Tribo-træthed

Tribo -træthed  er en gren af ​​mekanikken , der studerer slid-træthedsskader (ILE) og ødelæggelse af tribo-træthedssystemer [1] [2] [3] [4] . Tribo-træthed blev skabt i skæringspunktet mellem tribologi og mekanik af træthedsskader og ødelæggelse af materialer og strukturelle elementer (figur 1). Udtrykket tribo-træthed (tribo (græsk) - friktion, træthed (fransk, engelsk) - træthed) er vedtaget i den mellemstatlige standard GOST 30638-99 "Tribofatigue. Begreber og definitioner” [5] . Dette udtryk er inkluderet i Belarusian Encyclopedia [6] og Big Encyclopedic Dictionary [7] .

Grundlæggeren af ​​tribo-træthed er doktor i tekniske videnskaber, professor Leonid Sosnovsky [8] [9] [10] .

Objekter til undersøgelse

Tribo-træthed er ethvert mekanisk system, hvor friktionsprocessen realiseres i enhver af dens manifestationer (når den ruller , glider , glider, støder , erosion osv.), og som samtidigt opfatter og transitivt transmitterer en volumetrisk, repetitivt variabel (især cyklisk) ) indlæs [11] . Som regel er der tale om ansvarlige produkter. Så i hjul-/skinnesystemet registreres friktion under rulning , glidning , glidning og et af dets elementer - skinnen udsættes desuden for bøjning , spændingskompression , torsion . Derfor er dens ydeevne bestemt af en kompleks IPM - kontaktmekanisk træthed. I krumtapaksel / plejlstangshovedsystemet opnås glidende friktion , og akseltappen udsættes samtidig for bøjning med vridning . Følgelig er dens ydeevne bestemt af en kompleks IFP - friktions-mekanisk træthed. I en række samlinger af aksel-/muffetype finder glidende friktion ( fretting ) sted, og akslen udsættes desuden for rotationsbøjning . Og dens ydeevne bestemmes af en kompleks IEP - fretting træthed. Hvis vi studerer systemrøret / væskestrømmen ( olie ), så realiseres hydrodynamisk friktion i det , og røret belastes samtidigt med re-variabelt indre tryk . Derfor er dens ydeevne bestemt af en kompleks IEP - korrosionsmekanisk (eller korrosions-erosion) træthed. På samme måde er strålingsmekanisk træthed typisk for rørene i det primære kredsløb på et atomkraftværk .

Således er et tribo-udmattelsessystem i det væsentlige et hvilket som helst friktionspar, hvis mindst et af elementerne er yderligere og samtidigt belastet med en bulk (ikke-kontakt) belastning. I næsten enhver moderne maskine (bil, fly, værktøjsmaskine osv.) er der mindst et tribo-træthedssystem, som som regel er tungt belastet, og det bestemmer i høj grad produktets driftssikkerhed. Det følger af dette, at den store tekniske og økonomiske betydning for moderne teknologi af problemerne med friktion og slid (studeret i tribologi) på den ene side og problemerne med træthedsskader og ødelæggelse (studeret i mekanikken for træthed af materialer) på den anden side øges mange gange, når partielle skadelige fænomener (træthed, friktion og slid) realiseres samtidigt og i fællesskab i form af kompleks IEP (undersøgt i tribo-træthed).

Hovedindhold

Tabel 1 opsummerer hovedindholdet af tribo-træthed i sammenligning med tribologi og mekanisk træthed , som er dens kilder. Og figur 1 angiver de vigtigste virkninger etableret og undersøgt i tribo-træthed.

Direkte effekt: indflydelsen af ​​friktions- og slidprocesser og -betingelser på ændringen i træthedsmodstandskarakteristika for et tribo-træthedssystem og/eller dets elementer. Det er eksperimentelt blevet fastslået [4] , at friktion og slid både kan reducere kraftigt (med 3-7 eller flere gange) og signifikant (med 30-40%) øge udholdenhedsgrænsen σ −1 for strukturelle elementer (Figur 2).

