Развитие теоретических и методических основ метода акустической эмиссии в трибологии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Па правах рукописи УДК: 020.179.10:021.89:621.0Л9

САРЫЧЕВ Гсннаднн Александрович

РАЗВИТИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ II МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ; МЕТОДА АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ В ТРИБОЛОГИИ

01.01.07 Филика твердого тела

Автореферат диссертации па соискание ученой степени доктора фтмко- математических' наук

Москва 1997 г.

Работа выполнена в Московском государственном физическом институте (техническом университете)

ИНЖСНСрНО-

Офицпальные оппоненты:

доктор филико математических наук, профессор В.С.Куксенко;

доктор филико математических наук, профессор А.Г.Залужньш:

доктор физико -математических наук, профессор С.В.Крысов

Ведущая организация — Институт проблем механики РАН.

Защита состоится " М ¿¿-¿^ 1997 г. в 4& час. на заседании диссертационного совета Д-053.03.02 при Московском государственном ннжснсрно-фпзпческом институте (техническом университете) по адресу: 115409, Москва. Каширское шоссе, 31, тел.: (095) 324-84-98, 323 91-67.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в 1 экземпляре, заверенный печатью организации.

Автореферат разослан " " 1997 г.

Ученый секретарь дисссртацнонного совета д.ф.-м.н., профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Статистика отказов и нарушений работоспособности механизмов свидетельствует, что значительная их доля связана с износом. Чтобы оценить остроту проблемы, достаточно отметить, что по оценкам экспертов потерн в .машиностроительных отраслях высокоразвитых стран из-за износа и трения к середине 80-х годов достигли 8% национального дохода. Этот колоссальный ущерб обусловил необходимость проведения широкомасштабных исследовании в области трибологии.

По общепризнанному мнению к настоящему моменту в трибологии сформировались шесть направлении: трпбоанализ (теоретические исследования в области механики, физики и химии трибосопряжений); трпбомате-рпаловедение (матерпаловедческие аспекты трения); трпботехнологня (технологические методы управления фрикционными свойствами подвижных соединений); триботехника (конструкции узлов трения): трпбомоннторннг (методы н средства диагностики и контроля трибоснстем); трибоинформатика (обработка и анализ диагностической информации). Несмотря на некоторую условность разделения, и взаимозависимость направлений, эта классификация отражает круг вопросов, с которыми приходится сталкиваться при изучении трения, а также связь трибологии с другими областями науки и техники.

В развитие фундаментальных основ указанных направлений существенный вклад внесли отечественные ученые А.С.Ахматов. В.А.Белый. Н.Б.Демкнн.' Б.В.Дерягин, М.Н.Добычпн, Ю.Н.Дроздов, Ю.А.Евдокимов. А.В./Карин. А.Ю.Ишлннский. В.Н.Кащеев, В.И.Колесников. Ю.М.Коробов. И.В.Крагельскнй, Н.М.Мпхин, Н.К.Мышкин, П.А.Ребнндер, С.Н.Постников. А.В.Чичпнадпе, Л.С'.Цеснек п др.. а также научные коллективы IIMAIII РАН. НПМ РАН. IIMMC' АН Белоруссии. МГТУ им. Н.Э.Баумана. Рыбинского авнашюшю технологического университета. Брянского государственного технического университета и ряда других научных учреждений, успешно работающих в области трибологии.

Несмотря на известные успехи науки о трении п износе, многие вопросы, связанные с повышением износостойкости и снижением потерь на трение еще далеки от окончательного решения. Это связано со сложностью одновременно протекающих явлений в контактной зоне трущихся поверхностей. Поэтом^' для обеспечения безаварийности работы машин и механизмов особое значение приобретают диагностика и эксплуатационный контроль трибологпческих узлов, то есть вопросы триботехники, трнбомонпторннга н трпбопнформатнкн. Особо актуальна диагностика узлов трения ooopv-

дованпя таких потснцнально опасных объектов, как ядерно-энергетические установки. главных циркуляционных насосов. приводов систем управления н зашиты. газодувок. турбин н т.д. От безотказности этих агрегатов зависит безопасность функционирования всей энергетической системы, причем вопросы надежности в этом случае имеют не только экономическое, но и социально политическое значение.

К методам и средствам контроля, реализующим функциональную диагностику узлов трОнпя. предъявляются весьма жесткие требования. Анализ состояния поверхностей деталей и контроль их износа должны осуществляться без разборки узла трения и прорывания его функционирования. Время сбора диагностической информации и выделение информативных параметров сигналов должно быть минимально. Методы; должны быть по возможности простыми, а средства, их реализующие. компактными, со встроенными алгоритмами обработки информации и принятия решении, не требующими высокой квалификации персонала. Для сведения к минимуму субъективного фактора при интерпретации информации необходимо, чтобы контроль был автоматизированным.

В значительно!! степени указанным требованиям соответствуют эмиссионные методы, основанные на регистрации излучении разной физической природы, сопровождающих структурные изменения в твердых телах и на их поверхности, в том числе и фрикционное взаимодействие. К эмиссионным методам относится и метод акустической эмиссии (АЭ). Преимущества АЭ метода хорошо известны, н он с успехом используется для контроля состояния материала и разрушения энергонапряженных технических объектов. Достижения в развитии н внедрении АЭ метода связаны с работами наших соотечественников В.М.Баранова. В.С.Бойко. А.П.Брагинского. К.Б.Вака-ра. Ю.Б.Дробота, В.И.Иванова. А.М.Лазарева, А.М.Лексовского, В.Д.Шишка. В.В.Панасюка. В.А.Стрпжало, И.А.Тутнова, К.А.Чишко, а также зарубежных исследователей И.Аттлепна. С.Вахавполоса. П.Тайера, М.Шанвона. Б.Шульца и других ученых. В конце 70-х годов были предприняты первые попытки применения АЭ для контроля узлов трения.

С развитием ядерной энергетики возникли новые задачи в области трибологии. Это изучение фрикционного взаимодействия ядерного топлива и оболочки твэла (проблема ВТО), создание материалов и антифрикционных покрытии, работоспособных в экстремальных условиях, разработка методов и средств диагностики подшипниковых узлов оборудования ядерно энергетических установок. Решение этих задач невозможно без привлечения методов радиационной физики твердого тела н реакторного, материаловедения.

а для проведения исследований необходимы особые методики и измерительные средства. Специфика изучаемых явлении, применение новых методов и средств исследовании позволяет говорить о формировании нового направления — радиационной трибологии. В решении этих проблем, как показывают наши исследования, существенную помощь может оказать применение метода акустической эмиссии.

Несмотря на то, что первые теоретические работы, посвященные определению взаимосвязи параметров акустического излучения с характеристиками трущихся поверхностей, появились примерно полстолетия назад, до настоящего времени не существует общепризнанных теоретических представлении о связи характеристик акустического излучения с процессами, протекающими в узлах трения. Отсутствнеудовлетворнтельныхтеоретических разработок и созданных на их основе методик контроля сдерживает широкое практическое использование АЭ- метода для диагностики трибосоцряжений.

Анализ данных о применении АЭ -метода убеждает в том, что для его успешного внедрения в трибологию необходимо развитие физико-математических основ явления, в первую очередь изучение характеристик акустических сигналов; возникающих при трибологнческом взаимодействии твердых тел и разработка методов распознавания протекающих физических процессов. Не менее важной является задача создания диагностической аппаратуры, способной реализовать большие потенциальные возможности АЭ-метода.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является повышение информативного содержания метода АЭ в трибологии за счет развития теоретических основ метода и создание на этой базе новых методик. устройств и измерительных средств для исследования процесса трения и контроля состояния трибосопряженнй оборудования, в том числе работающего в экстремальных условиях.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• исследовать основные источники и проанализировать информативное содержание параметров АЭ при трении;

• разработать математические модели, устанавливающие взаимосвязь информативных параметров акустической эмиссии с условиями трения, геометрическими и физическими характеристиками поверхнос тей твердых тел, образующих фрикционную пару;

• провести экспериментальные исследования, проанализировать получец-

иые результаты, сопоставить их с выводами теоретических моделей н установить общие закономерности изменения параметров АЭ в зависимости от условий трения, свойств материалов и характеристик поверхностей! трения:

• иа базе установленных закономерностей и созданных теоретических моделей разработать методики для исследования фрикционного взаимодействия материалов в различных условиях, в том числе при воздействии реакторного облучения:

• разработать методики эксплуатационного контроля и диагностики состояния узлов трения машин и механизмов, включая технологическое оборудование ядерно энергетических установок;

« создать комплекс экспериментальных устройств, оборудования и акустике-эмиссионных контрольно-измерительных приборов различного на-. значения для реализации предложенных методик.

Новизна и практическая значимость работы. В ходе решения поставленных задач в работе

• развита теория АЭ при трении, разработаны статическая и динамическая модели для расчета основных информативных параметров АЭ при трибологнческом взаимодействии твердых тел, на основании которых

- установлены зависимости параметров АЭ от физико-механических свойств твердых тел, составляющих пару трения;

- установлены основные геометрические факторы поверхностей трения, определяющие параметры высокочастотного акустического излучения;

- определена взаимосвязь параметров АЭ со статистическими характеристиками формы контактирующих поверхностей твердых тел:

- установлены основные закономерности изменения параметров АЭ при смене режимов и условий трения;

• разработаны методики исследования фрикционных свойств материалов и определения характеристик разрушения антифрикционных покрытии по результатам анализа параметров АЭ. сопровождающей трение;

• разработан комплекс лабораторных установок с широкими функциональными возможностями для проведения акустнко-эмнссионных трпбо-логичсскнх исследований материалов и защитных покрытий в широком диапазоне температур, разных газообразных средах и вакууме:

• на широком круге материалов, составляющих пару трения, и различных вариантах защитных покрытий экспериментально изучены основные закономерности проявления акустической эмиссии в зависимости от ус ловий и режимов трения:

• предложены принципы построения и разработана серия акустнко эмиссионных контрольно измерительных приборов, предназначенных как для проведения исследовательских работ, так н для эксплуатационного контроля подшипниковых узлов машин и механизмов, включая технологическое оборудование исследовательских и энергетических ядерных реакторов, подготовлена техническая документация для серийного производства приборов.

