WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |
Министерство образования и науки Российской Федерации В. М. Мусалимов, В. А. Валетов Федеральное агентство по образованию Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики Динамика фрикционного В. М. Мусалимов, В. А. Валетов взаимодействия Динамика фрикционного взаимодействия Санкт-Петербург Санкт-Петербург 2006 2006 Мусалимов В.М., Валетов В.А. Динамика фрикционного Оглавление взаимодействия.- СПб: СПбГУ ИТМО,2006.-191 с.:илл. Введение …………………………………………………………………………….7 ЧАСТЬ 1. Внешняя и внутренняя динамика системы «Трущиеся поверхности»…………………………………..9 Глава 1. Идентификация процесса трибологического взаимодействия………………………………………………………………..10 1.1.Устройство для трибологических исследований………….10 В монографии рассматриваются новые подходы к ис- 1.2.Методика проведения экспериментальных следованию процессов и явлений, имеющих место при кон- исследований на мехатронной тактировании подвижных элементов машин и приборов. установке «Трибал» ……………………………………………………....11 Опираясь, в основном, на экспериментальную базу, авторы 1.3.Методика анализа и обработки отразили свой опыт исследования фрикционного взаимо- экспериментальных данных ………………………………………….13 действия с использованием современных компьютерных 1.3.1.Анализ, идентификация и моделирование систем технологий- это оригинальные программы оцифровки экс- (внешняя динамика)………………………………………………………..13 периментальных данных; пакеты программ анализа, иден- 1.3.2.Обработка экспериментальных данных тификации и моделирования систем ( MATLAB);пакеты про- с помощью System Identification Toolbox…………………….…16 грамм Wavelet Toolbox; программы фрактального анализа. 1.3.3.Оценка качества поверхности…………………………………….28 Рассмотрены вопросы оптимизации микрогеометрии контак- 1.3.4.Оценка качества поверхности по результатам тирующих поверхностей. быстрого преобразования Фурье…………………………………..32 1.3.5.Результаты непрерывного одномерного вейвлет-преобразования………………………………………………..Рецензенты: 1.3.6.Результаты дискретного одномерного вейвлет-преобразования………………………………………………..доктор технических наук 1.3.7.Анализ с использованием вейвлета Добеши db4……..Фадин Ю.А.(ИПМаш РАН) Глава 2.Автоматизация контроля качества поверхности трибопар…………………………………………………….профессор Ю.Г. Мурашев 2.1.Динамические характеристики системы……………………….(СПб БГТУ «Военмех») 2.1.2.Автокорреляционная и взаимнокорреляционная функции……………………………………………………………………………. 2.1.3.Спектральные характеристики…………………………………..ISBN 5-7577-0285-0 2.1.4.Переходные характеристики……………………………………... 2.1.5.Частотные характеристики………………………………………... 2.2.Сопоставление эволюции динамических характеристик и эволюции качества трущихся поверхностей…………………………………………………………………….©Санкт-Петербургский государственный университет 2.3.Выверенные динамические характеристики………………..информационных технологий, механики и оптики, 2006 Глава 3.Стохастический анализ шероховатости поверхности……………………………………………………………………..© Мусалимов В.М., 3.1.Методы вычисления стохастических Валетов В.А., 2006 характеристик………………………………………………………………..… 3.1.1.Требования к исходным данным……………………………..… 3.1.2.Восстановление аттрактора по временному 1.2.Дискретизация и фильтрация профилей (пространственному) ряду……………………………………………..75 поверхностей…………………………………………………….……………3.1.3.Выбор временной задержки (сдвига)…………………….….76 1.2.1.Дискретизация профиля…………………………………………..3.1.4.Алгоритм вычисления корреляционной 1.2.2.Фильтрация профиля………………………………………………..