Деформацiя та руйнування стрижневої системи пневматичного електромагнiтного клапана при циклiчному ударному навантаженнi
Представлено результати експериментальних досліджень процесів деформації та руйнування стрижневої системи малогабаритних пневматичних клапанів із двопозиційним електромагнітним приводом під дією експлуатаційних циклічних ударних навантажень. Для різних конструкційних матеріалів отримано експеримен...
Saved in:
| Published in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112723 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Деформацiя та руйнування стрижневої системи пневматичного електромагнiтного клапана при циклiчному ударному навантаженнi / Ю.М. Рикунiч, О.Є. Ситнiков, В.В. Астанiн, Є.I. Барилюк, Г.Й. Зайончковський // Проблемы прочности. — 2014. — № 3. — С. 65-76. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-112723 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Рикунiч, Ю.М. Ситнiков, О.Є. Астанiн, В.В. Барилюк, Є.I. Зайончковський, Г.Й. 2017-01-26T19:48:18Z 2017-01-26T19:48:18Z 2014 Деформацiя та руйнування стрижневої системи пневматичного електромагнiтного клапана при циклiчному ударному навантаженнi / Ю.М. Рикунiч, О.Є. Ситнiков, В.В. Астанiн, Є.I. Барилюк, Г.Й. Зайончковський // Проблемы прочности. — 2014. — № 3. — С. 65-76. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112723 621.646.4 Представлено результати експериментальних досліджень процесів деформації та руйнування стрижневої системи малогабаритних пневматичних клапанів із двопозиційним електромагнітним приводом під дією експлуатаційних циклічних ударних навантажень. Для різних конструкційних матеріалів отримано експериментальні залежності числа циклів спрацьовування клапана до руйнування його стрижневого елемента від величини питомої кінетичної енергії рухомої частини клапана. Представлены результаты экспериментальных исследований процессов деформации и разрушения элементов малогабаритных пневматических клапанов с двухпозиционным электромагнитным приводом под действием эксплуатационных циклических ударных нагрузок. Для разных конструкционных материалов получены экспериментальные зависимости числа циклов срабатывания клапана до разрушения его стержневого элемента от величины удельной кинетической энергии подвижной части электромагнитного привода клапана. uk Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Деформацiя та руйнування стрижневої системи пневматичного електромагнiтного клапана при циклiчному ударному навантаженнi Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Деформацiя та руйнування стрижневої системи пневматичного електромагнiтного клапана при циклiчному ударному навантаженнi |
| spellingShingle |
Деформацiя та руйнування стрижневої системи пневматичного електромагнiтного клапана при циклiчному ударному навантаженнi Рикунiч, Ю.М. Ситнiков, О.Є. Астанiн, В.В. Барилюк, Є.I. Зайончковський, Г.Й. Научно-технический раздел |
| title_short |
Деформацiя та руйнування стрижневої системи пневматичного електромагнiтного клапана при циклiчному ударному навантаженнi |
| title_full |
Деформацiя та руйнування стрижневої системи пневматичного електромагнiтного клапана при циклiчному ударному навантаженнi |
| title_fullStr |
Деформацiя та руйнування стрижневої системи пневматичного електромагнiтного клапана при циклiчному ударному навантаженнi |
| title_full_unstemmed |
Деформацiя та руйнування стрижневої системи пневматичного електромагнiтного клапана при циклiчному ударному навантаженнi |
| title_sort |
деформацiя та руйнування стрижневої системи пневматичного електромагнiтного клапана при циклiчному ударному навантаженнi |
| author |
Рикунiч, Ю.М. Ситнiков, О.Є. Астанiн, В.В. Барилюк, Є.I. Зайончковський, Г.Й. |
| author_facet |
Рикунiч, Ю.М. Ситнiков, О.Є. Астанiн, В.В. Барилюк, Є.I. Зайончковський, Г.Й. |
| topic |
Научно-технический раздел |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| publishDate |
2014 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Проблемы прочности |
| publisher |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| format |
Article |
| description |
Представлено результати експериментальних досліджень процесів деформації та руйнування
стрижневої системи малогабаритних пневматичних клапанів із двопозиційним електромагнітним приводом під дією експлуатаційних циклічних ударних навантажень. Для різних
конструкційних матеріалів отримано експериментальні залежності числа циклів спрацьовування клапана до руйнування його стрижневого елемента від величини питомої кінетичної
енергії рухомої частини клапана.
Представлены результаты экспериментальных исследований процессов деформации
и разрушения элементов малогабаритных пневматических клапанов с двухпозиционным электромагнитным приводом под действием эксплуатационных циклических
ударных нагрузок. Для разных конструкционных материалов получены экспериментальные зависимости числа циклов срабатывания клапана до разрушения его
стержневого элемента от величины удельной кинетической энергии подвижной части
электромагнитного привода клапана.
|
| issn |
0556-171X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/112723 |
| citation_txt |
Деформацiя та руйнування стрижневої системи пневматичного електромагнiтного клапана при циклiчному ударному навантаженнi / Ю.М. Рикунiч, О.Є. Ситнiков, В.В. Астанiн, Є.I. Барилюк, Г.Й. Зайончковський // Проблемы прочности. — 2014. — № 3. — С. 65-76. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT rikuničûm deformaciâtaruinuvannâstrižnevoísistemipnevmatičnogoelektromagnitnogoklapanapricikličnomuudarnomunavantaženni AT sitnikovoê deformaciâtaruinuvannâstrižnevoísistemipnevmatičnogoelektromagnitnogoklapanapricikličnomuudarnomunavantaženni AT astaninvv deformaciâtaruinuvannâstrižnevoísistemipnevmatičnogoelektromagnitnogoklapanapricikličnomuudarnomunavantaženni AT barilûkêi deformaciâtaruinuvannâstrižnevoísistemipnevmatičnogoelektromagnitnogoklapanapricikličnomuudarnomunavantaženni AT zaiončkovsʹkiigi deformaciâtaruinuvannâstrižnevoísistemipnevmatičnogoelektromagnitnogoklapanapricikličnomuudarnomunavantaženni |
| first_indexed |
2025-11-25T10:01:02Z |
| last_indexed |
2025-11-25T10:01:02Z |
| _version_ |
1850512083104301056 |
| fulltext |
ÓÄÊ 621.646.4
Äåôîðìàö³ÿ òà ðóéíóâàííÿ ñòðèæíåâî¿ ñèñòåìè ïíåâìàòè÷íîãî
åëåêòðîìàãí³òíîãî êëàïàíà ïðè öèêë³÷íîìó óäàðíîìó íàâàíòàæåíí³
Þ. Ì. Ðèêóí³÷à, Î. ª. Ñèòí³êîâà, Â. Â. Àñòàí³íá, ª. ². Áàðèëþêá,
Ã. É. Çàéîí÷êîâñüêèéá
à ÏÀÒ “Êè¿âñüêå öåíòðàëüíå êîíñòðóêòîðñüêå áþðî àðìàòóðîáóäóâàííÿ”, Êè¿â, Óêðà¿íà
á Íàö³îíàëüíèé àâ³àö³éíèé óí³âåðñèòåò, Êè¿â, Óêðà¿íà
Ïðåäñòàâëåíî ðåçóëüòàòè åêñïåðèìåíòàëüíèõ äîñë³äæåíü ïðîöåñ³â äåôîðìàö³¿ òà ðóéíóâàííÿ
ñòðèæíåâî¿ ñèñòåìè ìàëîãàáàðèòíèõ ïíåâìàòè÷íèõ êëàïàí³â ³ç äâîïîçèö³éíèì åëåêòðîìàã-
í³òíèì ïðèâîäîì ï³ä 䳺þ åêñïëóàòàö³éíèõ öèêë³÷íèõ óäàðíèõ íàâàíòàæåíü. Äëÿ ð³çíèõ
êîíñòðóêö³éíèõ ìàòåð³àë³â îòðèìàíî åêñïåðèìåíòàëüí³ çàëåæíîñò³ ÷èñëà öèêë³â ñïðàöüîâó-
âàííÿ êëàïàíà äî ðóéíóâàííÿ éîãî ñòðèæíåâîãî åëåìåíòà â³ä âåëè÷èíè ïèòîìî¿ ê³íåòè÷íî¿
åíåð㳿 ðóõîìî¿ ÷àñòèíè êëàïàíà.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ïíåâìàòè÷íèé êëàïàí, åëåêòðîìàãí³òíèé ïðèâ³ä, øòîê, ñòðèæíåâèé
åëåìåíò, ðóéíóâàííÿ, óòîìà, öèêë³÷í³ óäàðí³ íàâàíòàæåííÿ, ïèòîìà ê³íåòè÷íà åíåð-
ã³ÿ, ðóõîìà ÷àñòèíà êëàïàíà.