Внедрение результатов работы. Разработанные методики, установки. измерительные средства и приборы для исследований и эксплуатационного контроля подшипниковых узлов машин и агрегатов различного назначения, а также результаты исследований внедрены в следующих научно исследовательских организациях и на промышленных предприятиях: ПО "Коломенский завод", НПО "Ремдеталь", ЧМЗАП, предприятиях п/я В-2190. п/я В 8721, ИМАШ РАН. ППМ РАН. НИЦТЛ РАН, ВНИИНМ, ИММС АН Белоруссии. ВНИИГАЗ.

За разработку и внедрение методов и средств акустнко-эмиссионного контроля в атомное реакторостроенпе и реакторное материаловедение автору в составе творческого коллектива присуждена Государственная премия РФ в области науки и техники.

Арробация работы. Начиная с 1981 г., основные положения диссертации и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались более чем на двадцати Международных. Всесоюзных. Всероссийских научно технических конференциях, выставках, семинарах и совещаниях по профилю работы, среди них Сессия научных советов РАН "Физическая и техническая акустика" и "Ультразвук" (Суздаль. 1981 г.). "Надежность и качество машин: испытание, диагностика, прогнозирование " (Москва. 1981 г.). "Динамика опор скольжения" (Челябинск. 1981 г.). "Триботехника--- машиностроению " (Пущнно на Оке. 1981 г.). "Трение и изнашивание композиционных

материалов" (Гомель, 1982 г.), симпозиум ШЕКО "Техническая диагностика" (Москва, 1983 г.), "Акустическая эмиссия материалов и конструкций" (Ростов-на -Дону, 1984 г.) "Износ в машинах и методы защиты от него" (Брянск, 1985 г.), "Неразрушающий контроль энергооборудовання и трубопроводов АЭС" (п.Полярные зори. Кольская АЭС. 1985 г.). "Трение, износ и смазочные материалы" (Ташкент. 1985 г.).

За последние пять лет различные разделы работы докладывались, а измерительные -средства демонстрировались на Седьмой Азиатско-Тихоокеанской 'Конференции по неразрушающему контролю (Китай, Шанхай. 1993 г.). Российской с международным участием научно-технической конференции п выставке "Неразрушающий контроль в науке и индустрии -94" (Москва, 1994 г.), Всероссийских научно-технических конференциях с международным участием "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" (Гурзуф, 1994, 1995, 199G г.г.), Международной конференции "Безопасность трубопроводов" (Москва, 1995 г.). Научно-технических выставках достижений Высшей школы РФ в'Египте (Египет, Каир, 199G г.), Аргентине (Аргентина, Буэнос-Айрес. 199G г.) и Индии (Индия, Дели, 199G г.).

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в монографии, выпущенной в соавторстве (один соавтор), изложены в 82 научных трудах, из которых G1 опубликован, и 14 изобретении.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Материал диссертации содержит 81 рисунок н 21 таблицу.

_На защиту лыносятся:

• развитие теоретических основ применения метода акустической эмиссии в трибологии, включающее

- анализ основных источников АЭ при трений твердых тел:

- методы расчета распределения давления на площадках фактнческо-то контакта твердых тел со стохастической формой поверхностей;

- статическую и динамическую модели расчета статистических параметров АЭ-сигналов и их зависимостей от физических свойств материалов, геометрических характеристик контактирующих поверхностей и условий трения;

- общие закономерности изменений информативных параметров АЭ при смене режимов н условий трения;

• методики исследования фрикционных свойств материалов и опредсле-. ння характеристик разрушения антифрикционных покрытии по резуль-' татам анализа параметров АЭ, сопровождающей трение;

• комплекс лабораторных установок с широкими функциональными возможностями для проведения акустпко эмиссионных трнбологических исследовании мате])палов и защитных покрытии в широком диапазоне температур, различных газообразных средах и вакууме;

• функциональные схемы акустпко- эмиссионных контрольно измерительных приборов для проведения исследований и эксплуатационного кон-

• троля подшипниковых узлов машин и механизмов, в том числе технологического оборудования исследовательских и энергетических ядерных реакторов:

• результаты исследований акустичес кой эмиссии при фрикционном взаимодействии материалов атомной техники, включая новые данные о трнбологических свойствах конструкционных и топливных материалов и барьерных защитных покрытий твэлов энергетических ядерных реакторов;

• результаты применения разработанных методик, оборудования и АЭ-апиаратуры при контроле и эксплуатационной диагностике объектов атомной, энергетики и машиностроения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ источников и информативного содержания параметров акустической эмиссии при трении и изнашивании материалов

Проанализированы причины появления АЭ при трении твердых тел. В силу дискретности и стохастического характера фрикционного контакта. а также многообразия протекающих на поверхностях трения физико-химических процессов, напряжения на площадках фактического контакта при трении меняются случайным образом. Как следствие, в приповерхностных слоях тел возникает сложная динамическая картина распределения деформации и напряжении, одним из проявлений которой является излучение высокочастотных упругих волн —- акустическая эмиссия.

Акустическая эмиссия при тренни — результат одновременного действия множества источников с различной энергией, случайным образом распределенных в области номинального контакта тел. Некоторые из них совпадают с источниками АЭ при деформировании и разрушении материалов.

другие — специфичны для фрикционного контакта. Обобщая известные данные. все источники АЭ при трении условно можно разбить на три группы: процессы соударения элементов микрорельефа поверхностен трения; процессы разрушения материма поверхностен, включая коррозионное разрушение; процессы образования и разрушения фрикционный связей. Эти процессы отличаются по уровню энерговыделення, различен и вид сопровождающей их АЭ. Считается, что прп разрушении поверхностных слоев основным видом эмиссии является дискретная АЭ, при упруго-пластическом деформировании преобладает непрерывное акустическое излучение, а образование и разрушение адгезионных связей на поверхностях трения сопровождается как непрерывной, так и дискретной АЭ.

Рассмотрено информативное содержание основных параметров АЭ-сигналов, их взаимосвязь с процессами в зоне трибологического контакта и условиями трения, а также требования.'предъявляемые к аппаратуре, предназначенной для их регистрации.

Активность АЭ связывают с зарождением и распространением дефектов в материале, ударами мнкровыступов трущихся поверхностей. Согласно существующей классификации .фрикционных связей считают, что появление дискретной АЭ обусловлено когезнонным отрывом, когда прочность связей превышает прочность материалов и происходит глубинное вырывание. Активность АЭ используется в теоретических расчетах и полезен при формулировке технических требований к акустико-эмнссионной измерительной аппаратуре. . •

Скорость счета АЭ наиболее проста для регистрации. Этим обусловлены попытки многих исследователей связать се с характеристиками деформирования и разрушения материалов, а также процессами в зоне трибологического контакта. Опыт показывает, что этот Параметр целесообразно использовать прп изучении переходных режимов при трении, например при контроле приработки фрикционной пары или стойкости защитно-смазочных покрытий.

Амплитуда является важнейшей характеристикой импульсов АЭ. На основе анализа публикации и данных собственных исследовании, нами установлены две группы факторов и условии, способствующих соответственно повышению и понижению амплитуды сигналов при трнбологическом взаимодействии тел. Эти данные полезны при анализе и интерпретации результатов испытаний и позволяют предсказать, каким образом изменится амплитуда акустических сигналов при смене режимов или условий трения.

Необходимость анализа амплитудного распределения отмечается мно-

гимн авторамп. Как покапали исследования, амплитудное распределения импульсов АЭ при трении может иметь как .7-образный, так и одномодальный вид. Следя за видом амплитудного распределения и определяя его параметры, можно судить об изменении или постоянстве процессов в зоне трения, а при наличии опыта и соответствующего статистического материала идентифицировать процессы при трении и виды изнашивания (усталостное, абразивное и т. д.).

В дополнение к традиционным нами предложен ряд новых информативных параметров ,АЭ сигналов, имеющих смысл удельных характеристик, отражающих нзлучательную способность единичной площади поверхностен, на которых протекает фрикционное взаимодействие тел. Например, удельная скорость счета, определяемая как число импульсов АЭ с единицы пути трения, позволяет сравнивать процессы в зоне трения при испытаниях с различными скоростями. Удельная мощность АЭ - энергия пзлуче.нпя. приходящаяся на единицу пути трения, позволяет идентифицировать процессы в зоне трения и может быть использована в качестве чувствительной диагностической характеристики при оценке состояния трибосопряжения.

Анализ литературных данных показывает, что практически отсутствуют работы, в которых систематизированы теоретические результаты и экспериментальные данные о взаимосвязи параметров АЭ-спгналов с характеристиками трущихся поверхностей, условиями и режимами трения. Во многих публикациях слабо отражены методические вопросы регистрации АЭ при трении, отсутствуют методики и рекомендации для практического применения АЭ для эксплуатационного контроля трнбосопряженни.

Моделирование параметров акустической эмиссии при фрикционном взаимодействии твердых тел

АЭ при трении обусловлена прежде всего перераспределением энергии упругости в поверхностных п приповерхностных слоях тел, а се параметры зависят от изменения давления на площадках фактического контакта в процессе взаимного перемещения поверхностей. В связи с этим рассмотрена задача о распределении напряжении на участках контактного взаимодействия поверхностей.

Существует два подхода к решению этой задачи. Первый — статистический. основанный на применении контактной теории Герца для описания упругого взаимодействия поверхностей, статистические характеристики которых подчиняются заданному (обычно гауссовскому) распределению. Второй численный, когда интегральные уравнения контактной теории Герца решаются численными методами с использованием экспериментальных

данных о топографии реальных поверхностей. Второму подходу присущи известные недостатки численных методов. Основной из них — сложность выявления закономерностей при наличии большого числа исходных параметров задачи. Кроме того, при вычислениях используются данные о размерах мнкронеровностей. среднем расстоянии между взаимодействующими поверхностями и других параметров, известных лишь с определенной точностью. Поэтому задача восстановления распределения давления относится к разряду некорректных и требует применения специальных методов решения. Эти аспекты, как Правило, не учитываются авторами, поэтому к полученным данным следует относится с определенно!! осторожностью.