Omvendt effekt: indflydelsen af ​​gentagne vekslende spændinger på ændringen i friktion og slidegenskaber for et tribo-træthedssystem og/eller dets elementer. Det er eksperimentelt fastslået [4] , at cykliske spændinger fra en volumenbelastning, exciteret i kontaktzonen, afhængigt af forholdene kan enten reducere eller øge slidstyrken af ​​et friktionspar (med 10-60 % eller mere).

Effekten af ​​skade Λ-interaktioner (funktion Λ σ\τ ) skyldes normale spændinger (indeks σ) fra ikke-kontakt bulklaster ( udmattelse ) og friktionsspændinger (indeks τw ) ( friktion og slid ). Ifølge denne effekt opsummeres skader fra forskellige (kontakt- og bulk)belastninger ikke, men interagerer dialektisk [1] [2] [3] .

Beregning af tribo-træthedssystemer

Ved tribo-træthed formuleres principper og udvikles metoder [4] [12] til beregning af tribo-træthedssystemer for styrke, slidstyrke, pålidelighed, holdbarhed under hensyntagen til risikoen (sikkerheden) ved driften [13] .

Tribo-fatigue (TF) designsystemet giver dig mulighed for at indstille og løse problemer:

• bestemmelse af den nødvendige akseldiameter under hensyntagen til den direkte effekt,
• bestemmelse af det nødvendige kontaktområde for systemelementerne under hensyntagen til den omvendte effekt,
• valg af materialer til begge elementer i systemet,
• fastsættelse af krav til værdien af ​​friktionskoefficienten,
• beregning af holdbarheden af ​​systemet og dets elementer,
• vurdering af systemets pålidelighed under specificerede driftsforhold,
• beregning af risikofaktorer og indikatorer for sikker drift af systemet.

Figur 3 giver en sammenlignende analyse af metoder til beregning af kraftsystemer i henhold til tribo-træthedskriterierne (parametre med indekset TF), ifølge kriterierne for mekanisk træthed (parametre med indekset F), og også i henhold til den tribologiske parameter - friktionskoefficienten. På alle grafer betyder den vandrette stiplede linje, at når der beregnes efter individuelle kriterier for enten mekanisk træthed eller tribologi, tages de nødvendige parametre som enkeltstående. Kurvilineære stiplede linjer beskriver direkte eller omvendte virkninger, forudsat at skadeinteraktionsfunktionen Λ σ/τ =1. De resterende (optrukne) linjer karakteriserer disse effekter, idet der tages hensyn til forskellige skadesinteraktionsbetingelser: ved Λ σ/τ >1 implementeres blødgøringsprocesser overvejende, ved Λ σ/τ <1 er hærdningsprocesser overvejende implementeret.

Lad os kort kommentere for eksempel på bestemmelsen af ​​det nødvendige akseltværsnit. Dens diameter d F , vedtaget i henhold til den velkendte metode til beregning af mekanisk træthed, vil blive betragtet som lig med én: d F =1.

Hvis akslen er et element i kraftsystemet, fører det under hensyntagen til indflydelsen af ​​friktions- og slidprocesser, generelt karakteriseret ved den relative værdi af friktionsspændinger τ W 2 /τ f 2 , til det faktum, at for at sikre dets styrke pålidelighed , kan værdien af ​​dTF enten være væsentligt mindre (f.eks. 0,9 dF ) eller betydeligt mere (f.eks. 1,3 dF ) værdien af ​​dF ; det afhænger af forholdet mellem de implementerede hærdnings-blødgøringsprocesser (Λ σ/τ >1 eller Λ σ/τ <1).

Analyse af andre grafer i figur 3 fører til lignende konklusioner ved valg af det nødvendige kontaktområde, materialeegenskaber, friktionskoefficient.

Det betyder, at man ved tribo-træthed bevæger sig væk fra den traditionelle beregning af enkeltdele og går videre til beregning og design af mekaniske systemer [8] .