Âñòóï. Ïíåâìàòè÷í³ êëàïàíè ç äâîïîçèö³éíèì åëåêòðîìàãí³òíèì ïðèâîäîì
(ðèñ. 1) øèðîêî âèêîðèñòîâóþòüñÿ â êîñì³÷í³é òåõí³ö³ çàâäÿêè íèçüêîìó ð³âíþ
åíåð㳿, ÿêà íåîáõ³äíà äëÿ ¿õ òðèâàëî¿ åêñïëóàòàö³¿ [1]. Îäí³ºþ ç îñîáëèâîñòåé ðîáîòè
òàêèõ êëàïàí³â º öèêë³÷í³ñòü ñïðàöüîâóâàííÿ ïðè óäàðíîìó õàðàêòåð³ âçàºìî䳿 ¿õ
ðóõîìèõ ³ íåðóõîìèõ åëåìåíò³â [2].
© Þ. Ì. ÐÈÊÓͲ×, Î. ª. ÑÈÒͲÊÎÂ, Â. Â. ÀÑÒÀͲÍ, ª. ². ÁÀÐÈËÞÊ, Ã. É. ÇÀÉÎÍ×ÊÎÂÑÜÊÈÉ,
2014
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3 65
Ðèñ. 1. Êîíñòðóêòèâíà ñõåìà êëàïàíà ç äâîïîçèö³éíèì åëåêòðîìàãí³òíèì ïðèâîäîì: 1 –
ãîëîâêà øòîêà; 2 – êîðïóñ åëåêòðîìàãí³òà (âåðõí³é ñòîï); 3 – øèéêà øòîêà; 4 – áóôåðíà
ïðóæèíà; 5 – ïîâçóí (ÿê³ð); 6 – íèæí³é ñòîï; 7 – ñ³äëî; 8 – çîëîòíèê; 9 – ñòîïîðíà øàéáà; 10 –
ðîçïîä³ëüíà òðóáêà; 11 – îáìîòêà çàêðèòòÿ êëàïàíà; 12 – îáìîòêà â³äêðèòòÿ êëàïàíà; 13 –
ïîñò³éíèé ìàãí³ò.
Ó ïðîöåñ³ ðîáîòè êëàïàíà ÷àñòèíà éîãî åëåìåíò³â çíàõîäèòüñÿ ï³ä 䳺þ ³íòåí-
ñèâíèõ óäàðíèõ íàâàíòàæåíü. Öå ïðèçâîäèòü äî òîãî, ùî â çîí³ êîíòàêòó äåòàë³
êëàïàíà çàçíàþòü äèíàì³÷íèõ íàâàíòàæåíü âåëèêî¿ ³íòåíñèâíîñò³, âíàñë³äîê ÷îãî â
ìàòåð³àë³ äåòàëåé âèíèêàþòü çíà÷í³ äèíàì³÷í³ íàïðóæåííÿ. Òàêèé õàðàêòåð íàâàíòà-
æåííÿ çóìîâëþº ðîçâèòîê ð³çíèõ ïðîöåñ³â óòîìëåíîñò³ â åëåìåíòàõ êîíñòðóêö³¿
êëàïàíà, ùî çíà÷íî çìåíøóº éîãî ðåñóðñ. Õàðàêòåðíèìè â³äìîâàìè åëåêòðîìàãí³òíèõ
êëàïàí³â (ÅÌÊ) â åêñïëóàòàö³¿ º ðóéíóâàííÿ â³ä óòîìè ñòðèæíåâèõ åëåìåíò³â –
øòîê³â, ùî ðåàë³çóþòü ê³íåìàòè÷íèé çâ’ÿçîê åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó ç âèêîíàâ-
÷èì ìåõàí³çìîì êëàïàíà [3–5].
Ïèòàííÿì âèçíà÷åííÿ ³ ïðîãíîçóâàííÿ ðåñóðñó ïíåâìàòè÷íèõ êëàïàí³â ³ç äâî-
ïîçèö³éíèì åëåêòðîìàãí³òíèì ïðèâîäîì äåÿêèé ÷àñ íå ïðèä³ëÿëîñü äîñòàòíüî¿ óâàãè.
Öå ìîæíà ïîÿñíèòè òèì, ùî òàê³ êëàïàíè â îñíîâíîìó çàñòîñîâóâàëèñÿ ó âèðîáàõ
êîñì³÷íî¿ òåõí³êè ç íåâåëèêèì “æèòòºâèì” öèêëîì. Ïðîòå, ðîçøèðåííÿ çàñòîñóâàííÿ
êëàïàí³â ³ç äâîïîçèö³éíèì åëåêòðîìàãí³òíèì ïðèâîäîì ó âèðîáàõ àâ³àö³éíî¿ òåõí³êè
ç³ çíà÷íèì ðåñóðñîì, à òàêîæ ó âèðîáàõ êîñì³÷íî¿ òåõí³êè áàãàòîðàçîâîãî âèêîðèñ-
òàííÿ ñâ³ä÷èòü ïðî àêòóàëüí³ñòü ö³º¿ çàäà÷³.
Ïðîáëåì³ ì³öíîñò³ êîíñòðóêö³éíèõ ìàòåð³àë³â ï³ä ÷àñ óäàðíîãî íàâàíòàæåííÿ
ïðèñâÿ÷åíî ðîáîòè [6–10], ïðîòå â á³ëüøîñò³ ç íèõ ðîçãëÿäàëèñÿ ïèòàííÿ ëèøå
îäíîðàçîâîãî óäàðíîãî íàâàíòàæåííÿ, à â îêðåìèõ ðîáîòàõ, â ÿêèõ äîñë³äæóâàëîñÿ
âòîìíå ðóéíóâàííÿ, ïðîïîíóâàëîñÿ âèêîðèñòîâóâàòè åíåðãåòè÷í³ êðèòå𳿠äëÿ îö³íêè
ì³öíîñò³ êîíñòðóêö³éíèõ ìàòåð³àë³â ïðè òàêîìó íàâàíòàæåíí³ [11–15].
Ó äàí³é ðîáîò³ çðîáëåíî ñïðîáó íàóêîâî îá´ðóíòóâàòè ðåêîìåíäàö³¿ ùîäî ï³äâè-
ùåííÿ ðåñóðñó ïíåâìàòè÷íèõ êëàïàí³â ³ç äâîïîçèö³éíèì åëåêòðîìàãí³òíèì ïðèâîäîì.
Äëÿ öüîãî áóëî ïðîâåäåíî ñïåö³àëüí³ åêñïåðèìåíòàëüí³ äîñë³äæåííÿ âòîìíî¿ ì³öíîñò³
ñòðèæíåâèõ åëåìåíò³â (øòîê³â) ïíåâìàòè÷íèõ êëàïàí³â ³ç äâîïîçèö³éíèì åëåêòðî-
ìàãí³òíèì ïðèâîäîì, âèãîòîâëåíèõ ³ç ð³çíèõ êîíñòðóêö³éíèõ ìàòåð³àë³â.
Ðåçóëüòàòè ðåñóðñíèõ âèïðîáóâàíü ÅÌÊ. ²ç ìåòîþ ïðîâåäåííÿ âèïðîáóâàíü
ÅÌÊ áóëî ñïðîåêòîâàíî äâ³ åêñïåðèìåíòàëüí³ óñòàíîâêè: äëÿ ðåñóðñíèõ âèïðîáóâàíü
ïíåâìàòè÷íèõ êëàïàí³â (ðèñ. 2) ³ äëÿ âèçíà÷åííÿ ïàðàìåòð³â ïåðåì³ùåííÿ ðóõîìî¿
÷àñòèíè êëàïàíà ç äâîïîçèö³éíèì åëåêòðîìàãí³òíèì ïðèâîäîì (ðèñ. 3).
Þ. Ì. Ðèêóí³÷, Î. ª. Ñèòí³êîâ, Â. Â. Àñòàí³í òà ³í.
66 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3
Ðèñ. 2. Ïðèíöèïîâà ïíåâìàòè÷íà ñõåìà ñòåíäîâî¿ óñòàíîâêè äëÿ ïðîâåäåíèÿ ðåñóðñíèõ âèïðî-
áóâàíü ÅÌÊ: 1 – ðåäóêòîð ãàçîâèé; 2 – ïåðåõ³äíèê; 3 – ºìí³ñòü îá’ºìîì V � 2–5 ë; 4 – ô³ëüòð;
5 – ìàíîìåòð; 6 – âåíòèëü; 7 – áàãàòîì³ñíå ïðèñòîñóâàííÿ; 8 – äîñë³äæóâàíèé âèð³á; 9 –
òðóáîïðîâ³ä; 10 – ïðèñòîñóâàííÿ äëÿ â³çóàëüíîãî êîíòðîëþ ñïðàöüîâóâàííÿ; 11 – äðåíàæíèé
âåíòèëü.
