Оценка предельного состояния материала при воздействии циклических и контактных нагрузок в условиях граничного трения
Выполнено оптимальное планирование эксперимента и получены данные по оценке предельного состояния материала при комплексном воздействии циклических и контактных напряжений в масляной среде. Предложен подход к определению параметров нагружения, обеспечивающих максимальную долговечность трибосопряжени...
Saved in:
| Published in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Date: | 2006 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2006
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47841 |
| 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: | Оценка предельного состояния материала при воздействии
 циклических и контактных нагрузок в условиях граничного
 трения / Г.В. Цыбанев, О.Н. Белас // Проблемы прочности. — 2006. — № 2. — С. 81-92. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860257472055345152 |
|---|---|
| author | Цыбанев, Г.В. Белас, О.Н. |
| author_facet | Цыбанев, Г.В. Белас, О.Н. |
| citation_txt | Оценка предельного состояния материала при воздействии
 циклических и контактных нагрузок в условиях граничного
 трения / Г.В. Цыбанев, О.Н. Белас // Проблемы прочности. — 2006. — № 2. — С. 81-92. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы прочности |
| description | Выполнено оптимальное планирование эксперимента и получены данные по оценке предельного состояния материала при комплексном воздействии циклических и контактных напряжений в масляной среде. Предложен подход к определению параметров нагружения, обеспечивающих максимальную долговечность трибосопряжения. При этом используется условие наступления одновременного отказа по механизмам усталости и изнашивания.
Сплановано експерименти і отримано результати щодо оцінки граничного стану матеріалу за комплексної дії циклічних та контактних напружень у мастильному середовищі. Запропоновано підхід до визначення параметрів навантаження, що забезпечують максимальну довговічність трибосполучення. При цьому використовується умова настання одночасної відмови за механізмами утоми та зношування.
We provide test optimization planning and present the results of assessment of the material limiting state under complex cyclic and contact loading conditions in oil environment. We propose a new approach to determination of loading parameters, which ensure the maximal durability of tribo-joints. This approach is based on simultaneous attainment of failure conditions by fatigue and wear mechanisms.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:50:45Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 539.43:621.891
Оценка предельного состояния материала при воздействии
циклических и контактных нагрузок в условиях граничного
трения
Г. В. Цыбанева, О. Н. Белас6
а Институт проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАН Украины, Киев, Украина
6 Секция прикладных проблем Президиума НАН Украины, Киев, Украина
Выполнено оптимальное планирование эксперимента и получены данные по оценке предель
ного состояния материала при комплексном воздействии циклических и контактных напря
жений в масляной среде. Предложен подход к определению параметров нагружения, обеспе
чивающих максимальную долговечность трибосопряжения. При этом используется условие
наступления одновременного отказа по механизмам усталости и изнашивания.
К лю ч е в ы е слова: усталость, износ, планирование эксперимента, математи
ческая модель, функции отклика, предельное состояние, долговечность.
Введение. Многие детали машин работают в условиях комбинирован
ного воздействия сил трения, контактных и циклических напряжений в
масляной среде. Каждый из этих факторов вносит определенный вклад в
достижение материалом предельного состояния и последующий отказ в
работе узла. Ранее [1] было показано, что зарождение трещины в цикли
чески нагруженном элементе трибосистемы может быть инициировано либо
неоптимальными условиями контакта и трения, либо высокой циклической
нагрузкой, которая не позволяет реализовать начало разрушения за счет сил
контакта и трения. При этом существует некоторый оптимальный уровень
контактных напряжений и соответствующий уровень сил трения, при воз
действии которых циклически нагруженный образец имеет наибольшую
долговечность. Можно предположить, что при оптимальных условиях кон
такта и трения и заданном уровне амплитуды циклических напряжений
предельное состояние материала в поверхностном слое образца, где про
исходит зарождение трещины, наступает одновременно от воздействия обо
их факторов: сил трения и контакта - с одной стороны и циклической
нагрузки - с другой.