Нами использован статистический подход с привлечением теории выбросов случайных функций. Отметим, что теория случайных процессов для расчета характеристик контакта тел была использована в работах Т.Ф.Калмыковой, О.В.Холодилова. А.А.Цветковой. Л.С.Цеснска. В той или иной мере статистические аспекты использовались и моделях трення н поверхностного разрушения, разработанных Г.М.Бартеневым, Н.Б.Демкнным, И.В.Крагельскнм, Ю.Н.Дроздовым и рядом других исследователей.

В диссертации рассматривалось контактное взаимодействие поверхностей, форма которых описывается случайными непрерывными функциями .:,•('= 1,2), отсчитываемыми от срединных плоскостей поверхностен. Последние предполагались параллельными друг другу. Учитывая, что взаимодействие тел осуществляется лишь по пятнам контакта, взаимосвязь между распределением давления и функциями формы в пределах области фактического контакта описывается соотношением:

/ <?(Т>':Т*)<!ЛУ = =1(Т>) + ъ[1>)-<1;' (1)

где ~г" = (.т';у'); М — контактный модуль Герца; | 7* |= (х2 + у'2)'/2. Суммирование ведется по всем пятнам контакта Sj. Если характерный размер пятен меньше расстояния между ними, то для каждой области площадью Б; можно записать

^jQ{■r>'■,l>)dx'dy' = zl(l*) + z2(l*)-d, (2)

где координаты - 7* = {-г; у) изменяются в пределах и окрестности, рассматриваемого мнкроконтакта. В локальной системе координат, связанной с

вершиной выступов, их форму, как известно, можно описать функцией

= & - £ . («' = 1,2). (3)

а,13

Здесь — максимальная величина (высота) выступа /-он поверхности, отсчитываемая от се срединной плоскости; а,¡3 = 1,2 = Х2 — у); — двухмерный симметрический тензор кривизны ¡-ой поверхности в окрестности рассматриваемого выступа, с главными значеннмн 1/2/?],■ и 1/2Л-ц, где Ли и /?2; — радиусы кривизны выступа в точке касания.

С использованием решений контактной задачи Герца определена взаимосвязь между средним давлением р и максимальными величинами (высотами) выступов £,/(Т{ в области микроконтакта:

Р2/Ро = »1 + <*и2 -<Л . (-1)

где ро = (2Ва[/37г)'/2/Л/; а = ст-2/сг,, и г/' = <//стг. а,-,(/ = 1,2) — средне-квадратическне отклонения стохастических функций . Параметр рц

зависит от формы выступов. При аппроксимации их сферами с радиусами соответственно Л1 и ,

/ 2'• <г, / ' Ято.5 г 1

Отсюда следует, что закон распределения давления определяется распределением линейной комбинации нормированных максимальных значений лот кальных выступов, которое можно вычислить, если известны распределения локальных максимумов. Если и — статистически независимые гауссовские однородные случайные поля, то плотности вероятности локальных максимумов выступов поверхностей зависят от параметров = 1—<т[-2/(<Т£0'"), где сг\ н а" —среднеквадратнческне отклонения соответственно первой и второй производных функции . Из теории выбросов случайных функции известно, что значения 77 зависят от ширины волновых спектров функции и меняются в интервале от 0 до 1. С расширением волнового спектра *),•—> 1. а распределение высоты выступов приближается к нормальному закон}'. Этот случаи соответствует отсутствию регулярности профилен и характерен для полированных поверхностей. При сужении волнового спектра 7,- —> 0. а величина локальных максимумов выступов подчиняется распределению Рзлея. Последнее характерно для поверхностен с регулярной структурой, появляющейся в результате механической обработки при перемещении обрабатывающего инструмента в одном направлении.

Анализ этих предельных случаев позволяет установить, что имеет Место в общем случае при 0 < < 1. С использованием функции распределения величин ui и «2 с учетом (4), рассчитаны плотности вероятности распределения давления на площадках фактического контакта. В частности, при "), = 0:

, ч Г, (l + 2n2) (I? <\\1\ тгсх/рг <Z\y

Ра- Ч кРи °iJ > ^у/Ч^Ро

ХСХр{-(й + ^)а/2'}'

где »/ = 1 + а2; С — нормировочная константа.

Распределение давления зависит от среднего расстояния между поверхностями с/, которое, в свою очередь, определяется силой прижатия их друг к другу F. Последняя складывается из сил, действующих на всех N пятнах контакта. Количество пятен мнкроконтакта определяется числом пересечений функций и z-2(l*)+d и, следовательно, зависит от расстояния J. Выразив силу прижатия поверхностей F через количество пятен контакта N и плотность вероятности распределения давления, найдем уравнение, решение которого определяет зависимость <1 — d{F). Например для -„• = О, оно имеет вид:

ОС '

ln{ J(V~ А)3/2[1 + (1 + 2а V]' Ф(<*1/) • ехр(-//2) dy}- . .

д

ос- 1п{ J[ 1 + (1 + 2qУ] • Ф(ау) ■ exp{-i/2/2) dy}- Л2/2 + / = 0. (G)

А

Здесь Л = d/(aiy/T]); / = -ln(F/Fo); Fq — l?E\jD\ L2 — номинальная площадь взаимодействия тел; D — безразмерный коэффициент, зависящий от механических и геометрических характеристик поверхностей. При аппроксимации выступов поверхностен сферами с радиусами /?i и Rj,

Как показали расчеты, в диапазоне а = 1... 3 корень уравнения (G), а следовательно и d, практически не зависит от о, и с погрешностью не1 превышающей нескольких процентов можно считать d/iai^/tj) « \/2f.

Найдены решения уравнения (6) и установлены зависимости А от силы прижатия поверхностей для различных значениях . Эти зависимости фактически определяют жесткость контакта тел, форма поверхностей которых

описывается случайными функциями. С помощью установленной зависимости с1 — Л{Р), рассчитана плотность вероятности распределения давления на площадках микроконтакта. Для иллюстрации на рис. 1 и 2 показаны зависимости функции о'(р/ро) = роЧ'(р) • рассчитанные по формуле (5), среднего значения и среднеквадратнческого отклонения давления от параметра а = (Т^/<Т\ и силы прижатия поверхностей. Видно, что среднее давление на пятнах контакта тем больше, чем значительней различаются шероховатости поверхностен.

«¡ад

№ м' м' д» м

М (в

V и Р!Р,

V

И Р/Рг

Рис. 1. Изменение плотности вероятности (й), сродного и среднеква-дратнческого отклонения давления (б) на площадках микроконтакта в зависимости от параметра о

Рнс.'2. Изменение плотности вероятности (а), среднего и среднеква-дратнческого отклонения давления (б) на площадках микроконтакта и зависимости от силы прижатия поверхностей друг к другу

При приработке материалов происходит выравнивание параметров шероховатости поверхностей. В нашей модели эта ситуация отвечает условию п —> 1. Как следует из расчетов, при этом уменьшаются среднее значение и дисперсия давления на пятнах контакта, что хорошо согласуется с известными представлениями о выравнивании давления на площадках микроконтакта в ходе приработки матершиов.

Из за сложности прямых измерений и отсутствия в литературе достоверных данных о распределении давления на площадках контакта, прямая проверка полученных соотношений затруднительна. Однако в пользу справедливости теоретических результатов свидетельствуют данные измерения распределения размеров частиц износа в процессе трения. Основной причиной износа является усталостное разрушение поверхностного слоя под ден-

ctbiipm периодически меняющихся напряжении на площадках микроконтакта. Характерный размер деформированного объема материала пропорционален приложенному в областях контакта напряжению. Следовательно, распределение размеров частиц износа также должно быть пропорционально распределению давления. Многочисленные литературные данные указывают. что это в действительности имеет место. Вид функций распределения размеров частиц износа аналогичен виду функции плотности вероятности распределения давления, представленных на рис. 1 и 2, а формулы, описывающие распределение размеров'частиц схожи с соотношением (5)..

Параметры АЭ определяли исходя из следующих соображений. При перемещении поверхностей с относительной скоростью v происходит деформация выступов, вступающих во взаимодействие, и разгрузка областей материала, где контакт исчезает. Часть этой энергии регистрируется в виде сигналов АЭ. С учетом времени излучения г импульса АЭ с энергией £ его амплитуду следует считать пропорциональной (t/т)0,5. Показано, что энергия упругой деформации выступов пропорциональна р5, а время, в течение которого происходит деформация и разгрузка области микроконтакта, пропорциональна p/v. В результате акустический импульс с энергией £ вызывает на регистрирующем пьезопреобразователе с коэффициентом электромеханической связи К-м, появление электрического сигнала с амплитудой А — Ao{v/vo)0'°(p/po)'2, где i'0 = 1 м/с — константа, введенная, чтобы оперировать с безразмерными параметрами; .4о = (37Г2Л'эмст^Лго/80Л/)0'5 — коэффициент с размерностью электрического напряжения (В); R — входное сопротивление регистрирующей аппаратуры. Следовательно, амплитудное распределение АЭ-снгналов подобно распределению квадрата давления на пятнах контакта. После необходимых вычислений находим плотность вероятности распределения амплитуды АЭ-нмпульсов. Например, при 7,- = О она имеет вид:

где С — нормировочная постоянная.

Зная и ¡(А), нетрудно рассчитать параметры амплитудного распределения. традиционно регистрируемые в акустнко-эмпсснонных трибологнче-ских экспериментах — среднее значение и средний квадрат амплитуды:

w

Функции Л(А) = Сл(А)/С0(Л); (А: = 1,2) определяются следующими выражениями (у1 = 0):

ОС

= I(и- А)* • [1 + (1 + г«2)/] • Ф(пу) • ехр(-|/2/2) ^ (* = 1.2)-

л

а параметр А, зависящий от F/Fo . -- корень уравнения (б). В небольшом диапазону изменения силы прижатия функции Л(А) можно аппроксимировать линейными зависимостями. Аналогично ведут себя .-1 и Л2. Амплитудное распределение при различных скоростях взаимного скольжения и силах прижатия покапано на рис.3 и 4. Вид распределения фактически определяется скоростью V и отношением Р/ Рц. который помимо силы прижатия, содержит характеристики упругости материалов и параметры шероховатости поверхностей.

1.3/.« +9 <0 Л/А,

о (» и> » «.»