Test maskiner

Inden for rammerne af tribo-træthed er slid-træthedstestmetoder til dato blevet udviklet og standardiseret . Ved hjælp af de udviklede metoder og på basis af en række opfindelser er der skabt en ny klasse af testudstyr  - maskiner i SI/SZ-serien til slid-træthedstest af materialer, modeller af friktionspar og tribo-træthedssystemer (figur 4). Hovedtræk ved sådanne maskiner er brugen af ​​ensartede standardstørrelser af testobjekter (figur 5). Dette sikrer en korrekt sammenligning af testresultater udført under forskellige forhold.

De tekniske egenskaber for maskinerne i SI/SZ-serien er reguleret af kravene i den mellemstatslige standard GOST 30755-2001 "Tribofatigue. Maskiner til slid-træthedstestning. Generelle tekniske krav” [14] . De vigtigste testmetoder er standardiserede.

Tribo-træthed til produktion

En række komplekse projekter blev udført i produktionens interesse. Blandt dem:

– Hi-Tech: støbte knive til skære- og snitteapparater i højtydende finsnittere [15] [16] [17] [18] [19] ;

– Driftssikkerhed af den lineære del af olierørledningen [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] ;

– Hi-Tech: støbejernsskinner [33] [34] [35] [36] [37] [15] [38] [39] [40] [41] ;

– Store gear [42] [43] [44] [36] [15] [45] [46] .