Таким образом, материал проявляет равнопрочность к воздействующим
механизмам повреждения. В работе [2] было показано, что подобные опти
мальные условия могут быть определены экспериментально и для цикли
чески нагруженной трибопары при модификации поверхности трения бори-
рованием или карбованадированием. При изменении уровня циклической
нагрузки, сил контакта и трения, состава смазывающей среды изменяются
также соотношения уровней механического воздействия, соответствующие
максимальной долговечности циклически нагруженного элемента трибопары
(далее эти условия будем называть оптимальными). В этой связи пред
ставляет интерес разработка подходов, позволяющих оценить предельное
состояние материала и соответствующую долговечность в рассматриваемых
условиях на основе ограниченных экспериментальных данных. Такая задача
© Г. В. ЦЫ1БАНЕВ, О. Н. БЕЛАС, 2006
ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 2 81
Г. В. Цыбанев, О. Н. Белас
поставлена в данном сообщении, ее решением необходимо располагать при
конструировании узлов и деталей машин, работающих в условиях усталости
с трением.
М етодика исследования. Экспериментальные исследования проводили
в соответствии с ранее разработанной методикой [3], в основе которой лежат
испытания на циклический изгиб с вращением образца круглого сечения с
концентратором в виде выточки. Последняя является местом прижатия
контртела для создания сил контакта и трения со стороны растягивающих
напряжений от изгиба. Контртело выполнено в виде стержня круглого
сечения, в результате чего реализуется контакт цилиндра по цилиндру. В
зону контакта подводится смазка.
М атериал и вид смазки. Циклически нагружаемый образец и контр
тело изготовляли из среднеуглеродистой нормализованной стали 45 со
следующими механическими характеристиками: предел прочности о в =
= 610 МПа; предел текучести о 0 2 = 410 МПа; модуль упругости 1-го рода
Е = 2,05 • 10 МПа; относительное удлинение при разрыве д = 25%.
Для смазки трущихся поверхностей использовали минеральное масло
МС-20 в чистом виде (ГОСТ 9320-60), а также модифицированное добав
ками свободной серы, фосфор- и серофосфорсодержащих присадок. В даль
нейшем эти смазочные среды обозначим соответственно МС-20, МС-20+Б,
МС-20Р и МС-20+ДФ.
Фосфорсодержащая присадка является одной из наиболее распростра
ненных противоизносных присадок к минеральным маслам - трикрези-
ловый эфир фосфорной кислоты, или трикрезилфосфат (СН3С6Н4О)3РО. В
качестве серофосфорсодержащей присадки выбрано соединение пятивалент
ного фосфора с общей формулой - диалкилдитиофосфат цинка:
Б
I
[ЯО - Р - 8 - ] ^ п .
Я гО
Диалкилдитиофосфаты цинка различаются между собой характером
радикалов Я и Я 1 . Данные соединения широко используются в качестве
присадок, улучшающих антиокислительные, антикоррозионные и противо-
износные свойства масел [4].
Составление плана эксперимента и выбор способа аналитического
описания закономерностей. Предварительно отметим, что характеристикой
уровня воздействия на материал сил контакта и трения является параметр,
интегрирующий эти воздействия и определяемый в процессе испытаний на
усталость с наложением трения, а именно: интенсивность изнашивания У. С
использованием этого же параметра определяется предельное состояние
материала по износу и долговечность при заданном его предельном значе
нии.
Математическое описание зависимостей интенсивности изнашивания и
усталостной долговечности от исследуемых факторов (контактное давле
82 ISSN 0556-171Х. Проблемыг прочности, 2006, № 2
Оценка предельного состояния материала
ние Р к, амплитуда циклического напряжения о а , состав масляной среды С )
базируется на математической модели множественной регрессии и может
быть представлено в виде количественных соотношений, связывающих
текущие значения выходной функции с контролируемыми переменными.
Информационной основой для определения параметров аналитической зави
симости являются статистические данные, полученные в результате специ
ально поставленного эксперимента. При математическом моделировании и
последующей оптимизации учитывались вышеперечисленные факторы. Гра
ничные значения выбранных факторов, уровни их варьирования, обозначе
ния в матрице плана эксперимента приведены в табл. 1. Формулы перехода
от натуральных значений факторов к кодированным в соответствии с [5]
представлены ниже:
для циклического напряжения о а :
X 1 = 1,78Е - 0 ,2 (^ - 3,94Е + 0,2);
1 1 = 2,06(X? - 1,54Е - 0,1Х 1 - 4 ,82Е - 0,1),
для контактной нагрузки Р к:
X 2 = 1,33Е - 0,2(Г 2 - 1,5Е + 0,2);
7 2 = 2,25(X2 - 2,1Е - 10Х2 - 0,56);
и 2 = 3,75(X 2 - 2,62Е - 1 0 Х 2 + 2,91Е -1 1 ),
для рабочей среды С :
X 3 = 0,67(^3 - 2,5);
7 3 = 2,25(X32 - 0,56);
и 3 = 3,75(X 33 - 0 , 9 ^ 3 ).