Рис.Зависимость амплитудного распределения ЛГ) сигналов от скорости скольжения поверхностей; о = 1,0;/7Я> = 0,6

Рис. 1. Зависимость амплитудного распределения АО сигналов от силы прижатия поверхностей; п = 1,0; 1'= 0,5 м/с

При определении скорости счета АЭ предполагалось, что она прямо пропорциональна изменению числа пятен контакта поверхностей в единицу времени. При этом предположении и условии А = А!о\ф] « \/2/ получено выражение для скорости счета импульсов АЭ

-Ул.-) = А'о^г (Э)

•Здесь Д'о эмпирический коэффициент, определяющий, какое количество импульсов АЭ излучается при исчезновении одного пятна контакта.

Предложенная модель позволяет рассчитать основные характеристики АЭ при трении скольжения. Из нее следует, что амплитудное распределение. его характеристики И скорость счета импульсов АЭ фактически зависят от трех параметров: скорости взаимного скольжения тел. отношения срсднсквадратпческнх отклонении случайных функции, описывающих форму поверхностен а, и отношения .Р/Ро. Последнее, помимо силы прижатия. включает комплекс характеристик упругости материалов пары трения и статистических параметров функции, описывающих форму поверхностей трения, и их Производных. Значения и изменение указанных параметров определяют вид амплитудного распределения и его изменение при трении.

Разработана методика расчета спектральной плотности сигналов АЭ. В отличие от работ, рассматривающих частный случай поверхностей с периодической формой микровыступов, получены общие соотношения, связывающее статистические характеристики профилей и режимы трения со спектральной плотностью АЭ. Рассматривались динамические упругие напряжения. возникающие на поверхностях при их взаимном перемещении. Развивая подход, принятый в работе А.С.Александрова. В.Ф.Елесина и В.М.Щавелпна. показано, что спектральная плотность излучения пропорциональна линейной комбинации квадратов модулей преобразованных по Фурье компонент тензора упругих напряжений'= aj:(x\x — иЬ); {} = х, с). действующих на поверхностях трения (ось с направлена перпендикулярно поверхностям, а ось х лежит в их плоскости и направлена в сторону движения). Эти компоненты зависят от взаимного сближения поверхностей, то есть от среднего расстояния между поверхностями (I. Преобразование Фурье компонент тензора напряжений можно представить в виде

= ь-ЧЩч-лу, ФШ-) = йЫЗД.

где Ь)г = йга^:/д(Р\ (г/) и Б'¿{к) -■ волновые спектры стохастических функций (г = 1,2), описывающих профили поверхностей: гу и к ■

волновые числа. При г> > 0,1 мм/с спектральную плотность АЭ без учета затухания излучения в материале молено рассчитать по формуле

= (10)

где 9 = с;/с( — отношение скоростей продольных и поперечных волн: // модуль сдвига; С(в,Ьх:,Ь::) = ЩА 1{в) + И2::12{в): ¡¡{в). (/' = 1,2) — расчетные коэффициенты, зависящие от 0. Волновые спектры 8,(ц) можно вычислить согласно теореме Винера Хинчнна. если известны корреляционные функции

профилей г,(г). Последние определяются п результате обработки профнло-грамм. Анализ профплограмм и литературные данные указывают, что профили в общем случае можно представить в виде суммы статистически независимых функции ¿¡(.г) = /;(.!') +»¡(.с): (/ = 1,2), где /,(.г) — периодические, а нД.г)'— случайные функции с нулевыми средними значениями. Вид л,-(.г) обусловлен вибрациями инструмента п детали при обработке. макронеоднородностью и по.лпкрпстал.лнческой структурой обрабатываемого материала. Корреляционные функции /?,(£)• (' = 1-2) и волновые спект]>ы Б^ц) профилей в этом случае являются суммами соответствующих функций для каждой составляющей /?,(£) = + и 5,((?) = /)■((/) + •

В общем виде получены соотношения для расчета спектральной плотности АЭ. Для нескольких типов корреляционных функций профилен, соответствующих широко распространенным видам механической обработки, рассчитана спектральная плотность АЭ. В каждом случае определена зависимость составляющей коэффициента трения, связанная с излучением упругих волн, от скорости взаимного скольжения тел. Результаты сопоставлены с известными данными теоретических и экспериментальных исследовании. Показано существенное различие в типах спектральной плотности акустического излучения при трении поверхностей с коррелированной и некоррелированной шероховатостью.

Например, если z¡(x) (/'= 1,2) не содержат периодических составляющих (//(-О =.0). а корреляционные функции случайных функций /г,(.г) имеют вид Д'/(0 = , где — постоянные, а А,- — длины корреляции профилей, спектральная плотность АЭ описывается выражением:

[1; + М1/«Г] [1 + Мг/'Т]

В низкочастотной области спектра (л с/А), с/Х-г):

(?(-■) = 07(^)С(0Аг А.-^ягА^М/и. В высокочастотной области (л с/\\. с/Х? ):

Максимум спектральной плотности достигается на частоте =

- (1 + Г))/(С-)2)}0-3, где -) = А2/А,. Для одинаковых поверхностей А[ = А2 = А и а.',,, = г/(\/ЗА). На рис. 5 в относительных единицах показана спектральная плотность АЭ при трении поверхностен, имеющих одинаковые корреляционные функции.

В результате интегрирования Сг'(_-) определена плотность потока энергии АЭ. которая оказывается пропорциональной скорости с. Следовате.и.-

но. составляющая силы трения, связанная с излучением волн, не зависит от скорости движения: / = Q/v ^ co^lst.

Если /,(х) =0, а корреляционные функции функции п,(х) имеют вид = соч(А,£). то спектральная плотность АЭ рассчитывается по

формуле: •

в2 I 'I

■7Г ¿11 И

7Г // У

::ТТ(. ' I/O-А,Л-) 1/(1+А{А,-) \ . .

п Vl + М.-/И1 - А,А,)))2 ^ 1 + М,/Н1 + А,-А,-)))2/ •

В области низких частот (о.' «С г(1 — А,А,)/А,):

ОД - 402/(жг11.)С'(в, 1>г:,Ь.-;)оIa-iX\X-il((1 - (A|Ai)2)(l - (A2A2)3))(|w|/r). В области высоких частот (л г(1 + А,А,)/А,):

СИ - 4вУ(^1,)С(вХ:.Ь::)<ца2/(\1Х2)(г>УЦ"). Асимптотические выражения для спектральной плотности излучения в низкочастотной и высокочастотной областях спектра в двух рассмотренных случаях совпадают с точностью до постоянных множителей. После интегрирования (12) находим, что плотность потока АЭ пропорциональна скорости относительного движения поверхностей. Поэтому, как п в предыдущем случае, вклад в силу трения, обусловленный излучением упругих волн, не зависит от скорости: f = Q/v ~ const. ~

Случай периодических профилей поверхностей (н,-(.г) = 0) интересен тем, что рассматривается в ряде работ по моделированию акустического излучения при трении, и результаты расчетов молено сравнить с данными других авторов. Спектральная плотность АЭ при трении периодических профилей с периодами /] и I? имеет вид:

/ + (13)

Здесь для упрощения расчетов предполагалось, что в первом приближении с/ ~ с( = с. При суммировании необходимо сохранить значения п и ш . для которых подкоренное выражение неотрицательно. Так как с/и 1, основной вклад в сумму дают слагаемые, для которых l\m = 1ип , поэтому частотный спектр АЭ содержит составляющие х- = 2лтm/l? = 2т'пЦ\ (п. ш =

1.2...). В "резонансном" случае - 12 - I спектр содержит частоты и; — 2~!'»//. Плотность потока энергии упругих волн не зависит от скорости V. Поэтому составляющая силы трепня из-за акустического излучения обратно пропорциональна скорости: / = С,)/г ~ 1/е, что совпадает с данными других авторов.

Если С;(.г) (/ = 1.2) содержат как периодическую, так и случайную составляющие (пара трения'составлена из одинаковых материалов, обработанных одинаковым образом), а корреляционные функции профилей одинаковы и описываются соотношением /?(£) = , то в приближении

О ~ с( = с, получим следующее выражение для спектральной плотности АЭ:

С'к) =

Л2А(Ь2: + Ь'г::)

17Г //

п = 1

, " Л

с I

а Л

4тг гп

1 + (2тг\п/1у

+ 2тг-

;|А/<

+ м/")2]2]' • (ы)

Спектральная плотность имеет максимумы на частотах /,„ = с/(27Г\/ЗА) и /„ = т/1 (п = 1,2...). Вид спектра с учетом демпфирования, всегда присутствующего в трнбологическнх системах, показан на рис. 0.

Рис.5. Спектральная плотность АЭ при Рис.6. Вид спектральной плотности трении одинаковых поверхностей АЭ, рассчитанной по формуле

(■> = 1) (»)

Такого характера спектральной плотности АЭ следует ожидать при сухом трении и разрушении смазочного слоя - демпфера акустического излучения.

В ходе приработки и износа меняются статистические параметры профилей поверхностен и. следовательно, отношения между максимумами спектральной плотности АЭ. Это использовано нами для разработки методик

контроля узлов трепня, основанных на сравнении спектральных составляющих ЛЭ в узких частотных диапазонах, совпадающих с резонансными частотами приемного преобразователя. В результате исключаются погрешности, связанные с монтажом и различном характеристик датчиков, повышается отношение сигнал/шум. уменьшается влияние трудно измеряемой АЧХ акустического тракта при сохранении высокой чувствительности резонансных преобразователей.

Предложенный подход к расчету спектральной плотности и потока энергии АЭ позволяет описать наиболее характерные особенности частотного спектра АЭ при трешш: наличие характерной частоты, излучение на которой максимально: линейный с частотой (~ о/) рост интенсивности в низкочастотной и спад в высокочастотной областях спектра; умень-

шение низкочастотной составляющей с увеличенном скорости перемещения поверхностен. Эти особенности устойчиво наблюдаются в трнбологнческих АЭ экспериментах.

