приводов и систем автоматизированного комплекса;

- результаты теоретическою исследования математической модели автомати-

зированного комплекса

Научная новизна данной диссертационной работы заключается в:

- установлении принципов физического моделирования средств и методик триботехнических испытаний применительно к динамическим условиям работы узлов трения с позиции обеспечения максимальной достоверности и воспроизводимости результатов испытаний;

- разработке и реализации принципиальной схемы автоматизированного комплекса для ускоренного определения триботехнических свойств конструкционных материалов и смазочных сред при их физико-химическом взаимодействии в конкретный момент времени при определенном положении контртела;

- разработке методик определения основных триботехнических свойств материалов при статическом и динамическом режимах испытания на автоматизированном комплексе;

- разработке и исследовании математической модели автоматизированного комплекса.

Практическая ценность. Впервые разработана конструкция автоматизированного комплекса и методика ускоренного определения триботехнических свойств материалов при их физико-химическом взаимодействии в конкретный момент времени при определенном положении контртела, позволяющие за короткое время получать всестороннюю оценку показателей трения и изнашивания. Результаты данной работы были учтены при создании промышленного образца автоматизированного комплекса.

Реализация результатов работы заключается во внедрении промышленного образца автоматизированного комплекса и методики совмещенных ускоренных испытаний материалов в Центре измерения физических и экспериментальных характеристик новых материалов и покрытий научно-исследовательского института ядерной физики, созданного при поддержке Минпромнауки РФ, американского фонда СИЖ и Администрации Томской области. Подписано лицензионное соглашение на право мелкосерийного производства автоматизированного комплекса.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Международных научно-практических симпозиумах Славянтрибо-4 "Трибология и транспорт " и Славянтрибо-5 "Наземная и аэрокосмическая трибология - 2000: проблемы и достижения" (С-Пегербург, 1997, 2000), И-ой и Ш-ей Международных научно-технических конференциях "Динамика систем, механизмов и машин" (Омск, 1997, 1999), VIII-ой Международной научно-технической конференции по динамике и прочности автомобиля (Москва, 2000), У1-ом Международном симпозиуме Ш8УШОТ'02 "Новые достижения в трибологии" (Краков, Польша, 2002), 1Х-ОЙ Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Томск, 2003), а также на Международной научно-практической конференции-выставке "Триботех 2003" (Москва, 2003).

9 Публикации. По материалам данной диссертационной работы опублико-

вано 12 печатных работ и получено 2 патента РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы (115 наименований) и приложения. Работа изложена на 165 страницах машинописного текста и содержит 6 таблиц, 128 рисунков, иллюстраций и фотографий, 4 приложения, 112 формул.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрено состояние проблемы, обоснована ее актуальность, сформулированы цель и задачи исследования, дается краткая аннотация содержания глав и изложены основные положения, выносимые на защиту

В первой главе приводится объяснение отсутствия средств испытаний, реализующих идею распознавания состояния узла трения, которое приводит к появлению проблемы сопоставимости результатов испытаний. Поясняется, что для создания новых и совершенствования уже созданных средств испытаний необходимо выявить и заложить минимум наиболее значимых принципов физического моделирования с позиции обеспечения геометрического, кинематического и динамического подобия реальным узлам трения машин. При его определении рассмотрены критерии, принципы и допущения на основе представления о влиянии на триботехнические характеристики узлов трения, как внешних параметров, так и характера объектов испытаний в начальном состоянии и их адаптационной способности, зависящей от внешних условий.

Установлено, что для получения достоверных результатов необходимо строгое и точное воспроизведение, а также поддержание в процессе испытаний всех контролируемых условий и режимов трения (сухое, граничное, полужидкостное, жидкостное).

Сформулирован и представлен перечень контролируемых параметров, необходимый и достаточный для достижения требуемой степени приближения моделирующих испытаний к реальным условиям работы узлов трения.

На основе литературного обзора выявлены четыре группы факторов, влияющих на триботехнические характеристики узла трения, и установлена категория испытаний. Наиболее привлекательным в соответствии с задачами данной работы является моделирование эксплуатационных режимов трения в лабораторных условиях.

Рассмотрены и проанализированы существующие на сегодня схемы трения. Обоснован выбор, в качестве объекта исследования, схемы трения "вал -колодки" (рис. 1) учитывая возможность воспроизведения на модельном узле трения нагруженного состояния, типа движения, а также температурного режима, имеющего место в натурном узле трения.

Исследование, выполненное в данной главе, позволило определить требования, предъявляемые к приводам и системам автоматизированного комплекса

Установлено, что компьютерное управление, регистрация и обработка данных позволяют с высокой степенью точности исследовать влияние различных факторов на динамические характеристики приводов и систем автоматизированного комплекса.

Рис. 1. Схема трения "вал - колодки "

На основании вышеизложенного сформулированы основные задачи данной диссертационной работы.

Во второй главе рассматривается принципиальная схема и конструкция автоматизированного комплекса для триботехнических испытаний конструкционных материалов и смазочных сред в статических и динамических режимах, конструкции его приводов и систем, устройство и принцип работы датчиков, используемых для регистрации динамических процессов, излагается оригинальная методика испытаний в статическом и динамическом режимах.

Принципиальная схема комплекса представлена на рис. 2, а его внешний вид на рис. 3 Схемные решения и конструкции автоматизированного комплекса и испытательной камеры защищены патентами РФ Опытный образец комплекса разработан автором, установлен и эксплуатируется на кафедре "Автоматизация и роботизация в машиностроении" Томского политехнического университета. Он состоит из следующих основных узлов, приводов и систем: система управления 2, испытательная камера 3, привод вращения контртела 4, система нагружения узла трения 5, система подготовки смазочной среды 6.

Конструкция автоматизированного комплекса реализует схему трения "вал - колодки" и позволяет управлять тремя основными параметрами (скорость вращения контртела 11, усилие нагружения трибосопряжения, температура смазочной среды в испытательной камере 5), а также осуществлять регистрацию семи параметров (угловое положения вала привода вращения 4, усилие нагружение датчиком 32, момент трения датчиком 9, линейный износ 12 и 13 датчиками 33, температуру материала колодки 13 на максимально близком расстоянии к зоне трения датчиком 46, температуру смазочной среды в камере 3 датчиком 47).

На основе анализа, проведенного в первой главе работы, в качестве привода контртела на комплексе использован программно-управляемый электропривод с двигателем постоянного тока (ЭДПТ), структурная схема которого представлена на рис. 4, а диаграмма его работы на рис. 5; в качестве системы нагружения использован гидропривод с элементами пропорционального управления структурная схема которого представлена на рис. 6.

Элементом задания усилия нагружения является дросселирующий гидро-распределигель, который в системе нагружения может быть подключен по двум схемам, представленным на рис. 7. Последняя схема позволяет достигнуть максимальных чувствительности и протяженности линейного участка, характеризующегося отсутствием гистерезиса (рис. 8).

Система подготовки смазочной среды осуществляет ее циркуляцию, фильтрацию и терморегуляцию для поддержания определенной величины температуры в испытательной камере благодаря вынужденному и естественному конвективному теплообмену Показано, что основное количество тепла выделяющегося при трении и поглощаемого смазочной средой и определяется как

I--31-- * V " I

л «Щ'нф

Рис. 2. Принципиальная схема автоматизированного триботехнического комплекса.

Рис. 3. Внешний вид автоматизированного трибо-технического комплекса.

СУ

ПУ УУ —

-а*

ээ

и*

ЭДПТ мэ мэ ИО

Рис. 4. Структурная схема электропривода движения контртела.

М»,Нм

1200 1400 !Ш

Рис. 5. Диаграмма работы ЭДПТ.