Ðåñóðñí³ âèïðîáóâàííÿ ïðîâîäèëèñÿ äî ïîâíî¿ â³äìîâè ÅÌÊ. Øòîêè êëàïàí³â
âèãîòîâëÿëèñÿ ç³ ñòàë³ 08Õ18Í10Ò, àëþì³í³ºâîãî ñïëàâó ÀÊ4-1 òà òèòàíîâîãî ñïëàâó
ÂÒ1-0.
Ó ïðîöåñ³ âèïðîáóâàíü ïåð³îäè÷íî ÷åðåç êîæí³ 20 òèñ. öèêë ñïðàöüîâóâàííÿ, ùî
äîð³âíþâàëî îäíîìó áëîê-öèêëó, êîíòðîëþâàëèñÿ îñíîâí³ ôóíêö³îíàëüí³ ïàðàìåòðè
êëàïàíà (íàïðóãà Uâ ³ ÷àñ t â â³äêðèòòÿ êëàïàíà, íàïðóãà U ç ³ ÷àñ t ç éîãî çàêðèòòÿ),
ïðîâîäèâñÿ ì³êðîîáì³ð äåòàëåé êëàïàíà ³ âèçíà÷àâñÿ õ³ä çîëîòíèêà õçîë .
Àíàë³ç ðåçóëüòàò³â âèïðîáóâàíü ïîêàçàâ, ùî ïðè ñïðàöüîâóâàíí³ êëàïàíà ç
äâîïîçèö³éíèì ìàãí³òíèì ïðèâîäîì â³äì³÷àþòüñÿ íàñòóïí³ õàðàêòåðí³ ïðîöåñè.
Ïðè â³äêðèòò³ êëàïàíà (ïåðåì³ùåííÿ ðóõîìî¿ éîãî ÷àñòèíè â³ä ñ³äëà) ìຠì³ñöå:
óäàðíèé öèêë³÷íèé êîíòàêò ïîâçóíà ³ øàéáè (ðèñ. 1), ùî ïðèçâîäèòü äî âèêðè-
øóâàííÿ âíàñë³äîê óòîìè òîðöåâèõ ïîâåðõîíü êîíòàêòó (ðèñ. 4,à) ³ çì³íè íà âåëè÷èíó
��c â³äíîñíîãî ïîëîæåííÿ ñòîïîðíî¿ øàéáè ³ ïîâçóíà (ðèñ. 4,á);
Äåôîðìàö³ÿ òà ðóéíóâàííÿ ñòðèæíåâî¿ ñèñòåìè ...
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3 67
Ðèñ. 3. Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ ðåºñòðàö³¿ ïàðàìåòð³â ïåðåì³ùåííÿ ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðî-
ìàãí³òíîãî ïðèâîäó ÅÌÊ: 1 – åëåêòðîìàãí³òíèé êëàïàí; 2 – çàë³çíèé ñåðäå÷íèê; 3 – ³íäóêòèâ-
íèé äàò÷èê ïåðåì³ùåííÿ; 4 – ³íäèêàòîð ïåðåì³ùåííÿ (äëÿ òàðóâàííÿ äàò÷èêà); 5 – âèì³ðþâàëü-
íà ë³í³ÿ; 6 – òåíçîìåòðè÷íà ñòàíö³ÿ; 7 – ñèíõðîí³çóþ÷èé ³ìïóëüñ äëÿ çàïóñêó îñöèëîãðàôà; 8 –
åëåêòðîííèé îñöèëîãðàô; 9 – öèôðîâèé ôîòîàïàðàò; 10 – äæåðåëî ñòàá³ë³çîâàíî¿ íàïðóãè; 11 –
êîíòàêò âêëþ÷åííÿ ÅÌÊ; 12 – ðåëå ïðîì³æíå; 13 – äèôåðåíö³þþ÷èé ëàíöþã äëÿ îäåðæàííÿ
ñèíõðîí³çóþ÷îãî ³ìïóëüñó; 14 – êîíòàêò âêëþ÷åííÿ ïðîì³æíîãî ðåëå.
à á
Ðèñ. 4. Ïîøêîäæåíà âåðõíÿ òîðöåâà ïîâåðõíÿ ïîâçóíà ç³ ñòàë³ 16Õ ³ç õ³ìí³êåëåâèì ïîêðèò-
òÿì – à ³ çì³íà âçàºìíîãî ïîëîæåííÿ ñòîïîðíî¿ øàéáè (2), ãîë³âêè øòîêà (1) ³ ïîâçóíà (3) – á.
öèêë³÷íå ïðèêëàäåííÿ ðîçïîä³ëåíîãî óäàðíîãî çóñèëëÿ, íîðìàëüíîãî äî ïëîùè-
íè êîíòàêòó øàéáè ³ ãîëîâêè øòîêà, ùî çóìîâëþº çì³íó ôîðìè ãîë³âêè øòîêà ³
ñòîïîðíî¿ øàéáè (ðèñ. 4,á) âíàñë³äîê íàêîïè÷åííÿ îäíîá³÷íèõ ïëàñòè÷íèõ äåôîð-
ìàö³é, çì³íó íà âåëè÷èíó �ñ ¿õ âçàºìíîãî ïîëîæåíèÿ òà íàêîïè÷åííÿ ì³êðîïîøêîä-
æåíü ó ìàòåð³àë³ øèéêè øòîêà;
óäàðíèé öèêë³÷íèé êîíòàêò ïîâçóíà ³ âåðõíüîãî ñòîïà (ðèñ. 1), ùî ïðèçâîäèòü äî
äåãðàäàö³¿ ìàêðîðåëüºôó ïîâåðõîíü ¿õ êîíòàêòó.
Ïðè çàêðèòò³ êëàïàíà (ïåðåì³ùåííÿ ðóõîìî¿ éîãî ÷àñòèíè äî ñ³äëà) ìຠì³ñöå
(ðèñ. 1):
óäàðíèé öèêë³÷íèé êîíòàêò çîëîòíèêà ³ ñ³äëà (ðèñ. 1), ùî ïðèçâîäèòü äî äåãðà-
äàö³¿ ìàêðîðåëüºôó ïîâåðõîíü óù³ëüíåííÿ íà çîëîòíèêó;
óäàðíèé öèêë³÷íèé êîíòàêò ïîâçóíà ³ íèæíüîãî ñòîïà (ðèñ. 1), ùî çóìîâëþº
â³äíîñíî íåçíà÷íó äåôîðìàö³þ òîðöåâèõ ïîâåðõîíü öèõ äåòàëåé.
Îêð³ì òîãî, â ïðîöåñ³ çâîðîòíî-ïîñòóïàëüíîãî ðóõó ðóõîìî¿ ÷àñòèíè êëàïàíà
ìຠì³ñöå ïðîöåñ çíîøåííÿ öèë³íäðè÷íèõ ïîâåðõîíü ïîâçóíà ³ ðîçïîä³ëüíî¿ òðóáêè òà
ïîâåðõí³ øòîêà ÷åðåç òåðòÿ ïî áóôåðí³é ïðóæèí³ (ðèñ. 1). Öå çóìîâëþº ïîñòóïîâó
äåãðàäàö³þ ì³êðîðåëüºôó ïîâåðõîíü äåòàëåé ³ çá³ëüøåííÿ ñèë òåðòÿ.
Íàêîïè÷åííÿ ì³êðîäåôîðìàö³é ó ìàòåð³àë³ øòîêà ïðèçâîäèòü ï³ñëÿ ïåâíîãî
ñïðàöüîâóâàííÿ êëàïàíà äî ðóéíóâàííÿ øèéêè øòîêà ³ ïîâíî¿ â³äìîâè ÅÌÊ.
Òàêèì ÷èíîì, ó ðåçóëüòàò³ ïðîâåäåíèõ äîñë³äæåíü âèÿâëåíî, ùî â ïðîöåñ³
â³äïðàöþâàííÿ ðåñóðñó â³äì³÷àºòüñÿ ïëàñòè÷íà äåôîðìàö³ÿ äåòàëåé ðóõîìî¿ ÷àñòèíè
êëàïàíà. ²ç ðèñ. 4,á âèäíî, ùî ç íàïðàöþâàííÿì ñóòòºâî çì³íþþòüñÿ ïîëîæåííÿ
ïîâçóíà â³äíîñíî ñòîïîðíî¿ øàéáè ³ øòîêà âíàñë³äîê âèðîá³òêó ê³ëüöåâî¿ êàíàâêè íà
òîðöåâ³é ïîâåðõí³ ïîâçóíà ( ��c ) òà ïëàñòè÷íà äåôîðìàö³ÿ ãîë³âêè øòîêà ³ ñòîïîðíî¿
øàéáè íà âåëè÷èíó �ñ , ùî ïðèçâîäèòü äî çìåíøåííÿ õîäó çîëîòíèêà íà âåëè÷èíó:
�õ ñ ñ ñçîë � � �� ��,
à òàêîæ çá³ëüøóºòüñÿ äîâæèíà êàìåðè ï³ä áóôåðíó ïðóæèíó (ðèñ. 1), ùî çóìîâëþº
çìåíøåííÿ ïî÷àòêîâîãî ³ ðîáî÷îãî çóñèëëÿ îñòàííüî¿.