Для описания переходных режимов, связанных с изменениями условий трения, на базе теории марковских случайных процессов предложена феноменологическая динамическая модель, в основу которой заложено пред-., ставлснне о трении как двухстаднйиом процессе образования и разрушения фрикционных связей (структур) на трущихся поверхностях тел. Предполагаюсь, что при изменении числа связен происходит выделение а поглощение Энергии, часть которой регистрируется в виде энергии АЭ. В качестве фрикционной связи рассматривается единичное пятно контакта, возникающее при одновременном действии нормальных и тангенциальных нагрузок и исчезающее при снятии нормальной нагрузки. В основу модели заложены следующие предположения: число фрикционных связен n(t) является случайной функцией времени; АЭ проявляется в виде случайного потока импульсов, каждый из которых является реакцией среды на импульс давления, возникающий при образовании и разрушении фрикционной связи; дискретный случайный процесс n(t) не зависит от своей предыстории, сила трения пропорциональна числу фрикционных связей. При этих предположениях n(t) можно рассматривать как простои марковский процесс.

Для такого процесса получены соотношения для оценок средних значений количества фрикционных связей n{t), скорости C4eTii S~(t), общего числа импульсов АЭ X(t). и дисперсии этих характеристик в зависимости от скорости образования A(i) и относительной скорости разрушения /i(f) фрнкшюнных связей. Например, средние значения рассчитываются по фор-

мулам:

M[X(t)] = \(t)+il(t)U[n(t)\; i t i

M[„(t)) = n0oxp{- J,,(t')<lt'} + J\(t') exp{- Ji,(t")<!t"}dl\ 0 0/' где iiq ~~ число фрикционных связей в начальный момент времени. Функции \(t) и /i(t) рассматриваются как внутренние независимые параметры фрикционной системы, для описания которых при изменении условий трения (температуры, скорости движения, состава окружающей среды пли режима смазки) использовались общие термодинамические соотношения и вводились соответствующие времена релаксации.

Получены выражения, описывающие в общем виде динамику изменения коэффициента трения и активности АЭ в неустановившихся режимах в ходе приработки, при разрушении и нанесении смазочного слоя пли покрытия, скачкообразном изменении скорости движения или нагрузки. Отметим, что в частном случае скачкообразного изменения скоростей образования и разрушения связей полученные результаты совпадают с известными соотношениями E.Saihd для указанного закона изменения X(t) и /i(t).

Из проведенных расчетов следует более высокая чувствительность параметров акустического излучения к изменениям условии трения по сравнению с коэффициентом трения. Подобная закономерность неизменно подтверждается акустнко 'Эмиссионными трнбологичоскнми экспериментами.

Методические аспекты применения метода акустической эмиссии в триботехнике

Рассмотрены методические вопросы АЭ-трибологнческих испытаний, связанные со спецификой акустического излучения, сопровождающего трение твердых тел. Проанализированы природа помех и источники шумов при регистрации АЭ сигналов. Основными из них являются шумы узлов испытательных установок, не связанные с работой исследуемой пары трения, а также электрические и электромагнитные яазения при трешш. В зависимости от условий испытаний предложены методические рекомендации и технические приемы борьбы с помехами. Среди них акустическая изоляция исследуемой пары трения, выбор оптпмхтьного частотного диапазона регистрации и амплитудная дискриминация сигналов, применение дифференциальных датчиков й дифференциальных входных каскадов усилителей. использование специальных материалов для изготовления датчиков.

Рассмотрены достоинства п недостатки различных типов первичных преобразователей АЭ. Проанализированы факторы, приводящие к искажению параметров АЭ-сигналов. Рассмотрено влияние АЧХ акустического тракта и датчиков, способов крепления и условий контакта датчиков с испытываемым объектом. Предложены методические приемы, обеспечивающие высокую помехозащищенность датчиков при сохранении их высокой чувствительности. Рассмотрены вопросы градуировки первичных преобразователей информации. На основе анализа особенностей АЭ, сопровождающей трение. и требовании помехозащищенности сформулированы и обоснованы технические характеристики и технические требования к пьезоэлектрическим датчикам и аппаратуре для регистрации АЭ сигналов при трении. Разработаны и изготовлены оригинальные датчики акустической эмиссии с высокой помехозащищенностью. Приведены их технические характеристики. Показано из каких условий следует выбирать параметры регистрирующей аппаратуры: коэффициент усиления и уровни его регулировки; верхнюю и нижнюю границы частотного диапазона регистрации сигналов; крутизну спадов АЧХ усилительного тракта и др. Указанные требования реализованы в разработанной и изготовленной серии АЭ-приборов, в том числе портативных, предназначенных как для проведения исследований; так и для эксплуатационной диагностики состояния узлов трения машин и механизмов. Базовым устройством серии является прибор РИФ-МИФИ. Приводятся технические характеристики, структурные схемы приборов, а также временные диаграммы работы основных блоков. Предложены устройства для исследования и контроля трнбосопряжений с использованием разработанной аппаратуры. Результаты анализа научно-технической и патентной литературы показывают, что по метрологическим характеристикам созданные измерительные средства не имеет аналогов. Подготовлена техническая документация для промышленного мелкосерийного выпуска приборов.

Проанализированы конструктивные схемы существующих установок для исследования фрикционных свойств материалов. Сформулированы специфические требования к установкам для изучения акустической эмиссии при трении и изнашивании материалов, обоснован выбор "пальчиковой" схемы испытаний. Сконструирована н изготовлена серия установок (ФРИКЦИОН 1. ФРИКЦИОН-В; ФРИКЦИОН П, ФРИКЦИОН К) для изучения фрикционного взаимодействия материалов в различных условиях и регистрации возникающего при этом акустического излучения. При проектировании установок серии применен ряд конструктивных решений, обеспечивающий высокую помехозащищенность и улучшенные по сравнению с су-

щсствующнми устройствами метрологические характеристики. Среди них — дополнительная звукоизоляция вспомогательных систем установок; использование малошумящпх двигателей с дополнительными амортизаторами на отдельных основаниях; применение эластичных элементов для передачи движения; использование специально подобранных датчиков с практически одинаковыми амплитудно- частотными характеристиками и др.

Установки этой серии позволяют проводить испытания фрикционных свойств материалов,' стойкости защитных и смазочных покрытии в широком диапазоне скоростей (0.2-20000 мм/с) и нагрузок (0,1-50 Н), в газовых средах разного состава и вакууме, а также при введении в рабочую зону лучистой энергии, например, лазерного излучения. В установках реализуется широкий интервал значений коэффициента взаимного перекрытия от 0 до 0.8 в условиях однонаправленного пли возвратно поступательного движения элементов пары трения. Это позволяет решать ряд новых задач в области трения, физики поверхности и физики твердого тела.

Разработанные установки, измерительная АЭ-аппаратура, техническая и конструкторская документация совместно с разработанными методиками исследования переданы ряду производственных предприятии и научных организации для использования и изготовления экспериментального оборудования. Опыт, накопленный при проектировании и эксплуатации лабораторных трибологнческнх установок, использован при создании внутри-канальных устройств для исследования фрикционных свойств материалов и элементов конструкции атомной техники в активной зоне ядерного реактора при воздействии реакторных излучений. ,

Основные закономерности акустической эмиссии при фрикционном взаимодействии материалов

С помощью разработанных .установок и АЭ-аппаратуры на парах'трения. составленных из различных материалов, изучены закономерности изменения параметров акустической эмиссии в ходе и по окончании приработки. Исследовано влияние пути трения на характеристики акустического излучения при использовании жидких, консистентных и твердых смазок. Испытания проводились на образцах материалов из латунен ЛС 20, ЛС 59, ЛС 62, стали 3 и 45, подвергнутым различным видам обработки, при трении без смазок, а также в режиме граничной смазки с применением литола, графитового раствора, масел АС 8. МС- 20 и твердосмазочных покрытий (ТСП) на основе дисульфида молибдена.

Проанализированы фнзико-механнческие процессы, протекающие на поверхностях фрикционных пар в ходе их приработки. Экспериментально

показано, что характеристики АЭ, отражающие динамику изменения напряженно деформированного состояния поверхностных слоев и геометрических параметров поверхностен, отслеживают все стадии эволюции трнбологнче-екон системы в процессе приработки.

Обобщая полученные данные, молено утверждать, что при неизменных условиях трения (скорости скольжения, нагрузках на образцы, состоянии окружающей среды, материалов пары трения) параметры АЭ — скорость счета импульсов, удельная скорость счета, характеристики амплитудного распределения (дисперсия, средняя амплитуда, удельная мощность) по окончании приработки пары трения стабилизируются и принимают минимальные значения, что указывает на переход трнбологического сопряжения в устойчивое состояние. Стремление к стационарному значению параметров может быть как монотонным, так и проходящим через экстремум. Снижение средней амплитуды и мощности АЭ-сигналов свидетельствует о переходе системы трущиеся образцы— смазка— окружающая среда к устойчивому состоянию с минимальной диссипацией энергии. Уменьшение скорости счета АЭ указывает на то, что интенсивность процессов деформирования и разрушения поверхностных слоев пары трения также стремится к минимуму. Уменьшение дисперсии амплитудного распределения импульсов АЭ подтверждают гипотезу И.Г.Горячевой и М.Н.Добычнна о том, что по окончании приработки напряжения на отдельных пятнах фактического контакта выравниваются и становятся минимально возможными для данных условиях трения.

Анализ экспериментальных данных показывает, что наблюдаемые закономерности хорошо объясняются в рамках разработанных моделей АЭ при трении. Например, по мере приближения к стационарному режиму максимум амплитудного распределения не только смещается в область малых амплитуд, но изменяется и сам характер распределения — от одномодального к 7-образному. Такое поведение распределения легко объяснимо в рамках разработанной модели, если учесть сглаживание мнкронеровностей поверхностей трения в ходе приработки (уменьшение параметра й/охф}) н попадания максимума распределения в область, расположенную ниже уровня дискриминации сигналов.

Показано, что регистрация акустического излучения позволяет оперативно сопоставить прпрабатываемость материалов. Проведены сравнительные испытания образцов стали 45 с различными видами обработки поверхности. По данным о времени уменьшения параметров АЭ и стабилизации их значений установлено, что прпрабатываемость образцов, поверхность ко-.

•-»С

торых обработана лазерным излучением, существенно выше, чем образцов улучшенной стали 45 или стали в состоянии поставки. Показана возможность создания методик определения момента окончания приработки трнбо-сопряжсшш по данным регистрации и анализа параметров АЭ- сигналов.