ПУДГР

ИЭЭ - источник эл. энергии; ПУ- преобразовательное

устройство; УУ управляющее устройство; МПУ-механическое передаточное устройство; ИО - исполнительный орган; ЭЭ - электроэнергия; СУ - система управления; МЭ -механическая энергия.

1 - продолжительный

режим;

2 - повторно-кратковре-

менный режим;

3 - режим с частыми пусками и торможениями;

4 - зависимость момента

от отношения максимального тока к номинальному.

Рис. 6. Структурная схема гидропривода с цифровым управлением: ПУДГР - программно-управляемый дросселирующий гидрораспределитель; УЭС -усилитель электрических сигналов; ЭМП - электромеханический преобразователь; ГУ- гидравлический усилитель; ИМ- исполнительный механизм.

в полости А, Б

в, Г

Рейс

а 6

Рис. 7. Схемы возможного подключения ДГР.

О =(тср -Т )с г м>£ , (!)

см V п см; см' см

где Т'ср - средняя температура поверхности элементов пары трения',

Тая - температура смазочной среды; см - теплоемкость смазочной среды; Уем - удельный вес смазочной среды; ¿;т - коэффициент, зависящий от типа масляных канавок и расхода смазочной среды и>. Для поддержания требуемой температуры среды в испытательной камеры часть этого тепла 0„ог отводится в окружающую среду в соответствии с законом Ньютона - Рихмана

Й^ЛЛГ.-^К (2)

где Ож - коэффициент теплоотдачи; Sax - площадь поверхности теплообмена; Тю Т^ - температура поверхности контртела и среды.

5 2* 4 Ч

ЗЛО

.«V /

' лАН

\ 41

и »3 V, $

12 14 II 21

Рис. 8. Статические характеристики Рис. 9. Статическая характеристика системы погружения. системы подготовки смазочной среды.

Описана система управления, представляющая собой встраиваемый в машину ЭВМ контроллер, работающий при поддержке специально разработанного автором программного обеспечения. Система позволяет вести одновременное управление параметрами автоматизированного комплекса и съем информации с частотой не менее 80 Гц по каждому из каналов.

Представлено и описано метрологическое обеспечение автоматизированного комплекса, в состав которого входят разработанные и изготовленные автором малоинерционные фотоэлектрические датчики давления и линейного износа, индуктивные датчики положения вала привода вращения контртела и момента трения, датчики температуры.

Изложены разработанные автором методики совмещенных ускоренных статических (рис. 70) и динамических (рис. ¡1) испытаний, позволяющие проследить динамические изменения триботехнических свойств на антифрикционной, противоизносной и противозадирной стадиях.

Подтверждение практичности и универсальности методики триботехнических испытаний на автоматизированном комплексе, обеспечивающей получе-

ние достоверных и воспроизводимых результатов, основывалось исходя из имеющегося набора результатов статических испытаний различных пар трения.

Во-первых, ссылаясь на результаты статических испытаний пар трения (приведены в диссертационной работе), удалось определить требуемые для разработки автоматизированного комплекса параметры основных приводов и систем. Они были получены на основе анализа результатов статических испытаний пар трения на несущую способность (противозадирность).

Во-вторых, используя результаты статических данных, полученных на серийных машинах трения (УМТ-1, СМТ-1), определялась их сопоставимость с результатами испытаний пар трения на автоматизированном комплексе.

Рис. 10. Циклы статическихрежи- Рис. 11. Цикл динамического режима

мое испытании

испытании.

На рис. 12 представлены результаты испытаний пары трения по разработанной методике на автоматизированном комплексе Проанализировав результаты этих испытаний, было установлено, что расхождение составляет 3,5...4,7% (в зависимости от интенсивности изменения нагружения) при соблюдении геометрического, кинематического и динамического подобия при испытаниях по схеме трения "вал - колодки".

Номинальная ллощаль контакта 8=90 мм , Скорость смэльжаиия \/=2 6 м/с Сталь 45 - Сталь 45

10,0 12,6

20 О Н

Рис. 12. Влияния УДП металлов на триботехнические характеристики трибосистемы на всех стадиях эксперимента.

О

о

+ о

СЧ

Ш <1

СА

]

В

г?

3 с з

и N С

. + + +

о о о о

«МММ

а м ы щ

< < < <

И) и м и

I

]

Испытания по разработанным методикам также позволяет определять коэффициент трения не только в момент приложения нагрузки, но и в процессе "приспасабливаемости" узла трения к изменяющимся режимам нагружения. Кроме того, визуально можно определить наиболее интересные для исследователя промежутки испытания для последующего, более детального анализа с использованием специального программного обеспечения.

В третьей главе изложено построение физической (рис. 13) и математической моделей, а также приведена структурная схема автоматизированного комплекса (рис. 14).

Л* Ju0 - моменты инерции ротора ЭДПТ и

исполнительного органа; M,di Met, Мао - моменты: электромагнитный, сопротивления ЭДПТ, сопротивления исполнительного органа; й)}д> ши„ - угловые скорости вращения ЭДПТ

и исполнительного органа; су) - крутильная жесткость упругого элемента

Согласно структурной схеме работа привода вращения исполнительного органа описывается следующей системой дифференциальных уравнений

^ _ и /, ТТ ^t I, 7, _ и и .. t и

at

Mem

Мэд

J a

Юм Cp 0)n, _

Mcm>

Рис. 13. Физическая модель привода вращения контртела.

^ 2 ~ ky\kyiu,л + kyjcyjc^q)^ kytkлуу

dt ~СУ>(РМ +су,<Р«, d<Pm

(3)

, d <Рт I

dt'

dt

-Су,<Рш, -M-

d2V*

dt'

dt

rrl <il(Pua , 1 £ т dp™ , „ Л , V XI T -— + 2£2Г2 —— + cpuo =cp3d+ K2Mm

(4)

dt1 " ' dt где введены следующие обозначения

Л

ft»,

- постоянная времени системы "ЭДПТ-упругий элемент; (ксо3 + куЪ ■ к^ ) - коэффициент затухания колеба-

kyikyi

J

2-Л

ний системы "ЭДПТ - упругий элемент'

-у1 у, - суммарный коэффициент усиления привода главного

1 ~ V ГГТ7 \ движения исполнительного органа;

Vе ^э ку1куЗк?у>/

Рис. 14. Структурная схема автоматизированного триботехнического комплекса.

м..„ .. ....

- постоянная времени системы исполнительный орган -упругим элемент ;

- коэффициент затухания колебаний системы "исполнительный орган -упругий элемент ".

уэ ~ " ио К 1

К2 =--интенсивность изменения момента трения.

Из системы уравнений (4) получены две передаточные функции Первая при срио^О из первого уравнении системы (4)

Ц(*>) = #*-=,, , 5' (5)

и«л ТI Р +2£,Г)/> + 1 характеризует изменение угловой скорости ЭДГГГ фэд от поданного напряжения на вход системы управления ивх1 при отсутствии угла поворота исполнительного органа Фио.

Вторая передаточная функция при фэдМ) из второго уравнении

^ Т^ р Т2 р + \

характеризует изменение фио от момента трения М^ на исполнительном органе при отсутствии угла поворота вала ЭДГГГ.

Для автоматизированного комплекса было произведено экспериментальное определение собственной частоты колебаний системы "ЭДПТ - упругий элемент", которая составила 28 Гц. Таким образом, удалось определить постоянную времени Т, =0,0357 с и произведение коэффициентов ку1, ку1, Ц,уэ. Собственная частота колебаний системы "упругий элемент - исполнительный орган" составляет 125Гц, при этом постоянная времени Т2=0,008с.

То есть, привод главного движения исполнительного органа состоит из низкочастотной и высоко частотной частей. Причем на высокочастотную часть воздействует усилие нормального нагружения, в результате которого возникает некоторый момент трения. Величина этого момента (в данном случае он является демпфирующим) может изменяться от 0... 5,2 Нм и зависит от режима трения, усилия нормального нагружения, скорости скольжения и т.д.

