Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Трение и изнашивание в машинах

Диссертационная работа:

Степанов Виктор Александрович. Разработка и исследование методов и средств комплексной диагностики смазываемых узлов трения газотурбинных двигателей по параметрам продуктов износа в масле : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.04.12, 05.02.04 Москва, 2000 363 с. РГБ ОД, 71:01-5/396-4

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. Безопасность полетов авиационной техники определяется уровнем надежности, заложенной при ее проектировании и производстве, а также эффективностью средств и методов диагностики ее технического состояния, обеспечивающих раннее обнаружение дефектов, возникающих в процессе эксплуатации.

Опыт эксплуатации газотурбинных двигателей в России показывает, что до 35%, а по данным фирмы Ролс-Ройс до 55%, от общего числа отказов двигателей связано с выходом из строя смазываемых узлов трения. Это обстоятельство обуславливает ту важную роль, которую должна играть диагностика по параметрам продуктов износа в масле* в обшей системе диагностики ГТД.

Трибодиагностику условно можно разделить на две составные части -бортовую и лабораторную. Бортовая трибодиагностика необходима для предупреждения о дефекте узлов трения во время работы двигателя за небольшой период времени до возникновения опасности их разрушения.

В качестве бортовых средств трибодиагностики в основном используются сигнализаторы стружки в масле, фильтры сигнализаторы и магнитные пробки, которые не обеспечивают достаточной достоверности информации о состоянии смазываемых узлов трения. В последнее время в качестве бортовых средств трибодиагностики находят все большее распространение автоматизированные системы предупреждения аварийного шноса, основашше на различных физических принципах. Наибольший интерес представляют исследования и разработка фирм Vikers (Tedeco), GasTOPS, АО «Люлька-Сатурт>, ГАНГ им И.М.Губкина.

'Далее трибодиагностика

Лабораторная трибодиагностика предназначена для долгосрочного прогнозирования дефекта и определения его местонахождения в системе смазки. До недавнего времени для лабораторной трибодиагностики в эксплуатации авиационной техники в России применялся только спектральный анализ масла. При этом в качестве критерия оценки технического состояния смазываемых узлов трения используется концентрация металлов в масле, для которой устанавливаются значения повышенной концентрации (ПК), при достижении которой двигатель ставится на особый контроль, и предельно-допустимой концентрации (ПДК), при которой двигатель снимается с эксплуатации. Большой вклад в развитие спектрального анализа для трибодиагностики смазываемых узлов трения в России внесли работы, проведенные в ВНИИЖТ, 13-м институте ВВС, ЦИАМ им. П.И.Баранова, ГАНГ им. И.М.Губкина, ГОСНИИГА, НИИ ВВС, НПО «Сатурн», ОАО «Аэрофлот», ОАО «Авиадвигатель», а/к «Внуковские авиалинии».

Однако частицы износа, находящиеся в смазочном масле, несут гораздо больше информации о процессах износа в узлах трения, чем ее используется в указанном методе. К параметрам, несущим эту информацию, относятся распределение размеров частиц износа, форма, соотношение размеров и состав отдельных частиц, состояние их поверхностей, наличие в масле различных механических примесей неметаллического происхождения, образующихся в процессе работы узла трения или попадающих в маслосистему из вне.

Решение проблемы повышения надежности двигателей и агрегатов путем наиболее полной регистрации и анализа всех параметров, заложенное в комплексном подходе к трибодиагностике, т.е. одновременном использовании спектрального и феррографического анализов масла и других методов, позволит значительно повысить достоверность результатов оценки технического состояния смазываемых узлов трения ГТД и приобретает

актуальность при переходе на эксплуатацию авиационной техники по техническому состоянию.

Актуальность темы диссертации, направленной на разработку методов и средств комплексной трибодиагностики технического состояния смазываемых узлов трения подтверждается тем, что она связана с выполнением работ по:

1. Программе развития ГА до 2000 г., утвержденной Правительством РФ
11.06.92 г. № Г4-П10-4-756.

2. Целевой комплексной программе по разработке и внедрению
отраслевой системы диагностического обслуживания газотранспортного
оборудования компрессорных станций РАО "ГАЗПРОМ" до 2000 г.

Цель работы. Разработка и исследование методов и средств, составляющих комплексную систему трибодаагностики, обеспечивающих получение наиболее полной информации о техническом состоянии смазьшаемых узлов трения ГТД, что особенно важно при переходе на эксплуатацию авиационной и наземной техники по состоянию. Разработка методов и средств исследования смазывающей способности масел на основе использования принципов трибодиагностики.