На разных металлических материалах с использованием разнообразных типов н режимов смазки проведены систематические исследования влияния скорости скольжения и нагрузки во фрикционной парс на параметры АЭ. возникающей при трении. Исследовались изменения характеристик АЭ сигналов — скорости и удельной скорости счета, амплитудного и энергетического распределений импульсов, среднего значения н дисперсии амплитуды, удельной мощности АЭ в зависимости от условий трения. Во всех экспериментах помимо параметров акустических сигналов измерялась сила трения.

В качестве примера на рис. 7 и 8 приведены типичные зависимости амплитудных распределений АЭ-сигналов от скорости скольжения и нагрузки в паре трения, а на рис. 9 и 10 — изменение скорости счета импульсов от этих параметров.

А,огн.гд.

60 ' А, 01 н. гд.

1'иг. 7. Амплитудные распределения и средняя амплитуда сигналов д.) при различных скоростях скольжения: диск — сталь -15; палец — ЛС С/2; нагрузка — 5 Н.

Рис. К. Амплитудные распределения н средняя амплитуда сигналов ЛЭ при различных нагрузках: диск — сталь 1 о; палец — ЛС 62; скорость скольжения - 0,11 м/с.

Закономерности, наблюдаемые в экспериментах, хорошо согласуются с выводами разработлншш теории АЭ при трении. Например, установлено, что средняя амплитуда импульсов АЭ пропорциональна квадратному корню, а средний квадрат амплитуды - первой степени скорости скольжения. Скорость счета АЭ линейно зависит от скорости относительного скольжения

N•40'*, хнп/с.

30 £,Н

Рис.9. Записнмость скорости счета АЭ при ра:ш их нагрузках: диск -сталь 45, палец — Л С 62; V = 0,11м/с.

8 г 6 к г,

2.2 ОЛ О-б Л 8 Х^и/с.

Рис. 10. Зависимость скорости смета ЛЭ при различных скоростях скольжения: диск - ШХ15, палец -111X15; нагрузка — 22,5 II.

и нагрузки в паре трения. Такое поведение этих параметров предсказывается теорией (см. (8) и (9)). Изменение вида амплитудного распределения от одномодального к ./-образному с увеличением нагрузки между элементами пары трения и их взаимной скорости скольжения объясняется смещением максимума распределения в низкоамплитудную область, лежащую ниже уровня дискриминации регистрируемых сигналов.

Аналогичные зависимости параметров акустических сигналов были получены при трении с различными видами смазок — литолом, графитовым раствором, маслом АС-8 и ТСП на основе днсульфнта молибдена. Следует отметить более высокую чувствительность параметров АЭ к изменению условий трения, например к увеличению нагрузки, по сравнению с коэффициентом трення. Последний оставался либо постоянным, либо менялся незначительно. Наибольшее влияние нагрузки отмечено при использовании графитового раствора. Это объясняется тем, что к обычным источниками АЭ при трении В режиме граничной смазки — образованию микротрещнн и их слиянию, отделению частиц износа и процессам упругого удара мн-кровыступов, добавляется еще один — разрушение поверхностного слоя в результате мнкрорезання. Мелкодисперсные частицы графита в растворе способны шаржировать поверхность, на что указывает также максимальное для данных условий значение коэффициента трения и более высокая темпе-'1 ратура образцов, почти вдвое превышающая температуру при испытаниях с другими смазками.

Экспериментально проверена возможность использования метода АЭ для контроля режимов смазки и момента разрушения смазочных покрытий. Проанализированы источники акустического излучения при трении с прнме-

неннем разных типов и различных режимов смазки. Показана высокая чувствительность параметров акустического излучения к смене режимов смазки. Разрушение покрытия или смазочной пленки даже на единичных пятнах фактического контакта сопровождается заметным изменением характеристик АЭ. При смене режимов смазки диапазон изменения параметров АЭ более чем на порядок превышает изменения значении коэффициента трения. Поэтому по их изменению можно определить наступление разрушения покрытия на более ранннх'етаднях, чем это отразится на величине коэффициента трения.

В экспериментах с покрытием на основе молибденита в процессе приработки и разрушения смазки хйрошо воспроизводятся параметры АЭ. Предложено использовать акустическое излучение при трении с этим покрытием в качестве своеобразного эталонного процесса для настройки и сравнения технических характеристик разрабатываемой аппаратуры.

Исследовано изменение спектральной плотности АЭ- сигналов при разрушении смазочных покрытий. Полученные данные согласуются с результатами теоретических расчетов спектров АЭ при трении поверхностен с разной шероховатостью. На рис.11 показано изменение спектральной плотности АЭ на разных этапах работы пары трения. При сухом трении спектр содержит периодические составляющие, и вид его аналогичен предсказанному теоретически, см. рис. 0. Уменьшение спектральных максимумов с ростом частоты объясняется частотной зависимостью коэффициента затухания упругих волн в материале. Согласно теории такой спектр характерен для поверхностей, корреляционные функции профилей который содержат периодические составляющие. По данным измерения спектра оценен средний период следования мнкронеровностей. хорошо согласующийся с результатами измерении профплограмм.

При добавлении смазки спектр приобретает вид, близкий к одномо-дачьному (рис. о), который, согласно разработанной теории, типичен для АЭ при трении поверхностей с экспоненциально убывающими корреляционными функциями профилен. Такие функции характерны для поверхностей, подвергнутым шлифованию и полировке. Изменение характера спектра свидетельствует об эффекте сглаживания и выравнивания поверхностей. Это согласуется с гипотезой А.С.Ахматова о том, что "... вещество смазки нивелирует мнкрогсометрическпй профиль поверхности, которая приобретает свойства зеркальной высокоупругой плоскости ... С началом разрушения покрытия поверхность частично теряет свою зеркальность. В спектре увеличивается доля высокочастотных составляющих, и возрастает их величина. С

разрушением смазки в спектре АЭ вновь просматриваются пики, характерные для трення в отсутствие смазочного слоя. Их амплитуда сравнительно невелика из-за сильного демпфирующего действия остатков смазки.

1'нс. 11. Спектральная плотность сиг малой АЭ: п- сухое трение; б — трение со смазкой МС-20, приработанное состояние; о — начало разрушения смазочного слоя; г - - разрушение смазочного слоя

Основной вывод, следующий из экспериментальных результатов, заключается в том, что разрушение смазочного слоя приводит к увеличению всех параметров АЭ, связанных с энергией акустического излучения. Анализ изменения параметров АЭ указывает на то, Что разрушение начинается в локальных зонах. В дальнейшем в зависимости от условии трення эти зоны могут либо залечиваться, либо развиваться, приводя к катастрофическому нарушению покрытия с последующим заеданием пары трення.

При трении со слоистыми ТСП типа молибденита АЭ обусловлена образованием и разрушением адгезионных связей и процессами зарождения ми-кротрещнн в слое покрытия из-за усталостного разрушения. Ударные явления здесь играют меньшую роль из-за сильной демпфирующей способности молибденита. Разрушение ТСП. так же как и разрушение слоя жидкой смазки, сопровождается излучением импульсов АЭ. Их источник - взаимодействие мнкровыступов поверхностен и более интенсивное образование мнкротрещпн в поверхностном слое подложки по сравнению с трением с покрытием.

Показано, что практически все параметры АЭ можно использовать в

качестве диагностических для оценки состояния покрытий в узлах трения. Самым простым для регистрации является скорость счета. Однако для де-тачьного анализа состояния подшипников следует применять амплитудный и частотный анализ АЭ-(Игнатов.

Исследована взаимосвязь параметров АЭ с характеристиками разрушения и износа поверхностей трения. Показано, что акустическую эмиссию можно использовать для сравнительной оценки износостойкости матерна-" лов и защитных покрытии, если преимущественным механизмом разрушения поверхностен является устатостный износ. Установлено, что смена режима изнашивания сопровождается изменением скорости счета, и амплитудного распределения импульсов АЭ. С частности, энергетические характеристики АЭ в случае преобладании адгезионного изнашивания как минимум на один два порядка меньше соответствующих параметров при преимущественном «абразивном изнашивании. Предложены феноменологические соотношения, устанавливающие взаимосвязь параметров АЭ сигналов с износостойкость материалов. Показана возможность использования этих зависимостей для экспрессной оценки износостойкости поверхностных слоев материалов. С применением АЭ метода нзучена-пзносостойкость защитных покрытий из сплавов системы М^Сг-В-31. и оценена стойкость образцов конструкционных сталей, поверхностные слон которых были упрочнены с использованием различных физических методов. Установлено, что лазерная обработка поверхностей и газопорошковая лазерная наплавка обеспечивают наибольшую износостойкость материалов. Полученные данные использованы в НПО "Ремдеталь".

На основании теоретических и экспериментальных исследований предложен комплекс оригинальных АЭ методик контроля п диагностики трнбо-сопряженнй по их фактическому состоянию. Разработаны методика контроля приработки в парах трения, методики контроля нарушения смазочного слоя, позволяющие оценить момент времени разрушения покрытия, степень разрушения смазочного слоя и относительную величину площади разрушения защитного покрытия на поверхностях трения. Разработаны методики оптимизации микрорельефа поверхности трения и определения количества пятен ювенпльного контакта. Созданные методики могут быть реализованы с помощью разработанной АЭ-аппаратуры. Сравнительная простота методик позволяет рекомендовать их для использования не только в исследовательских целях, но и для эксплуатационного контроля состояния узлов трения .машин и механизмов.

Акустическая эмиссия при фрикционном взаимодействии материалов и узлов трения агрегатов атомной техники

Проанализированы особенности работы узлов трения конструктивных элементов и оборудования ядерных энергетических установок. Рассмотрены задачи, трибологии атомной техники, среди них — исследование фрикционного взаимодействия ядерного топлива и оболочки тепловыделяющих элементов (твэлов); подбор материалов пар трения и смазок для механизмов и агрегатов, атомной техники; изучение особенностей фрикционного взаимодействия материалов в подшипниках скольжения технологического оборудования первого контура энергетических реакторов; использование ионизирующего излучения для целенаправленного изменения фрикционных свойств, например для улучшения износостойкости поверхностных слоев материалов. Отмечается, что в изучение поведения материалов и конструкций в столь неординарных условиях существенный вклад может внести применение метода акустической эмиссии. .