В четвертой главе теоретически исследована математическая модель автоматизированного комплекса при помощи ЭВМ на различных режимах нагружения узла трения (рис 15).

На рис. 16 видно, что введение обратной связи по углу закручивания упругого элемента позволяет обеспечить постоянство и стабильность поддержания программно-заданного закона изменения угловой скорости вращения вала ЭДГГГ, соответственно позволяет обеспечить точность его угла поворота.

Однако для обеспечения постоянства и стабильности угловой скорости вращения исполнительного органа, а соответственно и его угла поворота этого введения достаточно только при отсутствии нагрузки. При приложении нагрузки дополнительно необходимо значительно увеличить жесткость упругого элемента (рис. 17). Это требует установить на автоматизированном комплексе более чувствительное измерительное оборудование для измерения угла закручивания упругого элемента.

Исследование частотных характеристик автоматизированного комплекса показало, что ее вид изменяется при изменении одного из управляемых параметров (рис. 18). Гораздо большее и непредсказуемое влияние на изменение частотной характеристики автоматизированного комплекса оказывает изменение нагрузки.

С точки зрения увеличения частотного диапазона работы автоматизированного комплекса было исследовано влияние степени демпфирования ЭДГГГ и исполнительного органа (поскольку собственные частоты систем "ЭДПТ - упругий элемент " и "упругий элемент - исполнительный орган " существенно отличаются). Оказалось, что увеличение демпфирования этих узлов приводит к существенному расширению частотного диапазона (рис. 19).

Таким образом, для воспроизведении каких-либо режимов нагружения на автоматизированном комплексе требуется изначально определить возможные частотные диапазоны его работы путем моделирования конкретной конструкции комплекса при помощи ЭВМ.

С учетом вышеизложенного был разработан и внедрен промышленный образец автоматизированного триботехнического комплекса для триботехни-ческих испытаний конструкционных материалов и смазочных сред в статическом и динамическом режимах. Данный комплекс установлен в Центре измерения физических и экспериментальных характеристик новых материалов и покрытий научно-исследовательского института ядерной физики г. Томск. С научно-исследовательским институтом ядерной физики подписано лицензионное соглашение на право мелкосерийного производства комплекса.

В заключении приведены общие результаты диссертационной работы.

Рис. 15. Исследованные схемы нагружения.

игл Л "ТГ\ ^ Л /

л! ( У V V у V К/ V

нГ? V «•а.«**« \ / \ «А Г ик А а^Д А ""4«1-в 1« 4я1«Л 1Л о«1'И 3

пег л

ье 5»

дг»л нг; л

-аа яэ

-лп* та.

Рис. 16. Вчияния обратной связи по углу закручивания упругого элемента (режим заданной переменной угловой скорости при постоянной нагрузке на исполнительный орган).

■—' Л А ■ЛЦ Ц М М 1\ 11 1 Ш ■Г**«» ^ ХЛЛУ ТДТ . » ; 1 , ^АА/З У _У -V ■ : 1 » 1 • Л Л А ^ДЛЛ [ V г А д ъ

!? I.' У и и 1У V1 \1 у У\ШЙ У У У

41(*в 14 4ai-e.it ом 2 =9« я 4 _____ к

«¿а «по

а?\а негл

75 75 150

ЭЯ 23

29 ЭЯ

-ал за 1«в

7Я Ж5В

__ -яг мгаж

Ы< 7Ь Йвв М-1М м и»-«.ее» 1 п! в.НЗв 1 МЫМ в* »-«•пв о .■<*• 1п2«е ею а* «-9« ее* км =-75 вВв •(£•3 вОв |

"А А А

М А т Д7 ! != П ¡1 :: М !

¿У у1 1 \1 \1 \1 \i\i\! шш

<|(Н|.ЭВ вк1>19! * «>.1 Ч

"г?! ■гз омЯ 1

эв 31

-»3 75

■лпх игах

Рис. 17. Влияние соотношения потерь на трение в исполнительном органе и жесткости упругого элемента (режим заданной постоянной угловой скорости при переменной нагрузке на исполнительный орган).

м1-ъ 4?7 , кя-о еео мя2=15 915 I «,11-в 5О0 1п2-0 050 мГ9=50.Мв | »12-0 500

кк-1 ООО

и»=а.ввв

км-в ПОв

Ок/ОК!:! 1

Рис. 18. Частотные характеристики автоматизированного комплекса при различных законах погружения.

1=ЪМ.ИМ»

4л! ЭвО

о=тав ов 1п2-о п«;п

ЪЧ 32У

«11 Ю ООО

а 1 г - ш и не

кк=1 пав "иЯЯВ мв |г>1=П ЭВО О^ГМ» оо 1п2~0 ОБО аоп »•»2=1Е 9 1В вМ ам а(1=Л.Бвв »12 ~О *=нга .ввм 0к1/№»1ла 6

в 91 в 1 1 в 1'ШИ1

кк-1 Н1М) ■па Ж «всбв.вВЯ 1.|1 и ЗИП 1п2-0 вГП ш ОП«1 и ь^и "мГО-«« .«ми яГа-Б ВМ »11 |0 1Л» 8385.КЯ..,

Рис. 19. Изменение частотной характеристики при введении постоянного демпфирования

ЭДПТ и исполнительного органа.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

I Установлены основные принципы физического моделирования статических и динамических режимов нагружения узлов трения с учетом геометрического, кинематического и динамического подобия.

2. Определены основных требований, позволяющих обеспечить достоверность и воспроизводимость результатов триботехнических испытаний.

3. Обоснован выбор схемы трения "вал - колодки" в качестве исследуемого узла трения на автоматизированном комплексе

4. Определены и реализованы в конструктивном исполнении комплекса требуемые параметры его приводов и систем с учетом возможности воспроизведения динамических режимов нагружения исходя из экспериментально полученных результатов испытаний трибосопряжений по схеме трения "вал - колодки" на универсальных машинах трения УМТ-1 и СМТ-1

5. Проведен анализ и обоснован выбор метрологического обеспечения автоматизированного комплекса с позиций его применимости для реализации динамических режимов нагружения узла трения.

6. Впервые создана работоспособная конструкция автоматизированного комплекса для испытания трибосопряжений в статических и динамических режимах, схемное решение которого подтверждено двумя патентами РФ.

7. Определены статические и динамические параметры приводов и систем созданного автоматизированного комплекса.

8. На основании проведенных статических испытаний пар трения подтверждена сопоставимость получаемых результатов триботехнических испытаний на автоматизированном комплексе с результатами, полученных на универсальных машинах трения УМТ-1 и СМТ-1.

9. Впервые разработана методика проведения совмещенных ускоренных испытаний на различных режимах нагружения трибосопряжения.

10 Апробация методики показала ее практичность и универсальность как для статических, так и для динамических режимов нагружения пар трения.

II Разработаны и описаны физическая и математическая модели автоматизированного комплекса с учетом возможности воспроизведения динамических режимов нагружения исполнительного органа при сохранении требуемого закона изменения его угловой скорости вращения

12 Выявлено, что привод главного движения исполнительного органа состоит из низкочастотной и высокочастотной частей При этом высокочастотная часть подвергается переменному демпфированию в результате возникновения момента трения в трибосопряжении

13. Разработана компьютерная программа для исследования математической модели автоматизированного комплекса на ЭВМ.

14. Установлено, что введение обратной связи по углу закручивания упругого элемента позволяет обеспечить постоянство и стабильность поддержания

программно-заданного закона изменения угловой скорости вращения вала ЭДПТ, соответственно позволяет обеспечить точность его угла поворота.