Ó ðåçóëüòàò³ âèÿâëåíèõ çì³í òåõí³÷íîãî ñòàíó äåòàëåé ³ âóçë³â ÅÌÊ ó ïðîöåñ³
â³äïðàöþâàííÿ ðåñóðñó â³äáóâàþòüñÿ â³äïîâ³äí³ çì³íè âèõ³äíèõ ïàðàìåòð³â êëàïàí³â.
Óñòàíîâëåíî, ùî äëÿ ÅÌÊ ³ç äâîïîçèö³éíèì åëåêòðîìàãí³òíèì ïðèâîäîì ïðè
â³äïðàöþâàíí³ ðåñóðñó â³äì³÷àºòüñÿ çìåíøåííÿ íàïðóãè Uâ ³ ÷àñó t â â³äêðèòòÿ
êëàïàíà, çá³ëüøåííÿ íàïðóãè U ç ³ ÷àñó t ç éîãî çàêðèòòÿ, à òàêîæ ñóòòºâå çìåíøåííÿ
õîäó õçîë çîëîòíèêà êëàïàíà (ðèñ. 5) ïðè çì³í³ ïîëîæåííÿ ïîâçóíà â³äíîñíî øàéáè ³
øòîêà âíàñë³äîê âèðîá³òêó ê³ëüöåâî¿ êàíàâêè íà òîðöåâ³é ïîâåðõí³ ïîâçóíà òà ïëàñ-
òè÷íî¿ äåôîðìàö³¿ äåòàëåé êëàïàíà, â ïåðøó ÷åðãó øèéêè øòîêà. Ïðè çìåíøåíí³
âåëè÷èíè õçîë äî êðèòè÷íî¿ (0,1 ìì) ìຠì³ñöå â³äìîâà êëàïàíà, îñê³ëüêè â³í
ïåðåñòຠâ³äêðèâàòèñÿ.
Àíàë³ç ïîøêîäæåíü ÅÌÊ. ϳä ÷àñ ñïðàöüîóâàííÿ ÅÌÊ â³äáóâàºòüñÿ êîíòàêòíà
âçàºìîä³ÿ äåòàëåé ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó ç íåðóõîìèìè åëåìåí-
òàìè êîíñòðóêö³¿ êëàïàíà. Òàêà êîíòàêòíà âçàºìîä³ÿ ñóïðîâîäæóºòüñÿ çì³íàìè ñòðóê-
òóðíî-íàïðóæåíîãî ñòàíó ìàòåð³àëó äåòàëåé êëàïàíà, ôàçîâîãî ñêëàäó â ì³êðîîá’ºìàõ
êîíòàêòóþ÷èõ äåòàëåé, óòâîðåííÿì íîâèõ õ³ì³÷íèõ ñïîëóê ó ì³ñöÿõ êîíòàêòó, íàêîïè-
÷åííÿì äåôåêò³â ó ïðîöåñ³ äåôîðìàö³¿, ñòâîðåííÿì îñîáëèâîãî øàðó íà ïîâåðõí³ äåòàë³.
Âåëè÷èíà íàâàíòàæåííÿ ³ øâèäê³ñòü éîãî ïðèêëàäàííÿ, òîáòî åíåðã³ÿ ñï³âóäàðó,
âèçíà÷àþòü îá’ºì íàêîïè÷óâàíèõ ò³ëîì ïðóæíî-ïëàñòè÷íèõ äåôîðìàö³é ³ âëàñòèâîñò³
óòâîðåíî¿ ñòðóêòóðè. ×àñòèíà öüîãî îá’ºìó, àêòèâîâàíîãî äåôîðìàö³ºþ, çàçíຠô³çèêî-
õ³ì³÷íîãî ïåðåòâîðåííÿ.
Ó ïðîöåñ³ ðåñóðíèõ âèïðîáóâàíü ÅÌÊ äîñë³äæóâàâñÿ õàðàêòåð ïîâåðõíåâèõ
ïîøêîäæåíü òàêèõ äåòàëåé êëàïàí³â ï³ñëÿ óäàðíèõ íàâàíòàæåíü:
68 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3
Þ. Ì. Ðèêóí³÷, Î. ª. Ñèòí³êîâ, Â. Â. Àñòàí³í òà ³í.
ïîâçóí ó çîíàõ éîãî óäàðíîãî êîíòàêòó ç³ ñòîïîðíîþ øàéáîþ ³ âåðõí³ì ñòîïîì
(ìàòåð³àë ïîâçóíà – ñòàëü 16Õ ³ç õ³ìí³êåëåâèì ïîêðèòòÿì, íàïðàöþâàííÿ – 148000
öèêë ñïðàöüîâóâàííÿ) – ðèñ. 1;
ïîâåðõíÿ íèæíüîãî ñòîïà ï³ñëÿ áàãàòîðàçîâîãî óäàðíîãî êîíòàêòó ç ïîâçóíîì
(ìàòåð³àë íèæíüîãî ñòàïà – ñòàëü 16Õ ³ç õ³ìí³êåëåâèì ïîêðèòòÿì, íàïðàöþâàííÿ –
560000 öèêë ñïðàöüîâóâàííÿ) – ðèñ. 1;
øòîê ó çîí³ çëîìó â³ä óòîìè ïî øèéö³ (ìàòåð³àë øòîêà – ñòàëü 08Õ18Í10Ò,
÷èñëî öèêë³â ñïðàöüîâóâàííÿ äî ðóéíóâàííÿ – 80000) – ðèñ. 1.
Ñòàí ïîâåðõîíü äåòàëåé äîñë³äæóâàâñÿ ç âèêîðèñòàííÿì ðàñòðîâîãî åëåêòðîí-
íîãî ì³êðîñêîïà JSM-840 ô³ðìè JEOL.
ϳä ÷àñ â³äïðàöþâàííÿ ðåñóðñó â ïîâåðõíåâèõ øàðàõ äåòàëåé, ùî äîñë³äæó-
âàëèñü, â³äáóâàëèñÿ òàê³ çì³íè.
Íà êîíòàêòóþ÷èõ ïîâåðõíÿõ ÿê ïîâçóíà (ðèñ. 6), òàê ³ íèæíüîãî ñòîïà (ðèñ. 7)
ñïîñòåð³ãàëèñü çîíè çíîøóâàííÿ ê³ëüöåâî¿ ôîðìè ç³ ñë³äàìè íåçíà÷íîãî çì³ùåííÿ.
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3 69
Ðèñ. 5. Çàëåæí³ñòü õîäó çîëîòíèêà â³ä ê³ëüêîñò³ áëîê-öèêë³â íàïðàöþâàííÿ (îäèí áëîê-öèêë
äîð³âíþº 20000 öèêë) äëÿ ï’ÿòè íîâèõ êëàïàí³â ç³ ñòàë³ 08Õ18Í10Ò ó øòàòíîìó âèêîíàíí³:
1–5 – íîìåð êëàïàíà.
à (�10) â (�150)á (�150)
ã (�200) å (�300)ä (�300)
Ðèñ. 6. Õàðàêòåðí³ ïîøêîäæåííÿ ïîâåðõí³ ïîâçóíà (ìàòåð³àë – ñòàëü 16Õ ³ç õ³ìí³êåëåâèì
ïîêðèòòÿì) â çîíàõ éîãî óäàðíîãî êîíòàêòó ç³ ñòîïîðíîþ øàéáîþ ³ âåðõí³ì ñòîïîì.
Äåôîðìàö³ÿ òà ðóéíóâàííÿ ñòðèæíåâî¿ ñèñòåìè ...
̳ñöÿ çíîøóâàííÿ ÿâëÿþòü ñîáîþ ÿìêè (ðèñ. 6,å ³ 7,ä), ïîäðÿïèíè (ðèñ. 6,ä),
ïîòåðòîñò³ (ðèñ. 6,â,ã), ñìóãè ïðîêîâçóâàííÿ (ðèñ. 6,á), ê³ëüê³ñòü òà øèðèíà ÿêèõ
çá³ëüøóâàëèñü ç³ çðîñòàííÿì íàïðàöþâàííÿ.