Учитывая, что аналитические зависимости между исследуемыми факто
рами отсутствуют, регрессионные зависимости можно записать в виде
^ = Л ^ к ; о а ; С ); ( 1)
N = / 2( Рк; о а ; С ). (2)
Для получения коэффициентов регрессии уравнения составляли опти
мальные планы эксперимента, результаты которого представляют ограни
ченную выборку, характеризующую поверхность отклика в л-мерном про
странстве. При исследовании и оптимизации условий взаимного влияния
процессов трения и усталости элементов трибосистемы использовали много
факторные регулярные планы, согласно которым при подготовке и про
ведении эксперимента выполняли следующие требования к исследуемым
факторам [5]: независимость; совместимость; управляемость; точность заме
ра; однозначность.
IS S N 0556-17IX. Проблемы прочности, 2006, № 2 83
Г. В. Цыбанев, О. Н Белас
Т а б л и ц а 1
Факторы, варьируемые в эксперименте для получения выходных функции
Фактор № фактора, Рі Обозначение уровней
в матрице
Натуральные
значения уровней
Циклическое
напряжение
а а , МПа
1 0 350
1 400
2 450
Контактная нагрузка
Р к, МПа
2 0 4
1 11
2 18
3 25
Рабочая среда С 3 0 МС-20
1 МС-20+Б
2 МС-20+Р
3 МС-20+ДФ
Количество необходимых экспериментов определяли по методикам [5,
6], позволяющим оценить предварительную эффективность плана. Для вы
бранного числа факторов и уровней варьирования сгенерировано два орто
гональных ^-оптимальных плана с эффективностью 99%, включающих по
32 опыта каждый. План представлен в виде матрицы варьируемых факторов
(табл. 2). При реализации экспериментов планы разбивались на ортогональ
ные блоки по восемь опытов в каждом и выполнялись поблочно согласно
методическим рекомендациям [5].
Т а б л и ц а 2
Матрица варьируемых факторов
№ Факторы
опыта *1 *2 *3
1 0 0 0
2 0 2 3
3 0 1 2
4 1 3 1
5 1 3 3
6 1 1 0
7 2 2 1
8 2 0 2
9 0 0 3
10 1 2 0
11 0 1 1
12 0 3 2
13 2 3 0
14 2 1 3
84 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 2
Оценка предельного состояния материала
продолжение табл. 2
15 1 2 2
16 1 0 1
17 1 1 1
18 1 3 2
19 2 0 3
20 2 2 0
21 0 2 2
22 0 0 1
23 0 3 0
24 1 1 3
25 2 1 2
26 2 3 1
27 1 0 0
28 1 2 3
29 0 2 1
30 1 0 2
31 0 3 3
32 0 1 0
На основании полученных результатов эксперимента (таблица не при
водится в связи с ее громоздкостью), которые составляют матрицу наблю
дений, формируется система уравнений.
С целью сокращения времени обработки данных эксперимента и повы
шения точности вычислений осуществляли перевод натуральных значений
уровней варьирования факторов к кодированным [6], где X ; - линейная
функция (ортогональный контраст первого порядка) натуральной перемен
ной; - квадратичная функция (ортогональный контраст второго порядка)
натуральной переменной; и { - кубическая функция (ортогональный конт
раст третьего порядка) натуральной переменной.
Для адекватного описания исследуемого процесса с помощью регрес
сионных зависимостей проверяли влияние взаимодействия факторов, орто
гональность к главным эффектам и другим взаимодействиям. Расчет коэф
фициентов регрессии и выбор наиболее значимых переменных осуществ
лялся по алгоритму и программам, описанным в [7].