15. Выявлено, что обеспечить постоянство и стабильность угловой скорости вращения исполнительного органа, а соответственно и его угла поворота, путем введения обратной связи по углу закручивания упругого элемента возможно только при отсутствии нагрузки. В противном случае необходимо увеличить жесткость упругого элемента. Однако это потребует, в свою очередь, установить на комплексе более чувствительное метрологическое обеспечение для измерения угла закручивания упругого элемента

16. Установлено, что частотные характеристики существенно изменяются при незначительном изменении одного из управляемых параметров. Показано, что значительно большее и непредсказуемое влияние на изменение частотной характеристики комплекса оказывает приложение нормальной нагрузки.

17. Обосновано, что для воспроизведения каких-либо режимов нагружения требуется изначально определить возможные частотные диапазоны путем моделирования конкретной конструкции комплекса при помощи ЭВМ.

18. Полученные результаты теоретических исследований математической модели учтены при разработке и создании промышленного образца автоматизированного триботехнического комплекса.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1 Буханченко С.Е., Ларионов С.А., Пушкаренко А.Б. Автоматизированный комплекс для испытания трибосопряжений в статическом и динамическом режиме И Труды десятой научной конференции. - Юрга: ТПУ, 1997. С. 126.

2. Буханченко С.Е, Пушкаренко А.Б. Испытание пар трения при нестационарном нагружении для оптимизации параметров смазок трибомеханизмов II Материалы Международного научно-практического симпозиума Славянтрибо-4 "Трибология и транспорт". - С-Петербург: РГАТА, 1997. Кн. 4. - С. 68.

3. Буханченко С.Е, Ларионов СА, Пушкаренко АБ Автоматизированный комплекс для испытания трибосопряжений в статическом и динамическом режимах II Материалы П Международной научно-технической конференции "Динамика систем, механизмов и машин". - Омск: ОмГТУ, 1997. Кн 3. - С. 16.

4. Амепюв К А, Буханченко С.Е, Ларионов СА, Терехов А Л. Пути совершенствования специализированных комплексов для испытания модельных трибосопряжений на трение и износ в условиях, максимально приближенных к реальным Н Научно-технический журнал "Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета". - Томск ТГАСУД>1,1999. - С. 167-175.

5. Буханченко С.Е., Ларионов С.А.Пути совершенствования специализированных комплексов для испытания модельных трибосопряжений в условиях максимально приближенных к эксплуатации II Научно-технический электронный журнал «Трение, износ, смазка». - С-Петербург: НПК «ВМП-АВТО», Том 1, № 3, 1999.

o-^4 7 9 b

6. Буханченко С.Е., Ларионов СЛ., TlvumnnihiiAr i'C мт-.ж.-----------

трения "40Х (РКС 38) - Сталь 4. жимах в модифицированных смазо

научно-техническая конференция i РНБ Русский фонд Тезисы докладов. - Москва: МАМР

7. Буханченко С.Е., Ларионов С.А., 9ПП^-4

сопряжений на трение и износ в у -

реальным II Материалы Между на] 26275

зиума Славянгрибо-5. "Наземная i проблемы и достижения". - C-ITerej.

8. Буханченко С.Е., Пушкаренко А.Б. Исследование пар трения "бронза-сталь ", "керамика-сталь " в условиях динамического погружения // Материалы Международного научно-практического симпозиума Славянтрибо-5. "Наземная и аэрокосмическая трибология - 2000: проблемы и достижения". - С-Пегербург: РГАТА, 2000. - С. 97-98.

9. Буханченко С.Е., Пушкаренко А.Б Специализированные стенды и комплексы для испытания модельных трибосопряжений на трение и износ II Механика и машиностроение: Сборник трудов. - Томск: ТПУ, 2000. - С. 186-191.

10. Bukhanchenko S.E., Pushkarenko A.B. Research of Friction Pairs in Conditions Dynamic Loading II New Achievements in Tribology. Materials of 6th International Symposium INSYCONT02. - Cracow, Poland, 2002. - 7-18 pp.

11. Буханченко C.E., Мартюшев H.B., Пушкаренко А.Б. Датчик крутящего момента // Современные техника и технологии. Материалы IX Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск: ТПУ, 2003. - С. 222-224.

12 .Буханченко С.Е., Пушкаренко А.Б. Технические и компьютерные средства реализации динамических режимов работы пар трения II Материалы Международной научно-практической конференции " Триботех 2003". -Москва: Глобал Экспо, 2003. - С. 29-30.

13. Буханченко С.Е., Ларионов СЛ., Пушкаренко А.Б Испытательная камера машины трения //Патент РФ № 2163013. Опубл. 10 02.01.,Бюл №4.

14. Буханченко С.Е., Ларионов СЛ., Пушкаренко АБ Автоматизированный комплекс для испытания трибосопряжений на трение и износ в статическом и динамическом режимах // Патент РФ № 2165077. Опубл. 10.04.01, Бюл. № 10.

<

Подписано к печати 23.11.2005 г. Формат 60x84/16. Бумага ксероксная. Плоская печать. Тираж 100 экз.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРИНЦИПЫ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И АНАЛИЗ СРЕДСТВ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И СМАЗОЧНЫХ СРЕД

1.1. Методические приемы физического моделирования триботехнических испытаний.

1.1.1. Основные триботехнические свойства, их критерии и показатели.

1.1.2. Критерии физического моделирования.

1.1.3. Принципы и допущения физического моделирования

1.1.4. Основные требования и методические приемы повышения достоверности и воспроизводимости результатов испытаний.

1.2.Анализ схем и конструкций средств триботехнических испытаний.

1.2.1. Принципы построения и работы средств испытаний.

1.2.2. Испытательные камеры

1.2.3. Приводы главного движения контртела.

1.2.4. Системы нагружения испытуемого трибосопряжешш

1.2.5. Системы циркуляции, фильтрации и терморегуляции испытуемой смазочной среды.

1.2.6. Системы управления.

1.2.7. Метрологическое обеспечение.

1.3. Задачи настоящей диссертационной работы. . 54 Выводы по главе.

2. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА И МЕТОДИК ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И СМАЗОЧНЫХ СРЕД В СТАТИЧЕСКОМ И ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМАХ.

2.1. Обоснование принципиальной схемы и разработка конструкции автоматизированного комплекса.

2.1.1. Испытательная камера.

2Л.2. Привод главного движения контртела

2.1.3. Система нагружения испытуемого трибосопряжения

2.1.4. Система циркуляцииf фильтрации и терморегуляции смазочной среды

2.1.5. Система управления.

2.1.6. Метрологическое обеспечение. . S

2.2.Принцип действия автоматизированного комплекса.

2.3.Методика проведения триботехнических испытаний на автоматизированном комплексе в статическом и динамическом режимах

2.3.1. Статический режим нагружен ия.

2.3.2. Динамический режим погружения.

2.3.3. Анали:.'результатов статических испытаний и апробация методики триботехнических испытаний на автоматизированном комплексе.

Выводы по главе.

3. ОПИСАНИЕ ДИНАМИКИ И ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ФИЗИЧЕСКОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА

3.1.Математическая модель и исследование привода главного движения.

3.2.Математическая модель и исследование системы нагружения . 115 Выводы по главе.

4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА.

4.1. Исследование работы системы "ЭДПТ—упругий элемент''''.

4.2. Исследование работы системы "упругий элемент-исполнительный орган".

43. Исследование частотных характеристик.

Выводы по главе.

Проблемы трения и износа исследуются уже на протяжении нескольких столетий. В последние годы внимание к ним заметно возросло в связи с интенсификацией производственных процессов, опасностью энергетического кризиса и истощением материальных ресурсов [7, 11, 14, 22, 38, 50, 57, 59]. Значительный вклад в решение этих проблем внесли советские ученые (Крагель-ский И. ВХрущев М. Л/., Чичинадзе A. B.f Кершенбаум В. С., Гаркунов Д. //., Кузнецов В.Д.у Ребиндер И А., Решето в Д. //., Свириденок А. П., Буше Н. А., Виноградов Ю. М., Буяновский И. А., Браун Э. Д., Гинзбург А. Г.).