Óòâîðåííÿ ñìóã ïðîêîâçóâàííÿ çóìîâëåíî äåÿêèì â³äíîñíèì çì³ùåííÿì êîíòàê-
òóþ÷èõ ïîâåðõîíü ó ìîìåíò 䳿 óäàðíèõ íàâàíòàæåíü ó ðåçóëüòàò³ ¿õ äåôîðìàö³¿.
Íà ïîâåðõí³ íèæíüîãî ñòîïà êð³ì äåôåêò³â, àíàëîã³÷íèõ ïðåäñòàâëåíèì íà ðèñ. 6,
ìàþòü ì³ñöå ñë³äè âèêðèøóâàííÿ – ÿê òî÷êîâ³ (7,â), òàê ³ çëèò³ â ïîðîæíèíè (ðèñ. 7,ä).
Íà îáîõ ïîâåðõíÿõ äåòàëåé ÷³òêî âèäíî ñë³äè çìèíàííÿ ìåòàëó, íàïëèâè (ðèñ. 6,ã ³
7,ã), ñôîðìîâàí³ ³ ðîçêðèò³ òð³ùèíè â ðàä³àëüíîìó (ðèñ. 6,á,ã) ³ ïåðèìåòðè÷íîìó
íàïðÿìêó (ðèñ. 7,á,ã).
Íà êîíòàêòíèõ ïîâåðõíÿõ îáîõ äåòàëåé âèÿâëåíî àáðàçèâí³ ÷àñòèíêè (ðèñ. 6,â,ã,å
³ 7,á,â), ÿê³ âèíèêëè â ðåçóëüòàò³ çíîøóâàííÿ ³ âèêðèøóâàííÿ õ³ìí³êåëåâîãî ïîêðèòòÿ
çà óäàðíî¿ öèêë³÷íî¿ ä³¿.
Âèÿâëåí³ ìîðôîëîã³÷í³ îñîáëèâîñò³ ïîâåðõí³ êîíòàêòó íà äîñë³äíèõ çðàçêàõ
äåòàëåé êëàïàíà ñâ³ä÷àòü ïðî òå, ùî ïðîöåñ çíîøóâàííÿ º íàñë³äêîì ðîçâèòêó äâîõ
ìåõàí³çì³â: óäàðíî-óòîìíîãî òà óäàðíî-àáðàçèâíîãî, ïðè÷îìó îáèäâà ðîçâèâàþòüñÿ
îäíî÷àñíî.
Íà ïåðø³é ñòà䳿 óäàðíîãî íàâàíòàæåííÿ ìຠì³ñöå çãëàäæóâàííÿ øîðñòêîñò³,
ïîâåðõíåâèé íàêëåï ³ çì³öíþâàííÿ ïîâåðõí³ òà ï³äïîâåðõíåâèõ ÷àñòèí ìåòàëó. Ïîò³ì
ðîçïî÷èíàºòüñÿ ðóéíóâàííÿ õ³ìí³êåëåâîãî ïîêðèòòÿ, ÷àñòèíêè ÿêîãî ïðè âèêðèøó-
âàíí³ âèêîíóþòü ðîëü àáðàçèâó òà ïðîíèêàþòü ó ïîâåðõíþ çíîøóâàííÿ. Öå ñòâîðþº
ñïðèÿòëèâ³ óìîâè äëÿ çàðîäæåííÿ â ìåòàë³ êðèõêèõ òð³ùèí, ÿê³ ëåãêî ïîºäíóþòüñÿ ç
òàêèìè æ òð³ùèíàìè, óòâîðåíèìè ïðè ïðîíèêíåíí³ ñóñ³äí³õ çåðåí àáðàçèâó. Ó öèõ
óìîâàõ, áåçñóìí³âíî, íåãàòèâíó ðîëü â³ä³ãðຠíàÿâí³ñòü ó ñòðóêòóð³ ïîâåðõíåâîãî
øàðó (ïîêðèòòÿ) òâåðäèõ êðèõêèõ ôàç (í³òðèäè), ÿê³ ïîëåãøóþòü çàðîäæåííÿ êðèõêèõ
òð³ùèí, ¿õ ðîçâèòîê, íàñòóïíå çëèòòÿ òà ïðèçâîäÿòü äî çíèæåííÿ çíîñîñò³éêîñò³
ìåòàëó ïðè óäàð³. Ó ðåçóëüòàò³ óäàðíî-âòîìíî-àáðàçèâíîãî çíîøóâàííÿ óòâîðþþòüñÿ
ïðîäóêòè çíîñó. ³äîêðåìëþþ÷èñü, âîíè ïåðåíîñÿòüñÿ íà ñóñ³äí³ ä³ëÿíêè êîíòàêòó ³
íà ïåðèôåð³éí³ ä³ëÿíêè äåòàëåé, âíàñë³äîê ÷îãî ìຠì³ñöå êðàéîâèé åôåêò ³íòåí-
ñèâíîãî çíîøóâàííÿ òà ðóéíóâàííÿ ³íøèõ äåòàëåé, ÿê³ êîíòàêòóþòü ³ç äîñë³äæó-
âàíèìè.
70 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3
à (�10) á (�200) â (�200)
ã (�200) ä (�300)
Ðèñ. 7. Õàðàêòåðí³ ïîøêîäæåííÿ ïîâåðõí³ íèæíüîãî ñòîïà (ìàòåð³àë – ñòàëü 16Õ ³ç õ³ìí³êå-
ëåâèì ïîêðèòòÿì) â çîí³ éîãî óäàðíîãî êîíòàêòó ç ïîâçóíîì.
Þ. Ì. Ðèêóí³÷, Î. ª. Ñèòí³êîâ, Â. Â. Àñòàí³í òà ³í.
Âèâ÷åííÿ õàðàêòåðó ðóéíóâàííÿ øòîêà ïîêàçàëî, ùî ïðîöåñó ðóéíóâàííÿ ïåðå-
äóâàëà çíà÷íà ïëàñòè÷íà äåôîðìàö³ÿ òà ôîðìîçì³íè ãîëîâêè øòîêà. Äîñë³äæåííÿ
ïîâåðõí³ çëîìó âèÿâèëè éîãî ÷³òêó ìàêðîñêîï³÷íó íåîäíîð³äí³ñòü (ðèñ. 8,à), à ñàìå:
íàÿâí³ñòü çîí, â³äïîâ³äíèõ ïîñòóïîâîìó ðîçâèòêó òð³ùèíè ³ òàê çâàíîìó “ìèòòºâîìó”
äîëîìó. Íà ïîâåðõí³ çëîìó â³äì³÷àºòüñÿ õâèëåïîä³áíèé ðåëüºô, ÿêèé, ÿê ïðàâèëî,
óòâîðþºòüñÿ ï³ä 䳺þ äîòè÷íèõ íàïðóæåíü ïî ïëîùèíàõ êîâçàííÿ, ùî ç’ÿâèëèñÿ
âíàñë³äîê ïîïåðåäíüî¿ äåôîðìàö³¿, à ðîçì³ð çîíè â³äïîâ³äຠîáëàñò³ ëîêàëüíî¿ äåôîð-
ìàö³¿ ó â³ñòð³ òð³ùèíè, ùî âèíèêëà ïðè íàâàíòàæåíí³ ïåðåä çðóøåííÿì òð³ùèíè.
Íåîäíîð³äí³ñòü áóäîâè çëîìó çóìîâëåíà òàêîæ òèì, ùî ïðîöåñ ðóéíóâàííÿ â çàãàëü-
íîìó âèïàäêó ìຠäèñêðåòíèé (ñòðèáêîïîä³áíèé) õàðàêòåð, ïðè÷îìó ïî÷àòîê êîæ-
íîãî íàñòóïíîãî “ñòðèáêà” ÷àñòêîâî ïîâòîðþº ïîïåðåäí³é.
Ñòðèáêîïîä³áí³ñòü ïðîöåñó çëîìó ï³äòâåðäæóºòüñÿ õâèëåïîä³áíèì õàðàêòåðîì
çì³íè øîðñòêîñò³ âçäîâæ çëîìó. Íà ðèñ. 8,á ïîêàçàíî ïîâåðõíþ âòîìíîãî ðóéíóâàííÿ
ìàêåòó ñòðèæíåâîãî åëåìåíòà êëàïàíà ç³ ñïëàâó ÂÒ1-0. Ðóéíóâàííÿ çðàçêà â³äáóëîñÿ â
ðåçóëüòàò³ îá’ºäíàííÿ ì³êðîïîð ó ìàêðîïîðîæíèíó.