Основными задачами, решаемыми в работе, являются:

П разработка математической модели, устанавливающей соотношение между интенсивностью изнашивания смазьшаемых узлов трения двигателя и концентрацией частиц износа в масле, учитывающей эффективность фильтрации, расход масла в маслосистеме, влияние доливок масла и тип маслосистемы:

И проведение исследований рентгено-флуоресцентных анализаторов с целью определения их аналитических характеристик, разработка методики приготовления градуировочных образцов для рентгено-

флуоресцентного анализа, исключающей недостатки применяемой в настоящее время методики; В разработка аналитического феррографа, схема подачи масла в котором исключает искажение информации, связанное с потерей и разрушением частиц износа;

разработка метода и прибора для оценки интенсивности изнашивания для феррографического анализа масла;

разработка бортовой системы предупреждения аварийного износа смазываемых узлов трения ГТД с самосбрасывающим контактным датчиком, дающей более достоверную информацию о состоянии узлов по сравнению с существующими системами;

разработка модели процесса образования сферических частиц износа в усталостных микротрещинах при качении в условиях гидродинамической смазки трущихся поверхностей;

разработка модели, объясняющей влияние кавитационных явлений в микротрещинах и на поверхностях трения на процессы усталостного выкрашивания;

И разработка методов и средств для исследования противоизносных,

противозадирных и пропшопиттинговых свойств масел с

использованием принципов трибодиагностики;

Разработанные автором теоретические основы, методы и новое

оборудование для трибодиагностики технического состояния смазываемых узлов

трения ГТД различного назначения имеют важное народнохозяйственное

значение, способствуют повышению безопасности эксплуатации ГТД и

экономической эффективности использования техники.

Методы исследования. Достижение поставленной цели осуществлялось путем теоретических и экспериментальных исследований, а также конструкторских разработок.

Экспериментальные исследования при разработке лабораторных средств и методов трибодиагностики проводились при эксплуатации авиадвигателей, авиационных турбохолодильников, механизма перестановки стабилизатора самолета ЯК-42, стенда для испытания авиационных масел Ш-3, прибора трения валик-ролик ПТВР и установки, разработанной для исследования кавитационной эрозии в тонкой пленке смазочного материала.

Испытания бортовой системы трибодиагностики проводились в ОАО "Авиадвигатель" на установке, моделирующей работу маслосистемы ГТД.

При анализе продуктов износа в масле и исследовании поверхностей деталей узлов трения использовалась следующая аппаратура:

электронный сканирующий микроскоп DSM-960 фирмы «Оптон» (Германия) с анализатором состава материала фирмы ЛИНК (Англия);

атомно-флуоресцентньш спектрометр AFS-2000 фирмы БЭРД (США);

атомно-эмиссионный спектрометр МОА фирмы БЭРД (США);

феррографическая система фирмы «Фоксборо» (США);

феррографическая система фирмы «ПРЕДИКТ» (США);

рештено-флуфесцентные анализаторы БАРС-3 и «Спектроскан»;

атомно-эмиссионный спектрометр МФС-7.
Экспериментальные данные подвергались соответствующей

статистической обработке с использованием ПЭВМ.

Научной новизной обладают следующие результаты, полученные в диссертации:

1. Математическая модель, устанавливающая соотношение между интенсивностью изнашивания смазываемых узлов трения двигателя и концентрацией частиц износа в масле, учитывающая эффективность фильтращш, параметры маслосистемы и ее тіш, являющаяся основополагающей при разработке методов трибодиагностики для различных систем смазки.

2. Модель процесса образования сферических частиц износа в
усталостных микротрещинах. Появление сферических частиц размером '2-10
мкм в масле - первый признак образования усталостных микротрещин на
поверхностях трения при качении.

3. Модель, объясняющая влияние кавитации в зоне контакта трущихся пар
на усталостное выкрашивание поверхностей, а также влияние кавитационных
явлений в усталостных микротрещинах на расклинивающее действие смазочных
масел.

  1. Принцип действия системы предупреждения аварийного износа смазываемых узлов трения ГТД с самосбрасывающим датчиком, исключающая «ложные срабатьшания», на котором была разработана система СПАИ-2 (Патент №2131552 от 10.06.99).

  2. Способ подачи масла на предметное стекло в аналитической феррографии (А.С. № 1691714 от 15.07.91), исключающий потерю информации из-за неполного поступления частиц износа на феррограмму или их разрушения в процессе подачи масла, позволивший разработать аналитические феррографы ОМ-ІиФАН-1.

6. Метод сканирования феррограмм, позволяющий оценивать изменение
интенсивности изнашивания узлов трения, на базе которого разработано
устройство анализа феррограмм ДКС-1.

7. Методы оценки противоизносных, противозадирных и
противопиттинговых свойств масел с применением принципов
трибодиагностики, позволяющих проводить шіструментальную,
количественную оценку смазывающей способности масел (А.С. № 422112 от
08.05.88, А.С. № 635068 от 15.11.90), и оборудование, разработанное для
реализации этих методов.

Достоверность результатов работы подтверждена:

статистической обработкой экспериментальных данных;

систематическим метрологическим контролем точности измерительных приборов;

применением нескольких независимых методов оценки исследуемого параметра.

успешным опытом применения разработанных методов и оборудования.