Сегодня возрастающий интерес к изучению трения в узлах техники определяется двумя важными тенденциями: во-первых, стремлением к упрощению или даже отказу от ряда традиционных механических систем с соответствующим уменьшением числа узлов трения в их конструкции и, во-вторых, непрерывным повышением требований к машинам и механизмам [26].

Первая тенденция отчетливо проявляется в отказе от механических систем, например при распределении энергии, вырабатываемой первичным двигателем, а также при регулировании режима работы машин и механизмов.

Вторая тенденция обусловлена главным образом расширением области применения машин, а также стремлением всячески повысить их эффективность и надежность. Интенсивный переход к более тяжелым и необычным условиям эксплуатации технических устройств в сочетании с ростом их стоимости и ответственности выполняемой задачи неизбежно приводит к ситуации, когда новая машина, работая в напряженных и малоизученных условиях, должны, тем не менее, обеспечить исключительно высокую надежность.

Это в полной мере относится к узлам трения, поскольку 85.90% всех деталей машин выходит из строя из-за износа [42, 71], а расходы на их восстановление огромны, причем они ежегодно возрастают и составляют 30.40% стоимости новой машины [72].

Проблема надежности и долговечности машин может решаться двумя путями [50]. Первый состоит в установлении факторов, способствующих износу, выявлении важнейших из них и разработке мер по уменьшению их влияния. Этот путь наиболее сложен, так как нельзя предвидеть и учесть всех тех условий, в которых будет эксплуатироваться машина. "Аргументы, от которых зависит износ, случайны. При этом возможны любые сочетания аргументов. нет никакой возможности предсказать, как будет развиваться процесс изнашивания в каждом отдельном случае. И не потому, что мы этого сегодня еще не умеем, а потому, что это в принципе невозможно" [27].

Опираясь на теорию Крагельского И. В., можно решить проблему отработки новых машин на долговечность, используя второй путь, который состоит в более полном выявлении возможных резервов повышения долговечности и выборе эффективных из них посредством целенаправленного эксперимента. Здесь эффективность контроля триботехнических характеристик определяется применением средств, методов и методик, позволяющих за короткое время получать всестороннюю оценку показателей трения и изнашивания не только в статических условиях, которые в большинстве случаев не применимы для существующих узлов трения, но и динамических, эмитирующих реальные условия эксплуатации. Вследствие этого одним из важнейших принципов организации и постановки эксперимента является комплексный подход, позволяющий оценивать в совокупности все факторы, влияющие на результаты эксперимента с учетом уже полученных результатов.

Однако необходимо помнить, что на сегодняшний день до сих пор не решена проблема сопоставимости результатов испытаний, полученных при помощи различных средств испытаний на трение и износ, реализующих одни и те же схемы трения. Иногда расхождение может достигать 100%, что превращает результаты испытаний в заведомо ложную информацию.

Следовательно, основное требование, предъявляемое к современным триботехническим средствам испытания — это возможность управлять условиями проведения экспериментов для обеспечения максимально возможного подобия {геометрического, кинематического it динамическое) режимов работы реальной машины. Такие средства испытания позволят получить, в одних случаях, уточненные данные по триботехническим свойствам для статических режимов работы узла трения, а в других — получить совершенно новые данные, характеризующие поведение конструкционных материалов и смазочных сред в условиях, максимально приближенным к реальным.

Из вышеизложенного следует, что оптимально организованный цикл лабораторных испытаний с использованием современного исследовательского оборудования, позволяющего моделировать условия работы конкретных пар трения, не только ускоряет исследовательский процесс, но и позволяет получать значительный экономический эффект.

Целью настоящей работы является создание и исследование автоматизированного комплекса для триботехнических испытаний конструкционных материалов и смазочных сред в статическом и динамическом режимах. На комплексе должны воспроизводиться законы функционирования реальных узлов трения с учетом геометрического, кинематического и динамического подобия.

Диссертация состоит из: введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложения.

Во введении отмечается необходимость в создании триботехнических средств испытания конструкционных материалов и смазочных сред, обладающих высокой сопоставимостью результатов испытаний и способных воспроизводить реальные условия функционирования пар трения машин (<статические и динамические) с целью повышения их надежности и долговечности.

В первой главе описаны основные триботехнические свойства, их критерии и показатели. Приведен анализ принципов физического моделирования с точки зрения получения максимальной точности воспроизведения результатов испытаний на разных режимах. Также здесь произведен анализ принципиальных схем и принципов построения существующих средств испытаний. Особое внимание уделено анализу метрологического обеспечения. Формулируются задачи настоящей работы.

Во второй главе обоснована принципиальная схема и конструкция ЛУГ для триботехнических испытаний конструкционных материалов и смазочных сред в статическом и динамическом режимах, описывается принцип его действия. Описана разработанная методика и результаты проведения триботехнических испытаний в статическом и динамическом режимах, позволяющая определять основные триботехнические свойства непрерывно за один цикл испытания.

В третьег! главе разработаны и описаны физическая и математическая модели АК, отображающие динамику его работы на различных режимах на-гружения исполнительного органа.

В четвертой главе выполнено теоретическое исследование математической модели АК с точки зрения возможности увеличения точности приложения нагрузки на исполнительный орган в требуемом его угловом положении при сохранении требуемого закона изменения угловой скорости вращения. Предложены соответствующие рекомендации.

В заключении приведены общие результаты выполненной работы.

В приложении приводятся копии патентов РФ на автоматизированный комплекс и рабочей камеры машины трения, тексты программ для моделирования режимов работы АК на ЭВМ, акт о внедрении АК в Центре исследования новых материалов и покрытий ФГНУ НИИ ЯФ и копия лицензионного соглашения с ФГНУ НИИ ЯФ на право производства и оказание услуг на А К.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- схемное решение и конструкция АК для триботехнических испытаний конструкционных материалов и смазочных сред в статическом и динамическом режимах;

- методика определения основных триботехнических характеристик конструкционных материалов и смазочных сред в статическом и динамическом режимах на АК;

- физическая и математическая модели АК;

- результаты теоретического исследования математической модели АК.

В дальнейшем в работе используются следующие основные обозначения:

Тпер — пересчетное значение температуры окружающей среды, К;

Тф0 — фактическое значение температуры окружающей среды, К.; со)д —угловая скорость вала ЭДПТ', рад/с;

I— сила тока в цепи якоря, А;

R„ — полное сопротивление якорной цепи, Ом;

Rd — добавочное сопротивление в цепи якоря, Ом; к — конструктивный коэффициент ЭДПТ;

Ф—магнитный поток ЭДПТ, Во;

М1б — вращающий момент ЭДПТ, Нм;

Roe —общее сопротивление статарной цепи, Ом;

Re — внутреннее сопротивление статорной, Ом;

Ue — внутренне напряжение в статоре, В;

Vq — исходный объем рабочей жидкости,

Ртах> Рраб—максимальное и рабочее давления в системе погружения, Па;

Рсж — коэффициент сжимаемости рабочей жидкости, Па'1;

Vf, Va — объемы соответственно рабочей жидкости и воздуха в системе нагружения при атмосферном давлении Ра, м3; Pt — давление рабочей жидкости в системе нагружения в некоторый момент времени, Па; Рсис—давление в системе, Па;

РС1 — давление в сливной магистрали системы нагружения. Па; fit /2 — площади левого и правого рабочих окон дросселирующего гидрораспределителя СКЗ-211, м2; Рп1, Рн2 — давления настройки подпорного клапана в системе нагружения, Па; fyp — площадь уравновешивающего дросселя, м2:

Uраб—рабочее напряжение на дросселирующем гидрораспределителе

СКЗ-211 для линейной зоны, В; игр — напряжение на дросселирующем гидрораспределителе СКЗ-211, В; Qatc ~ расход рабочей жидкости в системе, м3/с; QK1 — расход смазочной среды через клапан, м3/с; Окл.0 — начальный расход смазочной среды через клапан, м3/с;

Qcuc.o — начальный расход рабочей жидкости в системе, м3/с;

Pcuc.0 ~ начальное давление в системе, Па;

Рщ.0 — начальное давление настройки клапана, Па; fK1 — площадь дросселирующего отверстия в клапане системы циркулящш, фильтрации и терморегуляции, м2\ Тем — температура смазочной среды, поступающей в камеру трения, К; Сем — теплоемкость испытуемой смазочной среды, Дш/К; Гам —удельный вес испытуемой смазочной среды, Н/м3; w —расход испытуемой смазочной среды, м3/с; Fmp— сила трения, Н;

SK — номинальная площадь контакта элементов пары трения, м2; Акт, кал — теплопроводность материалов контртела и колодки, Вт/м2-К; Ккт, k*i ~ коэффициент теплопроводности материалов контртела и колодки; сТкт, кол~ коэффициенты теплоотдачи материала контртела и материала колодки, Вт/м2-К; и — периметр теплоотдающей поверхности, м; сст — коэффициент теплоотдачи, Вт/м2-К;

Sox—плогцадь поверхности, на которой происходит теплообмен, м2; Тю Тер — температура поверхности контртела и испытуемой среды, К; г— время охлаждения, с;

С — коэффициент, учитывающий условия обтекания пары трения испытуемой смазочной средой; т, п, у — степенные показатели;

1Х—характерный размер по направлению течения испытуемой среды, м; Лср—коэффш(иент теплопроводности испытуемой смазочной среды, Вт/м -К; V- кинематический коэффициент вязкости испытуемой среды, м2/с; и„ — скорость потока, м/с;

Рр — коэффициент объемного расширения смазочной среды, L/K; Gyf6 — модуль упругости на сдвиг, Па;

Мкр — крутящий момент на исполнительном органе, Нм; е— расстояние центра тяжести от оси упругого элемента, м; г — прогиб упругого элемента под действием центробежной силы, .и;. ту)—масса упругого элемента, кг; сОуу —угловая скорость вращения упругого элемента, рад/с; у— прогиб вала в среднем сечении под действием единичной силы, м/Н; S- коэффициент учета демпфирующих сил; G} ) — вес упругого элемента, Н;

Eyj — модуль упругости материала упругого элемента, Па; Jyj — момент инерции поперечного сечения упруго элемента, м4; Гуу —радиус поперечного сечения упругого элемента, м; Птах — максимальная рабочая скорость вращения, с1; Е&—максимальная деформация, рад;

Eg — деформация при наибольшей ширине петли гистерезиса, рад.

Snp — площадь поперечного сечения проводника, м2;

Рэд —мощность на валу ЭДПТ, Вт;

Рио — мощность на исполнительном органе, Вт;

АР — потери мощности в механических звеньях, Вт;

Неуказанные в основных обозначениях величины пояснены в тексте.

Выводы по главе

1. Разработана компьютерная программа для исследования математической модели автомг.газированного комплекса на ЭВМ.

2. Показано, что введение обратной связи по углу закручивания упругого элемента позволяет на всех режимах нагружения обеспечить постоянство и стабильность тоддержания программно-заданного закона изменения угловой скорости вращения вала электродвигателя постоянного тока и, соответственно, позволяет обеспечить точность его угла поворота.

3. Установлено, что обеспечить постоянство и стабильность угловой скорости вращения исполнительного органа, а соответственно и его угла поворота, путем введения обратной связи по углу закручивания упругого элемента возмож] ю только при отсутствии нагрузки.

4. Определено, что для обеспечения постоянства и стабильности угловой скорости вращения исполнительного органа, а соответственно и его угла поворота, требуется значительно увеличить жесткость упругого элемента. Это потребуем', в свою очередь, установить на автоматизированном комплексе более чувствительное метрологическое обеспечение для измерения угла закручивания упругого элемента.

5. Установлено, что частотные характеристики существенно изменяются при незначительном изменении одного из управляемых параметров. Выявлено гораздо большее и непредсказуемое влияние на изменение частотной характеристики автоматизированного комплекса приложение нагрузки.

6. Показано, что для воспроизведении каких-либо режимов нагружения на автоматизированном комплексе требуется изначально определить возможные частотные диапазоны путем моделирования конкретной конструкции комплекса при помощи ЭВМ.

144

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Сформулированы основные принципы физического моделирования триботехнических исг.ытаний с позиции приближения испытаний к реальным условиям эксплуатации узлов трения.

2. Определены ос новные требования, позволяющие обеспечить достоверность и воспроизводимость статических и динамических результатов триботехнических испытаний на автоматизированном триботехническом комплексе.

3. Определены и реализованы в конструкции созданного автоматизированного комплекса требуемые параметры его приводов и систем с учетом возможности реализаци л динамических режимов нагружения трибосопряжения.

4. Разработана и апробирована методика проведения совмещенных ускоренных триботехнических испытаний на автоматизированном комплексе в статических и динамических режимах.

5. Построены физическая и математическая модели автоматизированного комплекса с учетом возможности реализации динамических режимов нагружения узла трешш.

6. Теоретически исследована математическая модель автоматизированного комплекса с то1 ки зрения определения возможности увеличения точности воспроизведешь требуемого закона нагружения исполнительного органа в его определенном угловом положении при сохранении требуемого закона изменения угловой скорости вращения.

7. Полученные результаты теоретических исследований математической модели автоматизированного комплекса были учтены при разработке и создании основных приводов, узлов и систем промышленного образца автоматизированного kon плекса, внедренного в Центре измерения физических и экспериментальных характеристик новых материалов и покрытий научно-исследовательского института ядерной физики, созданного при поддержке Минпромнауки ?Ф, американского фонда CRDF и Администрации Томской области.

1. Алексеев Г. Ф.

2. О трении и износе фрикционных пар при вибрационных нагрузках. — В кн.: Теоретические и прикладные задачи трения, износа и смазки машин. М.: Наука, 1982, е.*-16.2. Анурьев В. И.

3. Справочник конструктора-машиностроителя. Т. 1. — М.: Машиностроение, 1978.-728 е., ил.3. Башта Т. М.

4. Машиностроительная гидравлика. — М.: МАШГИЗ, 1963. — 696 е., ил.4. ВикуловаМ.Д.

5. Методическое руководство по петрографо-минерсшогическому изучению глин. — М.: Госгеолтехиздат, 1977. — 448 с.5. Волчок Л. Я.

6. Методы измерения в двигателях внутреннего сгорания. — М.: Машгиз, 1955.6. Ваванов В. В.

7. Улучшение эксглуатационных свойств автомобильных смазок с помощью противоизносных и противозадирных присадок. — Дис. канд. техн. Наук. — М. 1979.- 182 с.

8. Гаркунов Д. Н. Триботехника. — М.: Машиностроение, 1985. — 424 е., ил.8. Гмошинский В. Г.

9. Инженерное прогнозирование. — М.: Энергоиздат, 1982. — 208 е., ил.9. Егорова К А.

10. Нефтехимия. 1976. Т. 14, №5. - с. 785-788. ЮЖаверзин С. В.

11. Курсовое и дит омное проектирование по гидроприводу самоходных машин: Учеб. пособие. -- Красноярск: ПИК "Офсет", 1997.- 384 с. 11 .Карасик И. И.

12. Методы триботехнических испытаний в национальных стандартах стран мира. /Под ред. проф. В. С. Кершенбаума.—М.: "Наука и техника", 1993.—328 е., ил.12.Кац С. М.

13. Балансирные динамометры для измерения вращающего момента. — М.: Гос-энергоиздат, 1962. \З.Комбалов В. С.