Âèíèêíåííÿ íåð³âíîñòåé íà ïîâåðõí³ ðóéíóâàííÿ º íàñë³äêîì óòâîðåííÿ çëîìó
øëÿõîì çëèòòÿ ì³êðîòð³ùèí òà ïîøèðåííÿ òð³ùèí ïî òðàºêòîð³¿, çóìîâëåíî¿ íàïðÿì-
êîì ä³þ÷èõ íàïðóæåíü, îð³ºíòóâàííÿì åëåìåíò³â ñòðóêòóðè, ì³êðîñòðóêòóðíîþ íå-
îäíîð³äí³ñòþ òîùî.
Ó ðåçóëüòàò³ óäàðó â ïîâåðõíåâèõ øàðàõ ïîâçóíà òà íèæíüîãî ñòîïà â³äáóëèñÿ
ñòðóêòóðí³ ïåðåòâîðåííÿ, ÿê³ ïîøèðþâàëèñü íà ãëèáèíó äî 300 ìêì ³ âèçíà÷àëèñü
çì³íàìè ì³êðîòâåðäîñò³ (ðèñ. 9).
Ó ïðîöåñ³ óäàðíîãî çíîøóâàííÿ ïîâåðõíåâ³ øàðè çàçíàâàëè çíà÷íî¿ ïëàñòè÷íî¿
äåôîðìàö³¿, ùî ïðèçâîäèëî äî íàêëåïó ³ ï³äâèùåííþ ì³êðîòâåðäîñò³. Íàéá³ëüøà
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3 71
à á
Ðèñ. 8. Ïîâåðõí³ çëîìó øèéêè øòîêà: à – øòàòíèé çðàçîê ³ç ìàòåð³àëó 08Õ18Í10Ò; á –
ìàêåòíèé çðàçîê ³ç ìàòåð³àëó ÂÒ1-0.
Ðèñ. 9. ̳êðîòâåðä³ñòü ïîïåðå÷íèõ çðàçê³â ³ç ìàòåð³àëó 16Õ ³ç õ³ìí³êåëåâèì ïîêðèòòÿì ï³ñëÿ
öèêë³÷íèõ âèïðîáóâàíü: 1 – äëÿ ïîâçóíà; 2 – äëÿ íèæíüîãî ñòîïà.
Äåôîðìàö³ÿ òà ðóéíóâàííÿ ñòðèæíåâî¿ ñèñòåìè ...
ì³êðîòâåðä³ñòü ìàëà ì³ñöå ïîáëèçó ïîâåðõíåâîãî øàðó, íà ãëèáèí³ 50–70 ìêì âîíà
ð³çêî çíèæóâàëàñü ³ çàëèøàëàñü ïðàêòè÷íî ïîñò³éíîþ äëÿ äàíî¿ ñòðóêòóðè. Çì³öíþ-
âàííÿ ïîâåðõíåâèõ øàð³â ñêëàëî ïðèáëèçíî 25...30%.
Òàêèì ÷èíîì, ïðîâåäåí³ ìåòàëîãðàô³÷í³ òà ôðàêòîãðàô³÷í³ äîñë³äæåííÿ äåòàëåé
ÅÌÊ ï³ñëÿ ðåñóðñíèõ âèïðîáóâàíü ïîêàçàëè íàñòóïíå:
ìîðôîëîã³÷í³ îñîáëèâîñò³ ïîâåðõí³ äîñë³äæåíèõ äåòàëåé êëàïàíà (ïîâçóí, íèæ-
í³é ñòîï, øòîê) ñâ³ä÷àòü ïðî òå, ùî ¿õ çíîøóâàííÿ º íàñë³äêîì ðîçâèòêó äâîõ
äåãðàäàö³éíèõ ïðîöåñ³â: óäàðíî-óòîìíîãî ðóéíóâàííÿ ³ óäàðíî-àáðàçèâíîãî çíîøó-
âàííÿ;
ðóéíóâàííþ øèéêè øòîêà ïåðåäóº êîìïëåêñ äåãðàäàö³éíèõ ïðîöåñ³â, ùî â³äáó-
âàþòüñÿ â ìàòåð³àë³ â ïåð³îä â³äïðàöþâàííÿ ðåñóðñó: çàðîäæåííÿ ³ íàêîïè÷åííÿ
ì³êðîäåôåêò³â; çëèòòÿ ì³êðîïîð ó ì³êðîòð³ùèíè; óòâîðåííÿ ìàã³ñòðàëüíèõ òð³ùèí àáî
ìàêðîïîðîæíèí.
Çàëåæí³ñòü ðóéíóâàííÿ ÅÌÊ â³ä ê³íåòè÷íî¿ åíåð㳿 ¿õ ðóõîìî¿ ÷àñòèíè.
Ðîçãëÿäàþ÷è ïðîöåñ íàêîïè÷åííÿ ïîøêîäæåíü ó ñòðèæíåâèõ åëåìåíòàõ ÅÌÊ â³ä
óòîìëåíîñò³ ç ô³çè÷íî¿ òî÷êè çîðó, ìîæíà êîíñòàòóâàòè, ùî øâèäê³ñòü íåãàòèâíèõ
çì³í â åëåìåíòàõ êëàïàíà ïîâ’ÿçàíà ç âåëè÷èíîþ ê³íåòè÷íî¿ åíåð㳿 ïåðåì³ùåííÿ
êîíòàêòóþ÷èõ äåòàëåé ³ âóçë³â. ϳä ÷àñ ñïðàöüîâóâàííÿ ê³íåòè÷íà åíåðã³ÿ ðóõîìî¿
÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó êëàïàíà ïåðåõîäèòü ó ïîòåíö³àëüíó åíåðã³þ
äåôîðìàö³¿ éîãî ñòðèæíåâîãî åëåìåíòà – øòîêà. Íàêîïè÷åííÿ òàêèõ ì³êðîäåôîðìàö³é
ó êîíñòðóêö³éíîìó ìàòåð³àë³ øòîêà ïðèçâîäèòü ï³ñëÿ ïåâíî¿ ê³ëüêîñò³ ñïðàöüîâóâàíü
n p äî ðóéíóâàííÿ øèéêè øòîêà ³ â³äìîâè ÅÌÊ. Ìîæíà âèçíà÷èòè (òåîðåòè÷íî àáî
åêñïåðèìåíòàëüíî) â çàëåæíîñò³ â³ä ê³ëüêîñò³ ñïðàöüîâóâàíü ïåâíèé êðèòè÷íèé ð³âåíü
ïèòîìî¿ ê³íåòè÷íî¿ åíåð㳿 ðóõîìî¿ ÷àñòèíè êëàïàíà E ê. êð
ð , ÿêà ïåðåõîäèòü ó ïîòåí-
ö³àëüíó åíåðã³þ äåôîðìàö³¿ êîíñòðóêö³éíîãî ìàòåð³àëó øòîêà, ùî ïðèçâîäèòü äî
ðóéíóâàííÿ éîãî øèéêè. Òàêèì ÷èíîì, óìîâîþ íåðóéíóâàííÿ ñòðèæíåâèõ åëåìåíò³â
ÅÌÊ ï³ä ÷àñ åêñïëóàòàö³¿ áóäå íåð³âí³ñòü
Å Eê
ð
ê. êð
ð
� .
Òóò Å ê
ð – ïèòîìà ê³íåòè÷íà åíåðã³ÿ ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó
êëàïàíà, ÿêà âèçíà÷àºòüñÿ òàê:
Å
mV
À
ê
ð ñåð
�
2
2 min
,
äå m – ìàñà ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó êëàïàíà; Vñåð – ñåðåäíÿ
øâèäê³ñòü ïåðåì³ùåííÿ ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó; A min – ì³í³-
ìàëüíà ïëîùà ïîïåðå÷íîãî ïåðåð³çó ñòðèæíåâîãî åëåìåíòà.
Ñåðåäíÿ øâèäê³ñòü ïåðåì³ùåííÿ ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó
êëàïàíà Vñåð ó ïåðøîìó, äîñòàòíüîìó äëÿ ³íæåíåðíèõ ðîçðàõóíê³â íàáëèæåíí³, ìîæå
áóòè âèçíà÷åíà ÿê
V h tñåð � ,
äå h – ïåðåì³ùåííÿ ñòðèæíåâîãî åëåìåíòà (øòîêà) êëàïàíà ï³ä ÷àñ ñïðàöüîâóâàííÿ;
t – ÷àñ ñïðàöüîâóâàííÿ êëàïàíà.
