Введение к работе
Актуальность темы. Возможности применения достижений триботехники обширны. Внедрение результатов исследований позволяет производить современные машины, снижать расход топлива всех видов. Для успешного решения этих задач необходимо совершенствовать методики исследований, что, в свою очередь, требует новой испытательной и исследовательской техники, повышения точности и разрешающей способности проводимых измерений. Модернизация испытательной базы за счет применения современных методов и алгоритмов позволяет выявлять характерные особенности процессов, происходящих в трибоконтакте.
Для исследования процессов трения, износа и фрикционного взаимодействия спроектировано и создано множество лабораторных установок и устройств. Важной характеристикой таких систем является их адаптивность под конкретный технологический узел и соответствующую кинематическую пару механизма. Совершенствование оборудования для изучения трибосопряжений требует внедрения новых методов измерений и обработки данных, а также расширения диапазонов измерений. В данном направлении проводится исследования, описанные в работах Ю.Г. Шнейдера, А.В. Чичинадзе, В.М. Мусалимова, В.А. Валетова, И.В. Крагельского и др.
Для прогнозирования работоспособности, долговечности трибосопряжений приборов, машин, механизмов и их успешного проектирования необходимо корректное описание свойств трибосопряжений с помощью различных количественных триботехнических характеристик, к которым относятся коэффициент трения, динамический коэффициент трения, коэффициент полезного действия, температура в зоне контакта, параметры износа поверхности. С целью измерения данных характеристик необходимо проводить различные экспериментальные исследования, а для этого, в свою очередь, требуются высокоточные устройства регистрации в режиме реального времени сразу нескольких характеристик процесса.
Ключевая задача настоящей работы состоит в создании аппаратно-программных средств контроля триботехнических характеристик триболо-гических процессов. Для решения поставленных задач созданы трибометрические установки «ТрибалТ», «Индентор по диску», разработаны методики измерений и обработки данных для оценки характеристик исследуемых процессов. Предложен подход обработки данных профиля поверхностей, основанный на применении теории обработки случайных процессов, спектральном и вейвлет-анализе.
Цель диссертационной работы - создание высокоточных измерительных устройств и разработка аппаратно-программных средств регистрации и контроля триботехнических характеристик.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо разработать:
-
аппаратно-программные средства для высокоточной регистрации триботехнических характеристик в режиме реального времени;
-
методику оценки погрешностей для измеряемых и расчетных трибо-логических характеристик;
-
алгоритмы и программы оценки параметров действия на основе измеренной шероховатости поверхности.
Методы исследования. В работе использовался расчетно-экспериментальиый метод определения динамических триботехнических характеристик. В качестве основной экспериментальной базы для исследований трибосопряженни использовались две различные измерительные системы «ТрибалТ», «Индентор по диску», применяемые на кафедре Ме-хатроники.
Научная новизна работы 1. Введена и обоснована новая интегральная характеристика шероховатости поверхности трибосопряженни - параметр действия, - опреде-
ляющая возможность передачи действия (энергии) для разных частотных составляющих профилограммы профиля поверхности. 2. Применены научно обоснованные конструктивные решения построения триботехнических систем, повышающие точность измерений: перемещений, вибраций, температуры, усилий. Основные положения, выносимые на защиту:
-
аппаратно-программные средства, позволяющие в режиме реального времени с высокой точностью регистрировать триботехнические характеристики;
-
методика корректировки погрешностей измеряемых и расчетных триботехнических характеристик;
-
алгоритмы и программы оценки параметров действия по измеренной шероховатости поверхности.
Достоверность научных результатов. Измерения проводились на лабораторном оборудовании кафедры Мехатроники. Теоретические исследования проводились с использованием методов обработки аналогового и цифрового сигнала и методов математической статистики. Для моделирования и обработки данных применялось специализированное программное обеспечение.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Теоретическими, методологическими и практическими результатами исследований дополнены курсы лекций «Основы трибоники», читаемые на кафедре мехатроники НИУ ИТМО. Подготовлено к печати методическое пособие «Основы экспериментальной трибоники».
Апробация работы. Основные положения, результаты, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертационном исследовании, изложены в тезисах докладов на межрегиональных научно-практических конференциях НИУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2009-2013); всероссийских научно-практических конференциях (Санкт-Петербург, 2010); междуна-
родных научно-практических конференциях (Пермь 2011, Украина 2012); международных научных школах «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» (2011-2013). Работа представлена на кафедре Машиноведения и основ конструирования СПбГПУ, на кафедре Мехатроники НИУ ИТМО получены стипендии Леонарда Эйлера ТУ Ильменау (2009), (2010). Проект «Трибометрическая установка исследования передачи действия» поддержан по результатам конкурса проектных предложений НИУ ИТМО (2011).
Публикации. Результаты исследования представлены в 9 публикациях, в том числе в 6 статьях в журналах, рекомендуемых ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложений. Основное содержание работы изложено на 101 странице, в том числе 40 рисунков, 14 таблиц, 3 приложения, список литературы включает 99 источников.