14. Оценка триботехнических свойств контактирующих поверхностей. — М.: Наука, 1983. — 136 е., ил. 14 Жостецкий Б. И.

15. Трение, смазка и износ в машинах. — Киев: Техника, 1970. — 395 с. 15.Крагельский И. В.

16. Трение и износ. — М.: Машиностроение, 1968. ХвЛарионов С. А.

17. Исследование характеристик роторных насосов: Методическое указание. -Томск: ТГАСА, 1996. 19с., ил. 17 .Москаленко В. В.

18. Автоматизированный электропривод: Учебник для вузов. — М.: Энерго-атомиздат, 1986. 416 е., ил. 18.Немировский А. И.

19. Исследование возможности применения графо-аналитического метода для анализа нелинейных процессов и синтеза следящих гидромеханизмов. Диссертация Fa соискание ученой степени канд. техн. Наук, Томск, 1965. 19.Орлов П. И.

20. Основы конструирования. В 2-х книгах. Кн. 2. М.: Машиностроение, 1988.-544 е.: ил. 20 .Поляков Н. И.

21. Микроскопы. .Т.: Машиностроение, 1989. — 511 с. 21.Попов Д. П.

22. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: Учебник для вузов по специальностям "Гидроавтоматика и гидропривод" и "Гидравлические машины и средств автоматики". — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1987. -464 е., ил.22.Порохов В. С.

23. Трибологическт методы испытания масел и присадок. — М.: Машиностроение, 1983. — 183 е., ил.23.Саркисян Р. Г.

24. Измерение вращающих моментов электрических микромашин. — М. ЦНИИТЭИ приборостроения, 1970. — 92 е., ил.24.Свешников В. К.

25. Станочные гидроприводы: Справочник. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1995. — 448 е.: ил.25. Семенов А.П.

26. Метод оценки противозадирных свойств при трении без смазки. — В кн. Методы испытачия на изнашивание. М.: Изд-во АН СССР, 1962. с. 63-72.26.Силин А. А.

27. Трение и его ро:,ь в развитии техники. — М: Наука, 1983. — 176 е., ил.27.Тартаковский Я. Б.

28. О некоторых неправильных взглядах на процесс изнашивания деталей машин. — "Стандарты и качество", 1966, №6, с. 21 -26. 2S.Тененбаум М. М.

29. Сопротивление сбразивному изнашиванию.—М.: Машиностроение, 1975. — 271 с.29.Туричин А. М.

30. Электрические измерения неэлектрических величин. — М.: Энергия, 1966.30.Фролов Л. Б.

31. Измерение крутящего момента. — М.: Энергия, 1967. — 120 е., ил. 31 .Хохлов В. А.

32. Электрогидравлический следящий привод. — М.: Наука, 1966. ЪЦХохлов В. М.

33. Расчет площадей контакта, допускаемых напряжений, износа и износо стойких деталей машин'. Монография. — Брянск, БГТУ, 1999.— 104 е., ил. ЪЪ.Цейтлин Я. М.

34. Упругие кинематические устройства. — JL: Машиностроение, 1972. — 296 е., ил.

35. Арутюнян Н. Л'., Абрамян Б. J1.

36. Кручение упругих тел. — Л.: Лениздат, 1963. — 688 е., ил. Ъ5.Благодарный В. М., Скакун В. В.

37. О назначении нагрузочных режимов при ускоренных испытаниях на износ точных механизмов. — В кн.: Трение и износ в машинах. Челябинск: 41Ш, 1979, с. 130-131.

38. Вайншток В. В., Умаров И. К.

39. Влияние смазочных материалов на абразивный износ поверхностей трения. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1987 - 60 с.

40. Виноградов Г. В., Вишняков В. А.

41. Известия АН СССР, ОТН. Механика и машиностроение. —1960. №3. — с. 89-98.38.Гриб В. В., Лазарев Г. Е.

42. Лабораторные испытания материалов на трение и износ. М.:Наука, 1968. 39 Дунин — Борковский И. ВКарташов А. Н.

43. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. — М.: Машиностроение, 1978. — 232 с. ЩЖрагельский И. В., Шраго М. Н.

44. Метод оценки тангенциальной прочности адгезионного шва, возникающего при трении. — В сб.: Теория трения и износа. М.: Наука, 1965. с. 324-326. 41 .Кончиц В. В., Маркова Л. В. /Трение и износ. 1991. Т. 12. №6. С. 1003-1015. 42Лазаренко В. К, ГТрейс Г. А.

45. Износостойкость металлов. — М.: Машгиз, 1960. — 220 е., ил. 43 ЛюисЭ., Стер/ ' X.

46. Гидравлические системы управления. Перевод с англ. — М.: Мир, 1966.

47. Нагорный В. С. Денисов А. А.

48. Устройства автоматики гидро- и пневмосистелг. Учеб. пособие техн. Вузов. — М.: Высш. шк., 1991. — 367 е.: ил.

49. Резников А. Н., Резников Л. А.

50. Тепловые процессы в технологических системах: Учебник для вузов. — М.: Машиностроение, 1990. — 288 е.; ил.4 6. Рогел ь вер г И. ЛБейпин В. М.

51. Сплавы для термопар: Справочник. — М.: Металлургия, 1983., 360 е., ил. 47 Лазов Б. Ф., Диду ев Б. А.

52. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования. — М.: Машинострсение, 1986. — 224 е., ил. 48Хрущев М. Л/, Ь'еркович Е. С.

53. Точное определение износа деталей машин. — М.: АН СССР, 1953. 49Хрущев М. М.у Бабичев М. А.

54. Абразивное изнашивание. — М.: Наука, 1970. — 272 с.

55. Борисов М. В., Павлов И. А., Постников В. И.

56. Ускоренные испытания машин на износостойкость как основа повышения их качества. — М.: Изд-во стандартов, 1976. — 352 е., ил.

57. Браун Э. Д, Буяновский И. А., Смушкович Б. JI.

58. Средства трибологических испытаний//Заводская лаборатория, 63 (1996), №10, с. 29-37.

59. Бутенин Н. В., ЛуицЯ. J1., Меркин Д.Р.

60. Курс теоретической механики: Учебник. Т. II.: Динамика. — 3-е изд., неправленое. М.: Наука. 1985. - 496 е., ил.

61. Викторов В. А., Лун кип Б. В., Совлуков А. С.

62. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. — М.: Энергатомиздат, 1989.— 208 е.: ил.

63. Вольф Э. Л., Куприянов Н. А., Кащеев В. П.

64. Введение в трибонику и трибологические отказы. Учебное пособие. Томск, изд. ТПУ, 1991 103 с. 55ДорошукА. П., Комбалов В. С, Цап М. В.

65. Исследование атяния шероховатости контртела на нагрузочную способность и износостойкость металлофторопласта. — В сб.: Проблемы трения и изнашивания. Киев: Техшка, 1975. с. 117-122. 56 Дроздов Ю. //., Арчегов В. Л, Смирнов В. И.

66. Противозадирная стойкость трущихся тел. — М.: Наука, 1981. — 140 е., ил.

67. Евдокимов Ю. А., Колесников В. //., Тетерин А. И.

68. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа. М.: Наука, 1980. 228 с.

69. Кончиц В. В., Мешков В. В., Мышкин П. К.

70. Триботехника эчаапрических контактов. Минск: Наука и техника, 1986.—256 е., ил.

71. Ко стен кии Б. И., Носовский И. Г., БершадскийЛ. И. Надежность и долговечность машин. — Киев: Техшка, 1975. — 408 с.', ил.60 ./Г/7 а г ел ь с кий И. В, Добычин М. Н., Комбалов В. С.

72. Основы расчетов на трение и износ. — М.: Машиностроение, 1977. — 526 с. 6\Логинов А. Р., Сачек Б. Я., Шпинев В. Н.