Íà ðèñ. 10 íàâåäåíî åêñïåðèìåíòàëüíî îòðèìàí³ çàëåæíîñò³ ÷èñëà öèêë³â íàïðà-
öþâàííÿ ÅÌÊ äî ðóéíóâàííÿ ¿õ øòîê³â, âèãîòîâëåíèõ ³ç ð³çíèõ êîíñòðóêö³éíèõ
ìàòåð³àë³â, â³ä ð³âíÿ ïèòîìî¿ ê³íåòè÷íî¿ åíåð㳿 ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî
ïðèâîäó êëàïàíà. Âèêîðèñòîâóþ÷è îòðèìàí³ çàëåæíîñò³ äëÿ êîæíîãî ð³âíÿ ïèòîìî¿
ê³íåòè÷íî¿ åíåð㳿 ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó êëàïàíà Å iê
ð , ìîæíà
72 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3
Þ. Ì. Ðèêóí³÷, Î. ª. Ñèòí³êîâ, Â. Â. Àñòàí³í òà ³í.
âèçíà÷èòè ãðàíè÷íó ê³ëüê³ñòü ñïðàöüîâóâàíü n ið êëàïàíà, ïåðåâèùåííÿ ÿêî¿ ìîæå
ïðèâåñòè äî ðóéíóâàííÿ éîãî øòîêà â³ä óòîìè.
Íà êîæíîìó ð³âí³ Å iê
ð çíà÷åííÿ n ið ìàþòü ïåâíå ðîçñ³þâàííÿ, ùî âèçíà÷àºòüñÿ
ñåðåäí³ì êâàäðàòè÷íèì â³äõèëåííÿì S nð
.
Äëÿ çàïîá³ãàííÿ ðóéíóâàííþ ñòðèæíåâèõ åëåìåíò³â êëàïàí³â ï³ä ÷àñ â³äïðàöþ-
âàííÿ ðåñóðñó íåîáõ³äíî, ùîá ðîáî÷à òî÷êà, ÿêà âèçíà÷àºòüñÿ ñï³ââ³äíîøåííÿì ïèòî-
ìî¿ ê³íåòè÷íî¿ åíåð㳿 ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó êëàïàíà Å ê
ð äî
çóìîâëåíîãî çà òåõí³÷íèìè óìîâàìè (ÒÓ) íåîáõ³äíîãî ÷èñëà öèêë³â ñïðàöüîâóâàíü
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3 73
Ðèñ. 10. Çàëåæí³ñòü ÷èñëà öèêë³â íàïðàöþâàííÿ ÅÌÊ äî ðóéíóâàííÿ ¿õ øòîê³â â³ä ð³âíÿ
ïèòîìî¿ ê³íåòè÷íî¿ åíåð㳿 ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó êëàïàíà äëÿ ð³çíèõ
êîíñòðóêö³éíèõ ìàòåð³àë³â.
Äåôîðìàö³ÿ òà ðóéíóâàííÿ ñòðèæíåâî¿ ñèñòåìè ...
êëàïàíà ó ïðîöåñ³ åêñïëóàòàö³¿ [ ]n ÒÓ , çíàõîäèëàñÿ íèæ÷å çàëåæíîñòåé, íàâåäåíèõ íà
ðèñ. 10. Çá³ëüøåííÿ ðåñóðñó ñòðèæíåâèõ åëåìåíò³â êëàïàíà ìîæå áóòè äîñÿãíóòî ÿê
çà ðàõóíîê çìåíøåííÿ ê³íåòè÷íî¿ åíåð㳿 ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó
êëàïàíà, òàê ³ çà ðàõóíîê óäîñêîíàëåííÿ éîãî êîíñòðóêö³¿.
Îñê³ëüêè íàéñëàáê³øîþ ëàíêîþ ÅÌÊ ³ç äâîïîçèö³éíèì åëåêòðîìàãí³òíèì ïðè-
âîäîì º âóçîë ç’ºäíàííÿ ïîâçóíà (ÿêîðÿ) ç³ øòîêîì, áóëî ðîçðîáëåíî ïðîïîçèö³¿ ùîäî
óäîñêîíàëåííÿ öüîãî âóçëà øëÿõîì ââåäåííÿ ó ê³íåìàòè÷íèé ëàíöþã ïåðåäà÷³ çóñèëëÿ
â³ä åëåêòðîìàãí³òó äî çîëîòíèêà äåìïô³ðóâàëüíîãî åëåìåíòà äëÿ ðîçñ³þâàííÿ ÷àñòè-
íè ê³íåòè÷íî¿ åíåð㳿 óäàðíîãî ³ìïóëüñó. ßê äåìïô³ðóâàëüíèé åëåìåíò âèêîðèñòî-
âóâàëè ïëîñêó ïðîêëàäêó ç ãóìè ²ÏÐ-1338 òîâùèíîþ 2 ìì (ðèñ. 11), ùî ïðèâåëî äî
íåçíà÷íîãî çíèæåííÿ øâèäêî䳿 êëàïàíà: ÷àñ â³äêðèòòÿ íîâîãî êëàïàíà çá³ëüøèâñÿ ç
32,5 äî 36,3 ìñ, ÷àñ éîãî çàêðèòòÿ – ç 44,5 äî 46,2 ìñ. Îäíàê ïðè öüîìó ñóòòºâî çðîñëî
íàïðàöþâàííÿ êëàïàíà äî ðóéíóâàííÿ éîãî ñòðèæíåâîãî åëåìåíòà (øòîêà).
ϳä ÷àñ ðåñóðñíèõ âèïðîáóâàíü ï’ÿòè êëàïàí³â ÓÔ 96414-014 ó øòàòíîìó
âèêîíàíí³ ðóéíóâàííÿ ¿õ øòîê³â ç³ ñïëàâó 08Õ18Í10Ò â³äáóâàëîñÿ ïðè íàïðàöþâàíí³
6400, 6500, 10000, 12000 ³ 20000 öèêë. Çà òèõ ñàìèõ óìîâ âèïðîáîâóâàëè äâà çðàçêà
ìîäåðí³çîâàíîãî êëàïàíà ÓÔ 96414-010 ³ç äåìïô³ðóâàëüíèìè ãóìîâèìè ïðîêëàäêàìè.
Âèïðîáóâàííÿ áóëî çóïèíåíî ï³ñëÿ 100000 öèêë ñïðàöüîâóâàíü. Ðóéíóâàííÿ øòîê³â ó
öèõ êëàïàí³â íå çàô³êñîâàíî. Çà ðåçóëüòàòàìè äåôåêàö³¿ åëåìåíò³â êëàïàí³â ³ç äåìï-
ô³ðóâàëüíèìè ïðîêëàäêàìè ï³ñëÿ â³äïðàöþâàííÿ 100000 öèêë ñóòòºâèõ çì³í òåõí³÷-
íîãî ñòàíó åëåìåíò³â ðóõîìî¿ ÷àñòèíè êëàïàí³â íå âèÿâëåíî, íå âèÿâëåíî òàêîæ
çíà÷íèõ ôîðìîçì³í ãîëîâîê øòîê³â, ùî õàðàêòåðíî äëÿ êëàïàí³â ó øòàòíîìó âèêîíàí-
í³ (ðèñ. 11,á,â).
 è ñ í î â ê è
1. Îñíîâíèìè äåãðàäàö³éíèìè ïðîöåñàìè, ùî âèçíà÷àþòü ðåñóðñí³ ìîæëèâîñò³
êëàïàí³â äàíîãî òèïó, º íàêîïè÷åííÿ ïëàñòè÷íèõ äåôîðìàö³é â åëåìåíòàõ ñòðèæíåâî¿
ñèñòåìè ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó êëàïàíà âíàñë³äîê óäàðíèõ
öèêë³÷íèõ íàâàíòàæåíü, óäàðíî-óòîìíîãî ðóéíóâàííÿ ³ óäàðíî-àáðàçèâíîãî çíîøó-
âàííÿ.
2. Ðåñóðñí³ ìîæëèâîñò³ êëàïàíà ë³ì³òóþòüñÿ õàðàêòåðèñòèêàìè óòîìíî¿ ì³öíîñò³
åëåìåíò³â ñòðèæíåâî¿ ñèñòåìè ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó êëà-
ïàíà; ïîâíà â³äìîâà êëàïàíà â³äáóâàºòüñÿ âíàñë³äîê ðóéíóâàííÿ øèéêè øòîêà â³ä
óòîìè.
3. ϳäòâåðäæåíî, ùî íàïðàöþâàííÿ ñòðèæíåâèõ åëåìåíò³â (øòîê³â) ÅÌÊ ³ç
äâîïîçèö³éíèì åëåêòðîìàãí³òíèì ïðèâîäîì äî óòîìíîãî ðóéíóâàííÿ çàëåæèòü â³ä
ïèòîìî¿ ê³íåòè÷íî¿ åíåð㳿 ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó êëàïàíà.
