Математична модель припрацювання трибосистем в умовах граничного мащення. Частина 1. Розробка математичної моделі
DOI:
https://doi.org/10.31891/2079-1372-2022-107-1-25-33Ключові слова:
трибосистема; припрацювання; математична модель припрацювання; диференційне рівняння; коефіціент підсилення; постійна часу; граничне мащення; добротність трибосистеми; робастність трибосистеми; швидкість об'ємного зношування; коефіцієнт тертяАнотація
У роботі отримав розвиток методичний підхід в отриманні математичних моделей, які описують припрацювання трибосистем в умовах граничного мащення.Виконано структурну та параметричну ідентифікацію трибосистеми, як об'єкта моделювання припрацювання в умовах граничного мащення. Встановлено, що процеси припрацювання трибосистем описується диференційним рівнянням другого порядку та на відміну від відомих враховує межу втрати стійкості (запас робастності) трибосистем. Показано, що характер припрацювання трибосистем в умовах граничного мащення залежить від коефіцієнтів підсилення і постійних часу, які входять в праву частину диференційного рівняння. Показано, що процеси припрацювання трибосистем залежать вид величини вхідного впливу на трибосистему, перша та друга похідні. Вхідний вплив представлено у вигляді добутку коефіцієнтів та постійної часу К0·К2·Т3. Це дозволяє стверджувати, що процеси припрацювання трибосистеми ефективно проходитимуть, коли вхідний вплив (навантаження і швидкість ковзання), змінюватимуться в часі і мати коливання з позитивним і негативним прискоренням цих величин від встановленого (програмного) значення. Такій вимогі відповідає програма припрацювання «на межі заїдання».Ліва частина рівняння - це реакція трибосистеми на вхідний сигнал. Постійні часу трибосистеми Т2 та Т3 мають розмірність часу і характеризують інерційність процесів, що протікають в трибосистемі, під час припрацювання. Збільшення постійних часу робить процес менш сприйнятливим до зміни вхідного сигналу, процес припрацювання збільшується в часі, а трибосистема стає нечутливою до незначних змін навантаження та швидкості ковзання. І навпаки, зменшення постійних часу, робить трибосистему чутливою до будь яких зовнішніх змін
Посилання
Khonsari M.M., Ghatrehsamani Sahar, Akbarzadeh Saleh. On the running-in nature of metallic tribo-components: A review. Wear, 2021, Volumes 474–475, 203871 https://doi.org/10.1016/j.wear.2021.203871 [English]
Hanief M., Wani M.F. Modeling and prediction of surface roughness for running-in wear using Gauss-Newton algorithm and ANN. Applied Surface Science, 2015, Volume 357, Pages 1573-1577 https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.10.052 [English]
Stickel D., Fischer A., Bosman R. Specific dissipated friction power distributions of machined carburized martensitic steel surfaces during running-in. Wear, 2015, Volumes 330–331, Pages 32-41. https://doi.org/10.1016/j.wear.2015.01.010 [English]
Linsler D., Schröckert F., Scherge M. Influence of subsurface plastic deformation on the running-in behavior of a hypoeutectic AlSi alloy. Tribology International. 2016, Volume 100, Pages 224-230. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2016.01.033 [English]
Cao H.M., Zhou X., Li X.Y., Lu K. Friction mechanism in the running-in stage of copper: From plastic deformation to delamination and oxidation. Tribology International. 2017, Volume 115, Pages 3-7. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.05.027 [English]
Mezghani S., Demirci I., Yousfi M., Mansori M.El. Running-in wear modeling of honed surface for combustion engine cylinderliners. Wear. 2013, Volume 302, Pages 1360-1369. https://doi.org/10.1016/j.wear.2013.01.026 [English]
Blau Peter J. On the nature of running-in. Tribology International. 2005, Volume 38, Issues 11–12, Pages 1007-1012. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2005.07.020 [English]
Matthias Scherge. The Running-in of Lubricated Metal-Metal Contacts - A Review on Ultra-Low Wear Systems. Lubricants, 2018, 6(2), 54; https://doi.org/10.3390/lubricants6020054 [English]
Alexander D.Jenson, Sougata Roy, Sriram Sundararajan. The evolution of hardness and tribofilm growth during running-in of case carburized steel under boundary lubrication. Tribology International. 2018, Volume 118, Pages 1-10. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.09.019 [English]
Yuankai Zhou, Xue Zuo. Hua Zhu, Tang Wei. Development of prediction models of running-in attractor. Tribology International. 2018, Volume 117, Pages 98-106. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.08.018 [English]
Furustig J., Almqvist A., Bates C.A., Ennemark P., Larsson R. A two scale mixed lubrication wearing-in model, applied to hydraulic motors. Tribology International. 2015. Volume 90, Pages 248-256. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2015.04.033 [English]
Blau P.J., Cooley K.M., Bansal D., Smid I., Eden T.J., Neshastehriz M., Potter J.K., Segall A.E. Spectrum loading effects on the running-in of lubricated bronze and surface-treated titanium against alloy steel. Wear. 2013, Volume 302, Pages 1064-1072. https://doi.org/10.1016/j.wear.2012.11.071 [English]
Vojtov V. A., Biekirov A. Sh., Voitov A. V., Tsymbal B. M. Running-in procedures and performance tests for tribosystems // Journal of Friction and Wear, 2019, Vol. 40, No. 5, pp. 376–383. DOI: 10.3103/S1068366619050192 [English]
Vojtov V., Voitov A. Modelyuvannya mezh funktsionuvannya trybosystem v umovakh hranychnoho mashchennya // Problems of Friction and Wear. – 2021, – №. 4 (93). – S. 58-69. https://doi.org/10.18372/0370-2197.4(93).16262 [Ukraine]
Voitov, A. Structural identification of the mathematical model of the functioning of tribosystems under conditions of boundary lubrication. Problems of Tribology, 2021, V. 26, No 2/100, P. 26-33. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2021-100-2-26-33 [English]
Vojtov V.A., Voitov A.V. Assessment of the quality factor of tribosystems and it’s relationship with tribological characteristics. Problems of Tribology, 2020, V. 25, No 4/97, P. 45-49. DOI: 10.31891/2079-1372-2020-97-3-45-49 [English]
Voitov, A. Parametric identification of the mathematical model of the functioning of tribosystems in the conditions of boundary lubrication. Problems of Tribology, 2021, V. 27, No 3/101, P. 6-14. https://doi.org/https://doi.org/10.31891/2079-1372-2021-101-3-6-14 [English]
Voitov A. V. Razrabotka matematycheskoy modely statsyonarnykh protsessov v trybosystemakh v us-lovyyakh hranychnoy smazky. Tekhnichnyy servis ahropromyslovoho, lisovoho ta transportnoho kompleksiv. – Kharkiv: KHNTUS·H, - 2019. – Vyp. 16, s. 16-28. [Russian]
Voitov, A.; Fenenko, K.; Fenenko, O. Simulation of change in rheological properties of structure of combined materials in tribosystem. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2021, 1021, 012052. https://doi.org/10.1088/1757‐899X/1021/1/012052.
Хмельницький нацiональний унiверситет