В рамках решения проблемы ВТО энергетических реакторов выполнен комплекс работ по изучению фрикционного взаимодействия таблеток диоксида урана с циркониевым сплавом оболочки твэла и оценке износостойкости антифрикционных покрытии оболочек на основе композиций Си-С и №-С. В условиях, имитирующих движение топливного столба относительно оболочки в переходных режимах работы реактора, с применением метода АЭ исследована динамика взаимодействия таблеток и оболочки на разных стадиях приработки. Установлено, что в период приработки трение диоксида урана по материалу оболочки осуществляется в режиме микрорезання. Стационарному состоянию фрикционного контакта этих материалов соответствует режим пластического оттеснения поверхностных слоев циркониевого сплава. Смена стадии приработки четко отслеживается по изменению параметров АЭ, причем в стационарном состоянии их значения в несколько раз меньше, чем в ходе приработки. Определены признаки АЭ-сигналов, указывающие на раскрашивание топливных таблеток при их циклическом скольжении по поверхности сплава.

При испытаниях антифрикционных покрытий установлено, что приработка поверхностен наступает через несколько циклов скольжения, а источниками АЭ в стационарном состоянии являются пластическое деформирование и оттеснение слоя покрытия. Показано, что анализируя акустическое излучение, можно предсказать момент разрушения покрытии, а, регистрируя изменение параметров излучения в процессе испытаний, — отслеживать динамическую картину появления зон локального разрушения и их частпч-

ного залечивания в ходе приработки. Во всех случаях установлена более высокая чувствительность параметров АЭ снгнатов к изменению условии и режимов трения по сравнению с величиной коэффициента трения. Отмечается, что основные закономерности поведения АЭ в процессе приработки и разрушения антифрикционных покрытии, установленные для обычных конструкционных материалов, проявляются и для таких нетрадиционных в триботехнике материалов, как диоксид урана и сплав циркония.

С использованием метода АЭ исследованы трнбологнчсскне свойства материалов подшипниковых узлов механизмов циркуляции шаровых твэлов атомных установок: Изучены процессы в зоне трения материалов с антифрикционным ТСП на основе дисульфида молибдена группы "Дпмолпт" в условиях, по составу внешней среды и температуре аналогичных условиям работы подшипников скольжения механизмов контура циркуляции шаровых твзлов установки на базе реактора ВГ- 50. Установлено, что основным источником акустических сигналов при трении с ТСП являются процессы образования и разрушения адгезионных связей, а износ обусловлен усталостью материала покрытия. Локальное разрушение покрытия сопровождается увеличением на два -три порядка параметров АЭ (скорости счета, средней амплитуды) п изменением вида амплитудного распределения сигналов. Наблюдаемые закономерности проявления АЭ хорошо описываются в рамках предложенных в работе теоретических моделей. Определены условия, при которых возможно проведение ускоренных ресурсных испытаний подшипниковых узлов. Исследовано влияние примесей кислорода, воздуха и паров воды в рабочей гелиевой среде на фрикционное взаимодействие материалов. В ходе прецизионных измерений показано, что АЭ позволяет обнаружить изменения в механизме трения при гораздо меньших концентрациях примесей, чем измерение силы трения в трнбосопряжении. Возрастание интенсивности акустического излучения из-за наличия кислородсодержащих газообразных примесей связано с окислительными процессами на поверхностях трения. На окисленных участках образуются мпкротрещины, а продукты окисления действуют как абразив. Исследовано влияние температуры материалов на механизм фрикционного взаимодействия. С повышением температуры уменьшается количество молекул воды, адсорбированных на поверхностях, что приводит к снижению адгезионной составляющей силы трения.

В условиях, моделнруюших режимы работы подшипников скольжения н уплотнений ГИН. а также в ходе стендовых испытаний натурного насоса с применением разработанной АЭ-аппаратуры исследованы фрикционные свойства материалов подшипниковых узлов насосов водо- водяных энерге-

тических ядерных реакторов. В экспериментах имитировалась аварийная ситуация —- работа насоса при потере теплоносителя. На основе анализа параметров АЭ-сигналов, регистрируемых в процессе испытаний, получены данные о ходе и механизмах приработки и износа материалов, сведения о работе узла трения в аварийных режимах, а также изучены особенности акустического излучения в различных режимах работы насоса. Результаты испытаний в основном подтвердили общие закономерности изменения параметров акустического излучения от условий трения, приведенные выше. В ходе стендовых испытаний насоса на основании анализа частотных спектров АЭ установлено местоположение наиболее мощного источника высокочастотного акустического излучения — область главного упорного подшип-. ника. Предложена оптимальная схема размещения АЭ-прсобразователей на диагностируемом насосс. - .

Таким образом, проведенные исследования показали перспективность применения метода АЭ не только для изучения'фрикционных свойств материалов атомной техники, но и эксплуатационного контроля узлов трения технологического оборудования ядерных энергетических установок.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В результате комплексных теоретических и экспериментальных исследований развиты научные основы метода акустической эмиссии и разработана методическая база, позволившие повысить информативное содержание и расширить функциональные возможности этого метода б трибологии.

1. Развита теория АЭ при трбнии твердых тел. Разработаны теоретические модели для расчета основных информативных параметров высокочастотного акустического излучения, сопровождающего трибологическое взаимодействие материалов. Модели описывают наиболее существенные особенности проявления АЭ при трении и являются теоретической базой для разработки акустико--эмиссионных методик исследования и контроля состояния трибосоиряжений.

1.1. Рассмотрены физические процессы и указаны источники высокочастотного акустического излучения при трибологическом взаимодействии твердых тел. Показана взаимосвязь характеристик АЭ-сигналов с процессами в зоне фрикционного контакта. Предложены новые информативные признаки акустических сигналов и указаны факторы, повышающие и снижающие интенсивность акустической эмиссии при трении. На основе теории выбросов случайных процессов решена задача о распределении давления на площадках фактического контакта тел. Определен комплекс параметров,

включающий физико-механические свойства контактирующих тел и геометрические характеристики их поверхностей, от которых зависит распределение давления.

1.2. Созданные модели на основе достаточно общих предположении позволяют рассчитать основные характеристики АЭ при фрикционном взаимодействии твердых тел. Получены соотношения, описывающие зависимости параметров АЭ-сигналов от физико-механических свойств материалов три-бологической пары, 1'еометричсских факторов взаимодействующих поверхностей и условий трения. Теоретические результаты позволяют с единых позиций объяснить наблюдаемые па практике типы амплитудных и спектральных распределений АЭ-сигналов, зависимости информативных параметров сигналов от условий работы трибологической пары и их изменение при смене режимов трения.

1.3. На основе теории марковских случайных процессов разработана феноменологическая динамическая модель для описания нестационарных и переходных режимов в трибологических системах. Получены соотношения, позволяющие в общем виде проанализировать и предсказать характер изменения параметров АЭ при смене условий трения — изменении температуры, скорости движения, нагрузки, состава окружающей среды и режима смазки. Теоретически предсказана более высокая чувствительность характеристик высокочастотного акустического излучения к изменению условий трения по сравнению с коэффициентом трения.

2. Развиты методические основы применения метода АЭ в трибологии. Разработаны методические рекомендации, экспериментальное оборудование и измерительная аппаратура для акустико-эмиссионных трибологических испытаний.

2.1. Указана специфика акустико-эмиссионных трибологических испытаний. Проанализированы источники шумов и помех различной физической природы при регистрации АЭ-сигналов. Разработаны методические рекомендации и технические приемы борьбы с помехами. Сформулированы основные технические требования к оборудованию, первичным преобразователям информации и измерительной аппаратуре для регистрации акустической эмиссии при трении.

2.2. Обоснованы принципы построения структурных схем, разработана и изготовлена серия оригинальных АЭ -приборов и датчиков акустического излучения с высокой степенью помехозащищенности. Налажен мелкосерийный выпуск стационарных и переносных приборов различного функционального назначения. Предложены устройства для контроля подшипниковых уз-

лов с использованием разработанных измерительных средств.

2.3. Спроектирован и изготовлен комплекс установок для исследования фрикционного взаимодействия материалов и регистрации возникающего при этом акустического излучения. В установках реализованы конструктивные решения, обеспечивающие высокую помехозащищенность и улучшенные по сравнению с известными аналогами метрологические характеристики. Созданные средства позволяют проводить исследования фрикционных свойств материалов, стойкости защитных и смазочных покрытий в широком диапазоне скоростей скольжения и качения элементов пары трения, действующих нагрузок, в различных газообразных средах и вакууме.

3. .На широком круге материалов, составляющих пару трения, с применением различных типов смазочных и защитных покрытий и без них экспериментально установлены основные закономерности изменения информативных параметров АЭ на различных этапах работы трибосопряжений, а также при изменении условий и режимов трения. Полученные данные, хорошо согласующиеся с результатами теоретических исследований, послужили экспериментальным обоснованием разработанных АЭ-методик контроля трибосопряжений.

3.1. Изучены закономерности проявления АЭ в ходе и по окончании процесса приработки материалов. Исследовано влияние пути трения на характеристики высокочастотного акустического излучения при использовании жидких, консистентных и твердых смазок. Показано, что изменение параметров АЭ-сигналов во времени отражает кинетику процесса приработки. Проведены систематические исследования влияния скорости скольжения и нагрузки во фрикционной паре на характеристики АЭ. Анализ полученных данных показал, что экспериментально установленные закономерности удовлетворительно описываются в рамках предложенных теоретических моделей АЭ при трении твердых тел.

3.2. Экспериментально показана возможность применения метода АЭ для контроля режимов смазки и момента разрушения смазочных покрытий. Установлена высокая чувствительность параметров акустического излучения к смене режимов смазки. Изучена взаимосвязь АЭ с характеристиками разрушения, основными механизмами износа поверхностей трения и защитных покрытий. Предложены феноменологические соотношения, связывающие параметры АЭ-сигналов с величинами, определяющими износостойкость материалов. Исследована износостойкость защитных покрытий из сплавов системы .\i-Cr-B-Si и относительная стойкость конструкционных сталей, поверхностные слои которых были упрочнены различными фи-

зпческнми методами.