размерности аттрактора………………………………………………….77 1.3.Оптимизация микрогеометрии поверхностей………….…3.1.5.Алгоритм вычисления корреляционной 1.3.1.Методика определения оптимальной энтропии аттрактора……………………………………………………….78 микрогеометрии для конкретного 3.1.6.Построение динамической модели функционального свойства поверхности…………………...по экспериментальным данным………………………………….….79 1.3.2.Методика технологического обеспечения 3.2.Обработка экспериментальных данных микрогеометрии……………………………………………………………..с помощью программы Fractan……………………………………….80 1.3.3.Методика контроля оптимальной 3.2.1.Стохастический анализ профилограммы 312……………82 микрогеметрии с использованием 3.3.Пример последовательного вейвлет- непараметрических критериев………………………………..…..фрактального анализа профилограммы………………………..86 1.3.4.Методика нормирования микрогеометрии 3.3.1.Многоуровневый вейвлет-анализ поверхности поверхностей с использованием профилограмм………………………………………………………………….86 непараметрических критериев…………………………………….3.3.2.Фрактальный анализ (внутренняя динамика 1.4.Обоснование целесообразности внедрения сигнала)…………………………………………………………………………..90 непараметрических методов оценки и контроля 3.3.3.Управляющий параметр аттрактора Лоренца…………..91 микрогеометрии поверхностей деталей……………………..Глава 4. Аналитическая теория трения 1.5.Условия практической применимости 4.1.Моделирование трения…………………………………………………..96 непараметрических критериев…………………………………....4.1.1.Степенное сопротивление…………………………………………..96 1.6.Методика получения безразмерного профиля……..……4.1.2.Кулоново трение………………………………………………………….96 1.7.Экономические аспекты оптимизации 4.1.3.Квадратичное сопротивление………………………………….…97 микрогеометрии поверхности……………………………………….4.1.4.Линейное и кубическое сопротивление………………….…97 Глава 2.Экспериментальная проверка эффективности 4.1.5.Линейное и кулоново трение……………………………………..98 непараметрических методов оценки и 4.1.5.Сухое трение………………………………………………………………100 контроля микрогеометрии поверхностей…………………...4.2.Диссипативные функции………………………………………..……101 2.1.Исследование взаимосвязи микрогеометрии и 4.2.1.Сухое трение………………………………………………………………102 функциональных свойств поверхности…………………….…4.2.2.Вязкое трение……………………………………………………..…….103 2.2.Особенности оценки микрогеометрии продольно 4.2.3.Квадратичное сопротивление……………………………..……104 шлифованных поверхностей……………………………………..…4.3.Методы теории катастроф…………………………………….………106 2.3.Влияние исходной шероховатости поверхности 4.3.1.Бифуркация Хопфа……………………………………………..…….106 на коэффициент трения качения и 4.3.2.Синтез нелинейной силы трения………………………..……108 долговечность роликовых направляющих……………….…Литература к ЧАСТИ 1…………………………………………………….….111 2.4.Влияние исходной шероховатости поверхности на приработку зубчатых колес………………………………….…ЧАСТЬ 2. Микрогеометрия поверхностей деталей и их 2.5.Исследование изменения микрогеометрии функциональные свойства……………………………………………115 поверхностей функциональных деталей Глава 1.Оптимизация микрогеометрии поверхностей судовых дизелей в процессе их приработки и для их конкретных функциональных свойств………….…117 эксплуатации………………………………………………………………...1.1.Стационарность микрогеометрии поверхностей……..…119 2.5.1.Методика исследования……………………………………….…… 4 2.5.2.Исследования изменения микрогеометрии Введение поверхностей деталей дизелей……………………………….……171 В монографии излагаются новые подходы к оценке 2.5.3.Изменения микро- и макрогеометрии фрикционного взаимодействия трущихся поверхностей.