74 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3
à á â
Ðèñ. 11. Äåìïôåð ó ê³íåìàòè÷íîìó ëàíöþç³ ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó
êëàïàíà (1 – ïîâçóí; 2 – ñòîïîðíà øàéáà; 3 – øòîê; 4 – øàéáà; 5 – ïðóæíèé åëåìåíò ³ç ìàëîþ
æîðñòê³ñòþ) – à òà ãîëîâêè øòîê³â êëàïàíà ï³ñëÿ íàïðàöþâàííÿ 20000 öèêë: á – øòàòíå
âèêîíàííÿ, â – ç äåìïô³ðóâàëüíèì åëåìåíòîì.
Þ. Ì. Ðèêóí³÷, Î. ª. Ñèòí³êîâ, Â. Â. Àñòàí³í òà ³í.
4. Îäåðæàíî óòî÷íåí³ åêñïåðèìåíòàëüí³ çàëåæíîñò³ ÷èñëà öèêë³â ñïðàöüîâó-
âàííÿ êëàïàí³â äî óòîìíîãî ðóéíóâàííÿ ¿õ ñòðèæíåâèõ åëåìåíò³â, âèêîíàíèõ ³ç ð³çíèõ
êîíñòðóêö³éíèõ ìàòåð³àë³â, â³ä ïèòîìî¿ ê³íåòè÷íî¿ åíåð㳿 ðóõîìî¿ ÷àñòèíè åëåêòðî-
ìàãí³òíîãî ïðèâîäó êëàïàíà.
5. ²ç ìåòîþ çá³ëüøåííÿ ðåñóðñó ÅÌÊ ³ç äâîïîçèö³éíèì åëåêòðîìàãí³òíèì ïðè-
âîäîì ðåêîìåíäóºòüñÿ âñòàíîâëþâàòè äåìïô³ðóâàëüíèé åëåìåíò ó ê³íåìàòè÷íèé ëàí-
öþã ïåðåäà÷³ çóñèëëÿ â³ä åëåêòðîìàãí³òíîãî ïðèâîäó äî çîëîòíèêà.
Ð å ç þ ì å
Ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé ïðîöåññîâ äåôîðìàöèè
è ðàçðóøåíèÿ ýëåìåíòîâ ìàëîãàáàðèòíûõ ïíåâìàòè÷åñêèõ êëàïàíîâ ñ äâóõïîçèöèîí-
íûì ýëåêòðîìàãíèòíûì ïðèâîäîì ïîä äåéñòâèåì ýêñïëóàòàöèîííûõ öèêëè÷åñêèõ
óäàðíûõ íàãðóçîê. Äëÿ ðàçíûõ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ïîëó÷åíû ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûå çàâèñèìîñòè ÷èñëà öèêëîâ ñðàáàòûâàíèÿ êëàïàíà äî ðàçðóøåíèÿ åãî
ñòåðæíåâîãî ýëåìåíòà îò âåëè÷èíû óäåëüíîé êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ïîäâèæíîé ÷àñòè
ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïðèâîäà êëàïàíà.
1. Êàðìóãèí Á. Â., Êèñåëü Â. Ë., Ëàáåçíèê Á. Â. Ñîâðåìåííûå êîíñòðóêöèè ìàëî-
ãàáàðèòíîé ïíåâìîàðìàòóðû. – Êèåâ: Òåõí³êà, 1980. – 296 ñ.
2. Õèëü÷åâñêèé Â. Â., Ñèòíèêîâ À. Å., Àíàíüåâñêèé Â. À. Íàäåæíîñòü òðóáîïðîâîä-
íîé ïíåâìîãèäðîàïïàðàòóðû. – Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1989. – 208 ñ.
3. Ñèòíèêîâ À. Å. Îòêàçû ýëåêòðîìàãíèòíûõ êëàïàíîâ // Âåñòí. ÍÒÓÓ “Êèåâñêèé
ïîëèòåõíè÷åñêèé èíñòèòóò”. Ìàøèíîñòðîåíèå. – 2002. – 2, ¹ 42. – Ñ. 46 – 49.
4. Ðûêóíè÷ Þ. Í., Ñèòíèêîâ À. Å., Ëàáóíåö Â. Ô., Ôåäîðè÷êî ß. Á. Èññëåäîâàíèå
èçìåíåíèÿ òåõíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ýëåìåíòîâ ïíåâìîêëàïàíîâ ñ ýëåêòðîìàãíèò-
íûì ïðèâîäîì // Òàì æå. – 1, ¹ 42. – Ñ. 173 – 178.
5. Ðûêóíè÷ Þ. Í., Ñèòíèêîâ À. Å., Çàéîí÷êîâñêèé Ã. È., Ëàáóíåö Â. Ô. Èçìåíåíèå
òåõíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ êîíòàêòèðóþùèõ äåòàëåé ýëåêòðîìàãíèòíûõ êëàïàíîâ
ïðè ýêñïëóàòàöèè // Âèáðàöèè â òåõíèêå è òåõíîëîãèÿõ. – 2003. – ¹ 3 (59). – Ñ. 46
– 52.
6. Àëåêñååâ Å. Â., Ñîêîëîâñêèé Â. Á. Ïðèêëàäíàÿ òåîðèÿ è ðàñ÷åòû óäàðíûõ ñèñòåì.
– Ì.: Íàóêà, 1969. – 199 ñ.
7. Êèëü÷åñêèé Í. À. Äèíàìè÷åñêîå êîíòàêòíîå ñæàòèå òâåðäûõ òåë. Óäàð. – Êèåâ:
Íàóê. äóìêà, 1976. – 319 ñ.
8. Äîëîòîâ À. Ì. Èññëåäîâàíèå äèíàìè÷åñêèõ ÿâëåíèé, âîçíèêàþùèõ â êîíè-
÷åñêèõ ïàðàõ ñ óïðóãèì ñåäëîì: Àâòîðåô. äèñ. ... êàíä. òåõí. íàóê. – Ëüâîâ, 1981.
– 16 ñ.
9. Îãîðîäíèêîâ Â. À. Äåôîðìèðóåìîñòü è ðàçðóøåíèå ìåòàëëîâ ïðè ïëàñòè÷åñêîì
ôîðìîèçìåíåíèè. – Êèåâ: Âèùà øê., 1989. – 159 ñ.
10. Õåðóðáåðã Ð. Â. Äåôîðìàöèÿ è ìåõàíèêà ðàçðóøåíèÿ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòå-
ðèàëîâ / Ïåð. ñ àíãë. – Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1991. – 336 ñ.
11. Ðîìàíîâ À. Í. Ýíåðãåòè÷åñêèå êðèòåðèè ðàçðóøåíèÿ ïðè ìàëîöèêëîâîì íàãðó-
æåíèè. Ñîîáù. 1. Ýíåðãèÿ ðàçðóøåíèÿ ïðè ìàëîì ÷èñëå öèêëîâ íàãðóæåíèÿ //
Ïðîáë. ïðî÷íîñòè. – 1974. – ¹ 1. – Ñ. 3 – 10.
12. Ðîìàíîâ À. Í. Ýíåðãåòè÷åñêèå êðèòåðèè ðàçðóøåíèÿ ïðè ìàëîöèêëîâîì íàãðó-
æåíèè. Ñîîáù. 2. Öèêëè÷åñêèé ýôôåêò Áàóøèíãåðà è êðèòåðèè ðàçðóøåíèÿ //
Ïðîáë. ïðî÷íîñòè. – 1974. – ¹ 1. – Ñ. 11 – 18.
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3 75
Äåôîðìàö³ÿ òà ðóéíóâàííÿ ñòðèæíåâî¿ ñèñòåìè ...
13. Òðîùåíêî Â. Ò., Ôîìè÷åâ Â. Ò. Ýíåðãåòè÷åñêèé êðèòåðèé óñòàëîñòíîãî ðàçðó-
øåíèÿ // Òàì æå. – 1993. – ¹ 1. – Ñ. 3 – 10.
14. Ìàòâååâ Â. Â. Ê îáîñíîâàíèþ ýíåðãåòè÷åñêèõ êðèòåðèåâ ìíîãîöèêëè÷åñêîãî
óñòàëîñòíîãî ðàçðóøåíèÿ ìåòàëëîâ // Òàì æå. – 1995. – ¹ 5-6. – Ñ. 18 – 28.
15. Ìàëêîâ Â. Ï., Êðàìàðîâ Ë. È. Çàêîíîìåðíîñòü ñâÿçè óäåëüíîé ýíåðãèè äåôîð-
ìàöèè äî ðàçðóøåíèÿ ìàòåðèàëîâ ñî ñêîðîñòüþ ñèëîâîãî íàãðóæåíèÿ // Çàâîä.
ëàá. – 1999. – ¹ 39. – Ñ. 57 – 61.
Ïîñòóïèëà 18. 03. 2013
76 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 3
Þ. Ì. Ðèêóí³÷, Î. ª. Ñèòí³êîâ, Â. Â. Àñòàí³í òà ³í.
|