Noter

1. ↑ 1 2 Sosnovsky, L. A. Fundamentals of tribo-fatigue: lærebog. godtgørelse: [tilføj. Undervisningsministeriet Rep. Hviderusland som et læremiddel for studerende ved tekniske videregående uddannelsesinstitutioner] / L. A. Sosnovskiy. - Gomel: BelSUT, 2003. - T. 1. - 246 s.; T. 2. - 234 s.
2. ↑ 1 2 Sosnovskiy, LA Tribo-Fatigue. Wear-Fatigue Damage and its Prediction / LA Sosnovskiy // Serie : Foundations of Engineering Mechanics, Springer, 2005. - 424 s.
3. ↑ 1 2 摩擦疲劳学 磨损 - LA 索斯洛夫斯基著, 高万振译 - 中国矿业大学出版社, 2013. - 324 s.
4. ↑ 1 2 3 4 Sosnovsky, L. A. Mechanics of wear-fatigue damage / L. A. Sosnovsky. - Gomel: BelSUT, 2007. - 434 s.
5. ↑ Tribo-træthed. Begreber og definitioner (Interstate standard): GOST 30638-99. - Gå ind. 17/06/1999. - Mn. : Mezhgos. Rådet for Standardisering, Metrologi og Certificering: Hviderusland. stat in-t af standardisering og certificering, 1999. - 17 s.
6. ↑ Trybafatyka // Hviderussisk encyklopædi. - Minsk: Belarusian Encyclopedia, 2002. - T. 15. - S. 542.
7. ↑ Tribo-træthed // Big Belarusian Encyclopedic Dictionary / red. kollegium: T. V. Belova (chefredaktør) og andre - Minsk: Hviderusland. encykle. opkaldt efter P. Broki, 2011. - S. 354.
8. ↑ 1 2 Vysotsky, M.S. Et nyt ord i mekanik / M.S. Vysotsky // Videnskab og innovationer. - 2010. - Nr. 9 (91). – S. 17–19.
9. ↑ Vityaz, P. A. Mekanisk videnskabsmand Leonid Adamovich Sosnovsky (til en videnskabelig biografi) / P. A. Vityaz, M. S. Vysotsky, V. A. Zhmailik // Tr. VI International Symposium on Tribo-Fatigue (ISTF 2010), 25. okt. – 1 nov. 2010, Minsk (Hviderusland) / redaktion. : M. A. Zhuravkov (forrige) [og andre]. - Minsk: BGU, 2010. - T. 1. - S. 55–64.
10. ↑ Zhuravkov, M. A. Personlighed. Videnskabsmand. Digter / M. A. Zhuravkov // Personlighed. Videnskabsmand. Digter / udg. udg. V. I. Senko. - Gomel: BelSUT, 2015. - C. 8-19.
11. ↑ Shcherbakov, S. S. Mechanics of tribo-fatigue systems / S. S. Shcherbakov, L. A. Sosnovskiy. - Minsk: BGU, 2011. - 407 s.
12. ↑ Sosnovsky, L. A. Grundlæggende og anvendte problemer med tribo-træthed: et kursus med forelæsninger / L. A. Sosnovsky, M. A. Zhuravkov, S. S. Shcherbakov. - Minsk: BGU, 2011. - 488 s.
13. ↑ Sosnovsky, L. A. L-Risiko (mekanotermodynamik af irreversibel skade) / L. A. Sosnovsky. - Gomel : BelGUT, 2004. - 317 s.
14. ↑ Tribo-træthed. Maskiner til slid-træthedstestning. Generelle tekniske krav (Interstate standard): GOST 30755-2001. - Gå ind. 07/01/2002. - Mn. : Mezhgos. Rådet for Standardisering, Metrologi og Certificering: Hviderusland. stat in-t for standardisering og certificering, 2002. - 8 s.
15. ↑ 1 2 3 Sosnovsky, L. A. Støbejern og stål i tribo-udmattelsessystemer af moderne maskiner og udstyr / L. A. Sosnovsky, P. A. Vityaz, V. A. Gapanovich, N. V. Psyrkov, N. A. Makhutov // Mekanik af maskiner, mekanismer og materialer. - 2014. - Nr. 4 (29). – S. 5–20.
16. ↑ Novikov, A. A. Mekaniske og operationelle egenskaber af VCTG-støbejern / A. A. Novikov, P. S. Drobyshevsky, S. A. Tyurin, D. S. Chumak // Bulletin fra Gomel State Technical University. P. O. Sukhoi. - 2018. - Nr. 1 (72). – S. 61–69.
17. ↑ Novikov, A. A. Knive til skære- og slibeanordninger af finsnittere (beregning, materiale, fremstillingsteknologi, testresultater og certificering i MIS) / A. A. Novikov, P. S. Drobyshevsky, V. S. Golubev, V. V. Komissarov // Aktuelle spørgsmål inden for maskinvidenskab: Lør. videnskabelig tr. - Problem. 6. - Minsk: OIM NASB, 2017. - S. 231–236.