рабочих деталей ЦПГ В процессе испытания Это, с одной стороны, модельные оценки трибологического дизелей………………………………………………………………………..…182 процесса, когда узел трения рассматривается как объект Литература к ЧАСТИ 2…………………………………………………………184 автоматического регулирования. С другой стороны, непа раметрические оценки качества трущихся поверхностей.

Каждая из этих сторон имеет приборное оснащение. Уста новка «Трибал» позволяет в непрерывном режиме времени получать динамические характеристики узла трения и, таким образом, отслеживать их эволюцию. Установка «Калибр» позволяет получать одномерные профилограммы.

Параллельное их использование позволяет устанавливать корреляцию динамические характеристики- качество трущихся поверхностей. Таким образом, указанная пара приборов дает возможность поставить и решить задачу автоматизированного контроля качества поверхности, то есть решить проблему её мониторинга.

В основу монографии, в основном, положен цикл экспериментальных и теоретических работ авторов. Здесь проанализирована серия экспериментов по исследованию эволюции трибологического взаимодействия трибопар в режиме трения скольжения; осуществлен анализ взаимодействия на протяжении всего цикла экспериментальных работ с использованием компьютерных технологий, предоставляемых пакетом Identification Matlab; синтезирована нелинейная динамическая система, соответствующая исследуемому процессу. В качестве экспериментальной базы была задействована трибометрическая система «Трибал», которая включает в себя нижнюю платформу с закрепленным на ней образцом трибопары. Входом динамической системы трущихся поверхностей являются циклические возвратнопоступательные перемещения нижней платформы. Выходом является динамическая составляющая силы трения, которая регистрируется при фрикционном движении контробразца, закрепленного на верхней платформе. Для обеспечения физической реализуемости системы и её идентификации было принято, что на каждом из интервалов времени система может быть представлена моделями линейных систем управления, - проводится так называемое модельное сшивание пространства состояний (МСПС). Далее также 6 было принято, что эволюция динамической системы определяется эволюцией качества трущихся поверхностей. В процессе испытаний систематически проводились оценки динамических моделей с одновременной оценкой качества поверхностей, соответствующих процессу тренияизнашивания; на каждом из этапов идентифицировались две системные характеристики: импульсная переходная и единичная переходная функции.

ЧАСТЬ ВНЕШНЯЯ И ВНУТРЕННЯЯ ДИНАМИКА СИСТЕМЫ «ТРУЩИЕСЯ ПОВЕРХНОСТИ» 8 рируется датчиком-индикатором 11 с помощью щупа 8, жеГлава стко соединённого с держателем 4. Сила трения, дейстИдентификация процесса вующая на образцы, измеряется датчиком-индикатором 12, трибологического взаимодействия закрепленным на стойке 13. Информация с датчиков 11, вводится в персональный компьютер 20.

1.1. Устройство для трибологических исследоПлатформа представляет собой тележку на четырех катваний ках 21, передвигающихся по направляющим 2. Платформа Кафедрой Мехатроники СПбГУ ИТМО разработано уст- служит для закрепления на ней нижнего держателя 4 обройство для экспериментального определения трибологи- разца 5 и в тоже время является ползуном в кривошипноческих описанное в авторском свидетельстве [8,24]. Здесь шатунном механизме, обеспечивающем ей возвратноиспытуемые образцы осуществляют возвратно- поступательное движение.

поступательные движения относительно друг друга, изме- Верхний держатель 7 связан щупом 9 с датчикарительная система регистрирует перемещения контробраз- индикатора 12, который закреплен на стойке 13. За счет цов, закрепленных на платформах. Общая схема устройст- сил трения между испытуемыми образцами верхний держава приведена на (рис.1.1). тель может совершать возвратно-поступательные движения с проскальзыванием или без проскальзывания относительно нижнего держателя образцов.

Вертикальная нагрузка на образцы создается винтовым домкратом 14 (рис. 1.1), приводимым в движение реверсивным двигателем 17 через червячную передачу. Нагрузка фиксируется динамометром 16. Площадка 10, которая передает нагрузку на верхний держатель образцов, имеет катки 22 для того, чтобы верхний держатель 7 имел возможность двигаться за счет сил трения между испытываемыми образцами.





1.2. Методика проведения экспериментальных исследований на мехатронной системе «ТРИБАЛ» Рис. 1.1. Схема устройства для определения трибологических характеТрибологические исследования на кафедре мехатроники ристик трущихся элементов конструкций СПбГУИТМО начались с экспериментальных исследований надежности кабельных конструкций. Первые исследования На основании 1 закреплены две направляющие 2, по ков данной области были проведены в начале 90-х годов.

торым движется ползун (платформа) 3. К ползуну жестко Было разработано устройство для испытания материалов на крепится держатель 4 образца 5. Держатель 7 образца трение, которое имитировало условие взаимодействия эленагружается через шарикоподшипники 22 нагрузочной ментов гибких кабелей, приближенное к реальным условиплощадки 10 винтовым домкратом 14 определенной наям. Держатели образцов обеспечивали расположение элегрузкой, измеряемой динамометром 16. Нагружение произментов, аналогичное их расположению относительно друг водится двигателем 17, закрепленным на стойке 15. Передруга в самом кабеле.