Результаты испытаний и их обсуждение. При обработке эксперимен
тальных данных в соответствии с выбранной математической моделью
получено регрессионное уравнение зависимости интенсивности изнашива
ния от исследуемых факторов в следующем виде:
J = 0,1627 - 0,00939X 1 + 0,0179Х2 - 0,0227X 3 + 0,00445^ + 0,0151Х2 +
+ 0,0127 Х3 - 0,01181 X 1X 2 - 0,00753Х2X 3 - 0,00847X 2 и 3 +
+ 0,00656X 2Х3 - 0,00363^ X 3. (3)
ISSN 0556-17IX. Проблемы прочности, 2006, № 2 85
Г. В. Цыбанев, О. Н. Белас
Аналогичное регрессионное уравнение получено для циклической долго
вечности:
N = 289,5 - 193,5Х1 + 50,7г! - 20,6Х2 - 3 5 Ц 2 +
+ 5 6 ,4 7 3 - 3 2 ,3 г 1и 2 + 3 7 ,4 г1и 3 + 44,3Х 2г 3 - 50,1г2X 3 - 40,8 и 2и 3. (4)
Регрессионные уравнения (3), (4) проверяли на адекватность, устойчи
вость, информативность [7] и представляли в кодовых переменных, что
снижает их наглядность, но повышает устойчивость и информативность, так
как модели в натуральных значениях неустойчивы из-за отсутствия орто
гональных контрастов. Кроме того, использование натуральных значений
вместо кодовых приводит к накоплению больших ошибок вследствие увели
чения объема проводимых вычислений [5].
После того как найдена адекватная математическая модель объекта
исследования, путем построения соответствующих геометрических поверх
ностей можно получить наглядное представление о геометрическом образе
изучаемых функций отклика. В качестве примера некоторые из них при
ведены на рис. 1, 2. Графические зависимости по расчетным точкам пред
ставлены в декартовой пространственной системе координат.
Рис. 1. Изменение интенсивности изнашивания стали 45 в зависимости от контактной
нагрузки и циклических напряжений в среде масел МС-20 (а) и МС-20+Б (б).
86 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 2
Оценка предельного состояния материала
Рис. 2. Изменение усталостной долговечности стали 45 в зависимости от контактной нагруз
ки в среде масел МС-20 (а) и МС-20+Б (б).
Для получения максимальной информации о положении оптимума при
меняют итерационные методы поиска оптимума и адаптационные методы
оптимизации, например симплекс-планирование [8].
Анализ приведенных регрессионных зависимостей для каждой рабочей
среды позволил определить области, в которых находится минимум (рис. 1)
или максимум (рис. 2) функции отклика соответственно для интенсивности
изнашивания и циклической долговечности.
Видно, что для масел МС-20, МС-20+Б (рис. 1), а также для остальных
исследованных масляных сред, как следует из зависимостей, существует
минимум функций отклика (3) для каждой рабочей среды. Однако заметим,
что все минимальные значения лежат в плоскости, соответствующей ампли
туде циклического напряжения 450 МПа.
На рис. 2 представлены зависимости циклической долговечности от
исследуемых факторов. Как видно, наблюдается более сложная зависимость
от состава рабочей среды. Если для сред МС-20 (рис. 2,а), МС-20+Р и
МС-20+ДФ существует явно выраженный максимум функции отклика (4),
то для среды МС-20+Б (рис. 2,б) установлено существование двух макси
мальных значений. Для данной регрессионной зависимости характерно
нахождение максимальных значений в плоскости, соответствующей мини
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 2 87
Г. В. Цыбанев, О. Н. Белас
мальному определенному циклическому напряжению в материале, равному
350 МПа, где должны, естественно, реализовываться более высокие значе
ния циклической долговечности.
Относительно влияния масляной среды отметим следующее. Противо-
износная эффективность пленок, образуемых на стальных поверхностях при
работе в минеральных маслах, изучена достаточно хорошо. В результате
многих исследований [9, 10] установлено одно из свойств кислородсодержа
щих пленок, формируемых на поверхностях трения: они могут образо
вываться при более низких температурах, чем пленки сульфидов и хлоридов.
Благодаря такой “активности” кислорода поверхности трущихся образцов
быстрее насыщаются, что приводит к сужению диапазона существования
вторичных структур первого типа [9]. Условная граница раздела по типу
пленок вторичных структур для данной среды (масло МС-20) соответствует
значению Р к = 7 МПа (рис. 2,а).