73. Способ определения несущей способности фрикционного контакта. — В кн.: Расчетно-экспериментальные методы оценки трения и износа. М.: Наука, 1980, с. 84-88. Ы.Свириденок А. Я., Алексеев Н. М.Е., Кенько В. М.

74. Теория автоматизированного электропривода'. Учеб. пособие для вузов. — М.: Энергия, 1979. — 616 е., ил. 64.Зозуля В. Д., Шведков Е. Л., РовинскийД. Я., Э. Д. Браун

75. Словарь — спрае очник по трению, износу и смазке деталей машин / Отв. ред И. М. Федорчеико. АН УССР. Ин-т проблем материаловедения. — 2-е изд., перераб. и доп. Киев: Наук, думка, 1990. — 264 с.

76. Кончиц В. В., Коклеев В. П., Киприченко Ю. E.f Маркова Л. В. Измеритель контактного сопротивления. Заводская лаборатория, №8, том 63,1996.-е. 38-40.

77. Пекошевски В., Потеха В., Щерек М., Вишневски М.

78. Системный анализ .методологии трибологических испытаний конструкционных материалов! Трение и износ. 1996. Т. 17. №2. с. 178-185.

79. Чиликин М. Г., Соколов М. М., Терехов В. М., Шинянский А. В.

80. Основы автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для вузов. — М.: Энергия, 1974. 568 е., ил. 68.Чудинов Б. А., Полунин В. И., Криштал М. М., Павлихин С. Е.

81. Опыт создания и работы трибологического центра на волжском автомобильном заводе. — Заводская лаборатория, 1997, Т. 63, № 4, с. 57-63.69 АшЖ.

82. Датчики измерительных систем: В 2-х книгах. Кн. 1. Пер. с франц. — М.: Мир. 1992.-480 е., ил.70 Aut Ж:

83. Датчики измерительных систем: В 2-х книгах. Кн. I. Пер. с франц. — М.: Мир. 1992.-480 е., ил.71 .Браун Э. Д., Евдокимов Ю.А., Чичинадзе А.В.

84. Моделирование трения и изнашивания в машинах. — М.: Машиностроение, 1982.-191 е., ил. 12.Чичинадзе А. В,, Браун Э. Д.

85. А. с. № 1033924 (СССР). Устройство нагружения к машине трения/Н. П. Кузьмин, С. Ф. Фролов, Е. А. Шувалова. Опубл. в Б. И., 1983, № 29.

86. А. с. № 1216710 (СССР). Устройство для испытаний на трение и износ/ М. А. Погорельский, М. С. Безпрозваппый. Опубл. в Б. И., 1986, № 9.

87. А. с. № 1219962 (СССР). Устройство для триботехнических испытаний материалов преимущественно в контролируемых средах/. Опубл. в Б. И., 1986, № 11.

88. А. с. № 1379700 (СССР). Машина трения!С. И. Кобылянский, С. И. Барсуков, Ф. X. Бурумкулов, Б. Л. Смушкович. Опубл. в Б. И., 1988, № 9.

89. А. с. № 1427232 (СССР). Машина трения для испытания материалов на трение и износ! Опубл. в Б. И., 1988, № 36.

90. А. с. № 1647365 (СССР). Устройство для испытания материалов на трение и износ! Ю. Н. Дроздов, В. И. Клочихин, В. П. Серговский. Опубл. в Б. И., 1991, № 17.

91. А. с. № 1670520 (СССР). Устройство для испытания материалов в присутствии масел на трение и износ/ Б. И. Ковальский, В. И. Тихонов, Л,. П. Де-ревягина. Опубл. в Б. И., 1991, № 30.

92. А. с. № 2073845. Устройство нагружения к машине трения для испытания на трение и износ сопряжения типа вал — колодки! С. А. Ларионов, А. Б. Пушкаренко. Опубл. в Б. И., 1997, № 5.

93. А. с. 31511635. Машина трения для оценки смазывающей способности материалов пары трения! А. А.Джамалов, А. А. Джамалов. Опубл. в Б. И., 1989, №36.81.ГОСТ 23.202-78.

94. Трение при ударе. — М.: Издательство стандартов, 1979. 88 .ГОСТ23.204-76.

95. Метод оценки истирающей способности поверхностей при трении. — М.: Издательство стандартов, 1978. 89.ГОСТ23.210-80.

96. Фрикционная теплостойкость. — М.: Издательство стандартов, 1981.90 .ГОСТ 23.212.

97. Обеспечение стойкости изделий. — М.: Издательство стандартов, 1982.91 .ГОСТ23.215-84.

98. Прирабатываемость. — М.: Издательство стандартов, 1985.92 .ГОСТ 23.217-84.

99. Нейтронная активация продуктов изнашивания в масле. — М.: Издательство стандартов, 1985.93 .ГОСТ23.221-84.

100. Метод экспериментальной оценки температурной стойкости смазочных материалов при трении. — М.: Издательство стандартов, 1985.94 .ГОСТ 183-74.

101. Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия. — М.: Издательство стандартов, 1974. 95.ГОСТ23.205-79.

102. Ускоренные ресурсные испытания с периодическим форсированием режима. -М.: Издательсгво стандартов, 1981 96 .ГОСТ2789-73.

103. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. — М.: Издательство стандартов, 1973. 91.ГОСТ 9490-75.

104. Материалы смазочные жидкие и пластичные. — М.: Издательство стандартов, 1975. 98 .ГОСТ 16593-79.

105. Электроприводы. Термины и определения. — М.: Издательство стандартов, 1979.99.ГОСТ27640-88.

106. Материалы конструкционные и смазочные. М.: Издательство стандартов, 1988.100. ГОСТ27860-88.

107. Обеспечение износостойкости изделий. Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения. — М.: Стандарт, 1980.101. РД 50-662.

108. Совместимости при трении. — М.: Издательство стандартов, 1983.102. Holm R.

109. Electrical Contacts. New York; Springer, 1979. - 483 p.

110. Antler M., Aiiletta L. V., Conlev J. / The review of scientific instruments. 1963. V. 34. № 12. P. 1317-1322.

111. Cliches П., Grimmer IV., Mittman H. / Wear. 1976. V. 40. P. 265 271.

112. Tank A., Martin J. M., Kaspa Ph., Georges J. M. / Tribolodgy International. 1979. № 10. P. 239-212.

113. Sviridenok A. L, Myshkin N. K., Kalmykova T. F., Kholodilov О. V. Acoustic and Electrical Methods in Triboengineering. New York: Allerton Press, 1988. - 280 p.107. ASTMStandard, B667-80.

114. Construction and use of Drobe for measuring contact resistance. 1980.

115. ЯсьД. С., Поомокое В. Б., Дяденко П. С.

116. Испытания на трение и износ. Методы и оборудование. — Киев: Техшка, 1971.- 140 с.109. Павлов Б. В.

117. Акустическая диагностика механизмов. М.: Машиностроение, 1971. — 223 с.110. Биргер И. А.

118. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978.— 280 с.

119. Андрейкив А. Е., М. И. Чернец

120. Оценка контактного взаимодействия трущихся деталей машин. АН УССР. Физико-механический ин-т. — Киев: Наук. Думка, 1991. 160 с.112. Хрущов М. М.

121. Действительная температура на поверхности трения металлов. — "Вестник металлопромышленности", 1937, № 14-15.

122. Bowden F. P., RidlerK. Е. W.

123. The Surface Temperature of Lubricated SurfacesProc. of the Royal Society. 1936 May. Vol. >54. No. 883.114. Lochery H. E.

124. Applying the strain-gauge torque transducer. ISA Journal, 1961, v/ 8, №3.115. Patraiko J.

125. Transistorized strobe measures shaft torque. Electronics, 1957, v.30, Лг°6.