мещение нижнего держателя осуществляется двигателем Устройство было снабжено аналоговой регистрирующей с помощью шатунно-кривошипного механизма 18 и регистаппаратурой, куда подавались сигналы от двух датчиков.

10 Первый датчик измерял усилие взаимодействия F между 4. Силовое нагружение винтовым домкратом 14 (рис.

элементами, другой - перемещение нижнего образца. 1.1) При одновременной работе двух датчиков строились 5. Приведение в движение нижней платформы. Частота диаграммы F-, а при отключении одного из них получали колебаний изменяется от 1 до 5 Гц. Амплитуда колебаний закон изменения скорости, перемещения и силы во време- нижнего образца устанавливается в пределах от 1 до 4 мм.

ни. Все эти диаграммы снимались с осциллографа на бу- 6. Реализация процесса трения с проскальзыванием в мажный носитель и затем подвергались обработке. течение определённого промежутка времени.

Основной задачей при обработке экспериментальных 7. Остановка процесса и снятие образцов (получение данных являлось определение коэффициентов демпфиро- профилограмм) вания трибологической системы. 8. Повтор п. 2 – 7.

Экспериментальная база для испытания трибологических 9. Импорт.dat файлов с экспериментальными данными пар элементов кабельных конструкций позволяла создавать в систему MATLAB.

окна свободных затухающих колебаний и соответственно 10. Идентификация процесса трения с помощью пакета получать экспериментальные данные для вычисления ха- System Identification Toolbox.

рактеристик упругости и вязкости трибологических пар, в 11. Определение динамических характеристик процесса:

том числе в критических точках[9,10]. • автокорреляционной и взаимно корреляционной Такая методика позволяла оценивать значения коэффи- функций;

циентов демпфирования и их точности для любых типов • спектральных характеристик;

исследуемых кабелей. • переходных характеристик;

В то же время было очевидно, что данную установку не- • частотных характеристик.

обходимо модернизировать, потому что: 12. Оценка качества поверхности с помощью снятых • анализ и обработка велись только на основании вы- профилограмм.

ходных данных; • построение спектрограмм (быстрое преобразование • не производилось сопоставление полученных харак- Фурье)[7];

теристик с качеством поверхности, т.е. не рассматривались • построение вейвлетограмм[7];

профилограммы поверхности испытываемых образцов; • фрактальный анализ[17,20] • был трудоемок и с низкой скоростью процесс обра- 13. Сопоставление динамических характеристик с качеботки экспериментальных данных; ством поверхности и анализ результатов[22,23].

• была невысокая точность измерений, связанная с Модернизированное устройство базировалось на новых необходимостью обработки информации на бумажном носи- мехатронных технологиях[24].

теле.

Указанная ниже методика проведения трибологического 1.3. Методика анализа и обработки экспериэксперимента была аппробирована в течение последних ментальных данных лет при снятии динамических характеристик для пар тре1.3.1. Анализ, идентификация и моделирование ния сплав CuAl10Ni, стекло-стекло, сталь-сталь и других систем материалов:

В теоретических и экспериментальных исследованиях 1. Подготовка образцов пластин со сформированной широко используются различные модели, которые примешероховатостью поверхности няются либо для изучения механизма явлений, происходя2. Снятие профилограммы (верхней и нижней пластищих в системах и объектах, либо для прогнозирования их ны) функционирования. В данной работе решается задача соз3. Закрепление пластин в держателях 6 и 7 (рис. 1.1) дания модели процессов трения трибопары.

12 Под моделью обычно понимается выраженная в той или Связь между выходным и «теоретическим» входным сигиной форме информация о наиболее существенных харакналом задается некоторым оператором :

теристиках объекта. По способу представления данной ин- ~ формации выделяют следующие типы моделей:

y(t) = [u(t)].

• словесные или вербальные модели;

Тогда наблюдаемый выход объекта может быть описан • физические модели (уменьшение копии реальных соотношением:

объектов, иногда другой физической природы, позволяю~ щие имитировать процессы в исследуемом объекте);

y(t) = [u(t)]+ e(t).

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.