18. ↑ Novikov, A. A. Evaluering af modstanden af ​​knive af foder-slibeanordninger af landbrugsmejetærskere: teori, bænk- og feltforsøg / A. A. Novikov, V. V. Komissarov, V. O. Zamyatnin, P. S. Drobyshevsky, S. S. Shcherbakov of L. A. Bulletinnovsky BelSUT: Videnskab og transport. - 2016. - Nr. 1 (32). – S. 201–208.
19. ↑ En metode til sammenlignende vurdering af slidstyrken af ​​de testede knive til foder-slibeapparatet til en landbrugsmejetærsker: Pat. 21970 Rep. Hviderusland, IPC G 01N3/58/ L. A. Sosnovsky, N. V. Psyrkov, S. G. Volchenko, V. O. Zamyatnin, V. V. Komissarov, D. S. Chumak; ansøgere JSC "Gomselmash", LLC "NPO TRIBO-FATIKA". –nr. a20140422; dec. 14/08/2014; publ. 27/02/2018. - 2018. - 5 s.
20. ↑ Sosnovsky, S. V. Metoder og resultater af eksperimentelle undersøgelser af den lineære sektion af en olierørledning som et tribo-træthedssystem / S. V. Sosnovsky, A. M. Bordovsky, A. N. Kozik, V. V. Vorobyov // Tr. VI International Symposium on Tribo-Fatigue (ISTF 2010), 25. okt. – 1 nov. 2010, Minsk (Hviderusland) / redaktion. : M. A. Zhuravkov (forrige) [og andre]. - Minsk: BGU, 2010. - T. 1. - S. 351–360.
21. ↑ Sosnovsky, L. A. Om en multidisciplinær tilgang til analyse og forudsigelse af operationelle skader og ressourcer af lineære sektioner af en olierørledning ud fra et synspunkt om tribo-træthed / L. A. Sosnovsky, Yu. V. Lisin, A. N. Kozik // Mechanics of Maskiner, mekanismer og materialer. - 2017. - Nr. 3 (40). – S. 75–84.
22. ↑ Bordovsky, A. M. Analyse af en tilfældig proces med olierørledningsladning / A. M. Bordovsky, V. V. Vorobyov // Mechanics-99: Materials of the II Belarusian Congress on Theoretical and Applied Mechanics, Minsk, 28.-30. juni 1999 - Gomel: IMMS NASB , 1999. - S. 271-273.
23. ↑ Bordovsky, AM Method of Accelerated Statistic Fatigue Tests of Plates / AM Bordovsky, VV Vorobyev // Proc. af det III Internationale Symposium om Tribo-træthed (ISTF 2000), Beijing, Kina, okt. 22–26, 2000. - Beijing : Hunan University Press, 2000. - S. 204–207.
24. ↑ Bordovsky, AM Vurdering af pålideligheden af ​​lineær olierørledning / AM Bordovsky, VV Vorobyev // Proc. af det III Internationale Symposium om Tribo-træthed (ISTF 2000), Beijing, Kina, okt. 22–26, 2000. - Beijing : Hunan University Press, 2000. - S. 380–381.
25. ↑ Kozik, A. N. Indflydelse af korrosionsskader på olierørledningers bæreevne / A. N. Kozik, V. V. Vorobyov // Mekanik af maskiner, mekanismer og materialer. - 2011. - Nr. 2 (15). - S. 90-94.
26. ↑ Kozik, A. N. Test af olierørledninger ved internt tryk / A. N. Kozik // Bulletin fra Polotsk State University. -2011. – nr. 8. – S. 110-114.
27. ↑ Apparat til at teste materiale for korrosion og erosionstræthed: Pat. 9573 Rep. Hviderusland, IPC G 01N3 / 56, G 01N17 / 00 / A. A. Kostyuchenko, A. M. Bordovsky, V. V. Vorobyov, V. O. Zamyatnin, L. A. Sosnovsky; ansøgere RUE "Gomeltransneft Druzhba", LLC "NPO TRIBO-FATIKA". - nr. a20050020; dec. 01/10/2005; publ. 30/08/2007. - 2007. - 6 s.
28. ↑ Kostyuchenko, A. A. Korrosionsmekanisk styrke af undervandssektioner af olierørledninger / A. A. Kostyuchenko / videnskabelig. udg. L. A. Sosnovsky. - Gomel: BelSUT, 2008. - 47 s.
29. ↑ Olierørledninger. Testmetode ved internt tryk til svigt (standard for Belarus): STB 2162–2011. - Input. 07/01/2011. - Mn. : GOSSTANDART, 2011. - 34 s.
30. ↑ Olierørledninger. Metoder til test af rørstål for revnemodstand (Hvideruslands standard): STB 2502–2017. - Input. 01.10.2017. - Mn. : GOSSTANDART, 2017. - 29 s.
31. ↑ Sherbakov, SS Den tværfaglige tilgang til analyse og prognose af operationel skadetolerance af olierørledningssystemet - Del 1 / SS Sherbakov // Pipeline videnskab og teknologi. - 2019. - Bd. 3. - Nr. 2. - S. 134-148.