Практическая ценность результатов работы заключается в том, что на базе проведенных теоретических и экспериментальных исследований созданы методы и средства трибодиагностики и оценки смазывающей способности масел.

По результатам исследований реализованы:

бортовая система предупреждения аварийного износа узлов трения ГТД (прошла испытания в АО «Авиадвигатель» и ЛИИ им. М.М. Громова);

аналитический феррограф ОМ-1 (внедрен в ОАО «Аэрофлот», ОАО «Авиадвигатель», НИИ ВВС, НПО им. В.Я. Климова, МВЗ им. МЛ. Миля, ИТЦ «Оргтехдиагностика» РАО «ГАЗПРОМ», ЛИИ им. М.М. Громова);

аналитический феррограф ФАН-1 (внедрен в а/к «Внуковские авиалинии»);

автоматическое устройство считывания феррограмм ДКС-1 (внедрено в АО «Авиадвигатель», АО «Аэрофлот», а/к «Внуковские авиалинии», ИТЦ «Оргтехдиагностика» РАО ГАЗПРОМ);

атласы частиц износа для двигателей АЛ-31, ПС-90А,, Д-ЗО-КУ, КП;

методика расшифровки феррограмм с помощью автоматического считывающего устройства;

методика МЦ-22-87 сравнительной оценки способности авиационных масел противостоять кавитационной эрозии поверхностей трения в тонкой смазочной пленке;

методика оценки противоизносных и прагивозадирных свойств масел на установке Ш-3 с применением принципов трибодиагностики;

методика оценки противоизносных и противозадирных свойств авиационных масел на приборе трения валик-ролик (ГГГВР).

Апробация работы. Результаты работы были доложены и обсуждены на: V Всесоюзной научно-технической конференции «Эксплуатационные свойства авиационных топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей», (Киев, КНИГА, 1981 г.); Межотраслевой научно-технической конференции «Опыт применения и перспективы развития диагностики состояния авиадвигателей в эксплуатации», (Москва, ЦИАМ, 1984 г.); Всесоюзной научно-технической конференции «Несущая способность и качество зубчатых передач и редукторов машин», ( Алма-Ата, 1985г.); Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы повышения надежности эксплуатации смазываемых узлов авиационной техники», (Москва, ГОСНИИГА, 1987 г.); 12-м конгрессе по нелинейной акустике, (Остин, США, 1990 г.); Международной конференции «Condition Monitoring 91», (Эрдинг, Германия, 1991 г.); Научно-технической конференции «Высокое качество и надежность машиностроительной продукции - через исследования, контроль и диагностику», (Москва, 1991 г.); Международной конференции «Condition Monitoring 94», (Сванси, Англия, 1994 г.); Международной конференции «Tribos 94», (Буэнос-Айрес, Аргентина, 1994 г.); 1-й Международной конференции «Энергодиагностика 95», (Москва, 1995 г.); Международной конференции «Integrated Monitoring & Failure Prevention», (Мобил, США, 1996 г.); Международной конференции «Condition Monitoring' 97» (Сиань, Китай, 1997 г.); 2-й Международной конференции "Энергодиагностика 98", (Москва, 1998 г.).

Публикации. По результатам работы опубликовано 24 печатных работы, получено 3 авторских свидетельства, один патент. Автор награжден серебряной медалью ВДНХ СССР (1990 г.).

Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и основных выводов, изложена на 357 страницах машинописного текста, содержит 130 рисунков, 36 таблиц, библиографию из 216 наименований.

Подобные работы
Акчурин Рустям Юнусович
Разработка метода и исследование основных закономерностей кавитационного изнашивания при обтекании системы возбудителей
Яхьяев Насредин Яхьяевич
Прогнозирование работоспособности судовых двигателей внутреннего сгорания по износу деталей в узлах трения
Киселев Вячеслав Валериевич
Разработка металлосодержащих присадок к маслам, реализующих избирательный перенос при трении
Миньков Дмитрий Васильевич
Разработка и исследование композиционного самосмазывающегося материала для трибосопряжений шестеренных насосов 11НШ, дозирующих химически-активные растворы
Степанова Татьяна Юрьевна
Разработка и исследование эмульсирующих составов на основе полиэтиленгликолей как регуляторов трения волокно-волокно и волокно-металл
Зарубин Василий Павлович
Разработка и исследование триботехнических свойств смазочных материалов, наполненных порошками геомодификаторов трения
Котнаровска Данута Казимировна
Разработка и исследование износостойких модифицированных эпоксидных покрытий деталей машин
Гунина Вера Вячеславовна
Разработка и исследование свойств износостойкого стеклонаполненного бронзографита
Топоров Алексей Валериевич
Разработка комбинированных магнитожидкостных уплотнений и исследование их трибологических характеристик
Колобов Игорь Анатольевич
Температурная устойчивость тяжелонагруженных подшипников, работающих при полужидкостном режиме трения (На примере узлов трения колесно-моторного блока локомотива)

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net