3.3. В результате теоретических и экспериментальных исследований предложен комплекс акустико- эмиссионных методик контроля трибосонря-жений по их фактическому состоянию. Разработаны методики контроля приработки в парах трения, нарушения смазочного слоя, оптимизации микрорельефа поверхности трения и определения количества пятен ювенпльно-го контакта. Методики могут быть использованы при проведении фрикционных исследовании й эксплуатационной диагностики подшипниковых узлов машин и механизмов.

4. Проанализированы особенности работы материалов и смазочных покрытии узлов трения ядерных энергетических установок и рассмотрены основные задачи трибологии атомной техники. Проведены комплексные исследования и получены данные о влиянии эксплуатационных факторов, режимов и условий работы на.фрикционные свойства материалов и антифрикционных покрытий узлов трения конструктивных элементов и технологического оборудования ядерных энергетических реакторов. Показана перспективность применения метода АЭ как для исследовательских целей, так и эксплуатационного контроля узлов трения оборудования атомной техники.

1.1. В рамках решения проблемы ВТО в лабораторных условиях с применением метода АЭ изучено фрикционное взаимодействие таблеток диоксида урана с циркониевым сплавом оболочки твэла и оценена сравнительная износостойкость различных антифрикционных покрытий оболочек на основе металло -углеродных композиций. Исследована кинетика и установлены механизмы разрушения поверхностных слоев и барьерных покрытий циркониевого сплава. Полученные результаты использованы при выборе оптимального антифрикционного покрытия оболочек твэл энергетических ядерных реакторов.

4.2. В условиях, близких к эксплуатационным, исследованы трибологи-чсскис свойства материалов подшипниковых узлов механизмов контура циркуляции шаровых твэлов установки на базе реактора ВГ-50. С помощью метода АЭ получены данные о процессах приработки и разрушения антифрикционного 'ГСП на основе дисульфида молибдена. Исследован механизм влияния кислородсодержащих примесей в рабочей гелиевой среде на процессы разрушения смазочного покрытия. Установлено, что повышение температуры трпбосопряжения снижает адгезионную составляющую силы трения. Показана возможность проведения экспрессных испытаний подшипниковых узлов с применением метода АЭ.

4.3. В модельных экспериментах, а также в ходе стендовых испытаний

натурного ГЦН исследованы фрикционные свойства материалов подшипниковых узлов насосов водо-водяных энергетических ядерных реакторов. В различных условиях, в том числе имитирующих аварийные ситуации, получены данные о ходе и механизмах приработки и износа материалов подшип-ииков скольжения и уплотнений ГЦН, а также сведения о работе узла трения в аварийном режиме. Изучены особенности акустического излучения в различных режимах работы насоса, и определено оптимальное расположение ЛЭ-преобразоватслсй на контролируемом насосе при его диагностике.

5. Разработанные установки, измерительная АЭ-аппаратура, техническая и-конструкторская документация, а также методики исследования переданы ряду производственных предприятий и научных организаций для применения и изготовления экспериментального оборудования, среди них НИЦ по технологическим лазерам РАН, ИМАШ РАН, ИПМ РАН, ИММС АН Белоруссии, МГТУ им. Н.Э.Баумана, ВНИИАМ, п/я В-2190, BMA (г.Санкт-Петорбург), предприятия Газпрома и Минатома РФ.

G. Фактические данные о фрикционных свойствах материалов, стойкости защитных и антифрикционных покрытии, полученные в процессе выполнения настоящей работы, переданы заинтересованным промышленным и нроектно-конструкторским предприятиям: НПО "Ремдеталь", ВНИИГАЗ, п/я В-2190, ВНИИАМ.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Щавелин В.М., Сарычев Г.А. Акустический контроль узлов трения ядерных энергетических установок.'—М.: Энергоатомиздат, 1988. — 177 с.

2. A.c. СССР 849046. Способ определения момента разрушения покрытия. В.М.Щавелин, В.М.Баранов, Г.А.Сарычев, К.И.Молодцов. БИ. 1981. N 27.

3. A.c. СССР 938095. Устройство для определения коэффициента трения твердых тел. А.В.Косточка, А.А.Кузнецов, Г.А.Сарычев, М.И.Шахновс-кпй, В.М.Щавелин. БИ. 1982. N 23.

4. A.c. СССР 938133. Способ контроля материала покрытия. В.М.Щавелин, Г.А.Сарычев, М.И.Шахновский. БИ. 1982. N 23.

5. A.c. СССР 1013820. Способ контроля состояния пленки на поверхности трения. В.М.Щавелин, Г.А.Сарычев. БИ. 1983. N 15.

0. A.c. СССР 1015284. Держатель кольцевых образцов. А.А.Кузнецов, Г.А.Сарычев, В.М.Щавелин. БИ. 1983. N 16.

7. A.c. СССР 1073614. Способ определения момента окончания приработки пары трении. В.М.Щавелин, Г.А.Сарычев, В.М.Рсвенко. БИ. 1984.

N 6.

8. A.c. СССР 1128136. Устройство для контроля работоспособности подшипника. В.М.Ревенко, Г.А.Сарычев, В.М.Щавелгш. БИ. 1984. N 45.

9. A.c. СССР 1158903. Способ определения момента окончания приработки пары трения. В.М.Щавелин, Г.А.Сарычев, М.И.Шахновский, В.М.Ревенко, И.Г.Горячева, М.Н.Добычин, О.В.Холодилов. БИ. 1985. N 20.

10. A.c. СССР 12445G5. Устройство для определения времени окончания приработки пары тления. Г.А.Сарычев, В.М.Щавелин, В.М.Ревенко. БИ. 1985. N 20.

11. A.c. СССР 1295295. Способ определения износостойкости. В.А.Минаев, Г.А.Сарычев, М.И.Шахновский, В.М.Щавелин. БИ. 1987. N 9.

12. A.c. СССР 1330516. Способ определения момента разрушения покрытия пары трения. А.Н.Быков, Г.А.Сарычев, В.М.Щавелин. БИ. 1987. N 30.

13. A.c. СССР 1352317. Способ исследования процесса трения. И.В.Крагельский, Г.А.Сарычев, Н.В.Гитис, В.М.Щавелин, М.И.Шахновский. БИ. 1987. N 42.

14. A.c. СССР 1582068. Способ определения момента окончания приработки пары трения. В.С.Герасимов, Г.А.Сарычев, М.И.Шахновский, В.М.Щавелин. БИ. 1990. N 28.

15. A.c. СССР 1G56406. Способ определения режима трения. А.А.Кузнецов, Г.А.Сарычев, В.М.Щавелин. БИ. 1991. N 22.

16. Баранов В.М., Кудрявцев Е.М., Сарычев Г.А. Анализ частотного спектра акустического излучения при трении твердых тел. //Трение и износ.

1994, т. 15, 6, с. 986-993.

17. Баранов В.М., Кудрявцев Е.М., Сарычев Г.А. Применение теории выбросов случайных функций для расчета плотности вероятности распределения давления на площадках микроконтакта поверхностей. //Трение и износ. 1995, т. 16, 4, с. 632-641.

18. Баранов В.М., Кудрявцев Е.М., Сарычев Г.А'. Расчет параметров акустической эмиссии при внешнем трении твердых тел. //Дефектоскопия.

1995, 8, с. 3-12.

19. Исследование акустической эмиссии при трении материалов /В.М.Щавелин, Г.А.Сарычев, С.А.Звонков, М.И.Шахновский //Техника радиационного эксперимента. М.: Атомиздат, 1980, вып. 8, с. 91-96.

20. Исследование АИ при трении материалов твэлов в лабораторных условиях /В.И.Денисов, В.В.Осипов, Г.А.Сарычев, М.И.Шахновский. //Техника радиационного эксперимента. М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 104-108.

21. Крагельский И.В., Щавелин В.М., Гитис Н.В. Сарычев Г.А. и др. Применение метода акустической эмиссии для анализа пленочного голодания при трении. //Трение и износ. 1984, т. 5, N 5, с. 773-778.

22. Сарычев Г.А., Сафонов А.Н., Шахновский М.И. и др. Структура и износостойкость поверхностных слоев из никель- бор- кремниевых сплавов, наплавленных различными физическими методами. //Электронная обработка материалов. 1986, N 6, с. 25-30.

23. Сарычев Г.А., Шахновский М.И., Щавелин В.М. Влияние внешних факторов на ультразвуковое излучение при трении //Методы и средства исследования материалов и конструкций в радиационных полях. М.: Энер-гоиздат, 1982, с. 56-G4. - . •

24. Сарычев Г.А., Щавелин В.М., Баранов В.М., Грязев А.П. Анализ акустического излучения при фрикционном взаимодействии твердых тел.//Трение и износ. 19S5, т. G, 1, с. 39-47.

25. Сарычев Г.А., Щавелин В.М. Возможности акустико-эмиссиониого неразрушающего контроля узлов трения энергооборудования АЭС //Атомные электрические станции. — М.: Энергоатомиздат, 1988, вып. 11.

26. Сарычев Г.А., Щавелин В.М. Метод контроля разрушения антифрикционного покрытия с помощью регистрации ультразвукового излучения //Физика и механика деформации и разрушения. М.: Энергоиздат, 1981, вып. 9, с. 89 -92.

27. Установки для исследования фрикционного взаимодействия с регистрацией ультразвукового излучения /В.И.Денисов, А.А.Кузнецов, Г.А.Сарычев, В.М.Щавелин /Техника радиационного эксперимента. М.: Энергоиздат, 1981, вып. 9, с. 73-78. .

28. Щавелин В.М., Сарычев Г.А. Исследование акустического излучения, возникающего в зоне фрикционного контакта твердых тел. //Тление и износ. 1983, т. 4] N 5, с. 808-816.

29. Possibilities of sliding pair diagnostics arid control due to acoustic emission signals generated by friction contact zone processes /V.M. Szchavelin, G.A.Sarychev, M.I.Schachnovskvi, V.M. Revenko //Proceedings of the III Symposium of the IMEKO Technical Committee on Technical Diagnostic (10). Moskow. Oct. 1983. Budapest. IMEKO. 1984, pp. 501-512.

30. Sarvchev G.A., Szchavelin V.M. Acoustic emission method for research and control of friction pairs. //Tribology International. 1991, vol. 24, n 1, pp. 1110.

Подписано в печать ■fS. CL/. 97 Заказ ¿oV Тираж f CC cH^ .

Типография МИФИ. Каширское шоссе, 31