32. ↑ Sherbakov, SS Den tværfaglige tilgang til analyse og prognose af operationel skadetolerance af olierørledningssystemet - Del 2 / SS Sherbakov // Pipeline videnskab og teknologi. - 2020. - Bd. 4. - Nr. 1 (3). – S. 62–73.
33. ↑ Proceedings of the 7th International Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/ Wheel Systems (Brisbane, Australien, 24.-27. sept. 2006). – Brisbane, 2006.
34. ↑ Proceedings of World Tribology Congress V: Torino, Italien, 8.–13. september 2013. – Torino, 2013.
35. ↑ Indretning og vedligeholdelse af spor og rullende materiel til tunge og højhastighedstog "hjul - skinne" : Lør. tr. videnskabeligt-praktisk. Conf., Moskva, VNIIZhT, 28.–29. oktober. 2008 - M. : VNIIZhT, 2008.
36. ↑ 1 2 Nodulært støbejern med høj udmattelsesbestandighed. Kvaliteter og mekaniske egenskaber (Hvideruslands standard): STB 2544–2019. - Input. 01.10.2019. - Mn. : GOSSTANDART, 2019. - 7 s.
37. ↑ Psyrkov, N.V. Specielt duktilt jern med nodulær grafit som et nyt strukturmateriale / N.V. Psyrkov // Mekanik af maskiner, mekanismer og materialer. - 2012. - Nr. 3 (20) - 4 (21). – S. 213–218.
38. ↑ Sosnovsky, L. A. Tribo-træthedshjul/skinnesystem til tung trafik: øgede belastninger og ... reducere omkostninger? / L. A. Sosnovsky, V. A. Gapanovich, V. I. Senko, V. I. Matvetsov, S. S. Shcherbakov, V. V. Komissarov // Bulletin of BelSUT: Videnskab og transport. - 2016. - Nr. 1 (32). – S. 219–226.
39. ↑ Shcherbakov, S. S. Stress-belastningstilstand og volumetrisk skade i nærheden af ​​kontaktinteraktion i tribo-træthedssystemets hjul/skinne, under hensyntagen til ikke-kontakt deformation af skinnen / S. S. Shcherbakov, O. A. Nasan // Bulletin of BelSUT: Science og Transport. - 2016. - Nr. 1 (32). – S. 234–247.
40. ↑ Hampton, RD "Rail corrugation - experience of US transit propertys" // RD Hampton // Transp. Res. Rec. - 1986. - Nr. 1071. - S. 16–18.
41. ↑ Tyurin, S. A. Eksperimentel undersøgelse af resterende bølgelignende skade med påbegyndt indledende forvrængning af prøveformen / S. A. Tyurin, S. S. Shcherbakov // Bulletin of BelSUT: Science and Transport. - 2005. - Nr. 2. - S. 88–93.
42. ↑ Metode til test af tandhjulsmaterialet for kontakt- og bøjningstræthed: Pat. 9247 Rep. Hviderusland, IPC G 01M13/02 / V. A. Zhmailik, V. A. Andriyashin, L. A. Sosnovsky, A. M. Zakharik, Al. M. Zakharik, V. V. Komissarov, S. S. Shcherbakov; ansøgere PO "Gomselmash", OIM NAS B. - nr. a20040781; dec. 19/08/2004; publ. 30/04/2007. - 2007. - 6 s.
43. ↑ Sosnovskiy, LA Kontakt- og bøjningstræthed af tandhjul / LA Sosnovskiy, VA Zhmailik, SS Shcharbakou, VV Komissarov // Proc. af World Tribology Congress III: Washington, DC USA, 12.-16. september 2005. – Washington, 2005.
44. ↑ Zhmailik, V. A. Eksperimentel undersøgelse af træthedsmodstand, kvalitet og risiko ved brug af materialer til gear / V. A. Zhmaylik // Bulletin fra Brest State Technical University. - 2001. - Nr. 4. - S. 15–17.
45. ↑ Zakharik, A. M. En integreret tilgang til vurdering af styrkepålideligheden af ​​gearing / A. M. Zakharik, A. M. Goman, V. V. Komissarov // Science and Innovations. - 2010. - Nr. 9 (91). – S. 20–23.
46. ↑ Zhmailik, V.A. Beregning og eksperimentel metode til vurdering af styrkepålideligheden af ​​gearene i hovedparret af drivakslen MAZ-5440 / V.A. Zhmailik, A.M. Zakharik, Al. M. Zakharik, A. M. Goman, Yu. L. Soliterman, V. V. Komissarov, L. A. Sosnovsky // Bulletin of BelSUT: Videnskab og transport. - 2008. - Nr. 1 (16). – S. 72–80.

Links

• [en]
• [2] Arkiveret 9. januar 2019 på Wayback Machine
• [3]
• [fire]
• [5]