При использовании в качестве добавки к маслу МС-20 свободной среды
установлено наличие двух участков, где наблюдается значительное повы
шение усталостной долговечности (рис. 2,б). Сопоставление первого (лево
го) из них с полученным для масла МС-20 (рис. 2,а) свидетельствует об их
практическом совпадении. По-видимому, при данных условиях нагружения
еще не происходит взаимодействия серы с поверхностью материала образ
цов. В ряде работ [10, 11] отмечается, что антизадирный эффект серосодер
жащих присадок может проявляться только при повышенных температурах
поверхности трущихся материалов. С учетом этого факта становится оче
видным появление второго (правого) участка, где также отмечается повы
шение усталостной долговечности материала (рис. 2,б). Видимо, при кон
тактной нагрузке Р к = 15...21 МПа начинается активное взаимодействие
серы со сталью 45, в результате чего активируемые трущиеся поверхности
насыщаются еще одним пассиватором - серой. Это приводит к изменению
состава пленок вторичных структур и их свойства приближаются к свойст
вам вторичных структур первого типа кислородного происхождения. Даль
нейшее увеличение контактной нагрузки, а значит, и уровня активирования
материала для поддержания энергетического равновесия требует дополни
тельного насыщения трущихся поверхностей активными компонентами сре
ды. Все это обусловливает образование вторичных структур второго типа
[9], обладающих по сравнению с вторичными структурами первого типа
большей поверхностной прочностью и меньшей пластичностью. В резуль
тате механических воздействий на поверхности трения материала возникает
сетка микротрещин, которые являются концентраторами напряжений, а при
действии циклических нагрузок способствуют зарождению трещин уста
лости, чем объясняется дальнейшее резкое снижение циклической долго
вечности при повышении Р к.
Таким образом, для достижения минимальной интенсивности изнаши
вания необходимо задавать максимально возможные значения циклического
напряжения и обеспечивать реализацию оптимального режима трения с
точки зрения положительного влияния на процессы усталостного разру
шения материалов. Для получения максимального значения числа циклов до
усталостного разрушения образцов следует задавать минимальную величи
88 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 2
Оценка предельного состояния материала ...
ну циклических напряжений. Ввиду противоречивости требований к цикли
ческому нагружению для определения условий нагружения элементов цикли
чески нагруженной трибосистемы, обеспечивающих наступление их предель
ного состояния от усталости или износа при заданной долговечности, необхо
димо разработать специальный подход, позволяющий использовать получен
ную информацию о свойствах материала при усталости с наложением трения
в виде зависимостей (3), (4).
Разработка подхода по оценке оптим альны х условий нагружения
для обеспечения заданной долговечности. Как отмечалось выше, в экспе
риментах по усталости с наложением трения скольжения наблюдаются опре
деленные соотношения между циклическими, контактными напряжениями и
напряжениями от сил трения, названные авторами оптимальными усло
виями, при которых элементы циклически нагруженной трибосистемы име
ют максимальную долговечность. В этих условиях предельное состояние
материала наступает одновременно от действия механизмов усталости и
трения. Представляется целесообразным в качестве критерия оптимизации
ввести такие условия нагружения, при которых обеспечивается равенство
долговечностей элементов циклически нагруженной трибосистемы, опре
деляемое как по механизму усталости, так и по механизму изнашивания.
Как для предельного износа, так и для циклической долговечности общим
параметром, определяющим момент наступления предельного состояния
материала, является время воздействия исследуемых силовых факторов.
Обозначим этот критерий через Т. С помощью математических моделей (3),
(4) можно перейти к его определению для каждого из действующих меха
низмов разрушения.
Интенсивность изнашивания J = / ^ Р к; о а ; С ) = Л/Ь = [мкм/км] опре
деляет величину линейного износа материала Л, отнесенного к пути трения
Ь. При этом скорость скольжения V в эксперименте была постоянной и
составляла 0,785 м/с. Следовательно, для учета влияния скорости сколь
жения на процессы повреждения материала может быть рассмотрена вели
чина J T = J V = (Л/ = [мкм/час], где Т = Ь /V.
Таким образом, зависимость (1) может быть представлена в виде
где Т обозначает переход к зависимости с учетом временного фактора.
Непосредственная взаимосвязь между Jт и временем наступления
предельного состояния материала элементов трибосистемы по механизму
изнашивания Ти может быть определена с учетом установленного для
заданного трибоузла уровня допустимого износа А [мкм]:
Аналогично для зависимости N = / 2(Рк; о а ; С ), по которой определя
ется число циклов до установленного разрушения образца пары трения,
перейдем к критерию Т. Время наступления предельного состояния мате
риала по механизму усталости вычисляем по частоте вращения образца / ,
которая характеризует количество циклов нагружения за единицу времени:
(5)
Ти = А ^ т = [ч]. (6)
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 2 89
Г. В. Цыбанев, О. Н. Белас
TN = N 1 = [ч], (7)
т.е. в этом случае кроме циклических напряжений учитывается влияние
такого параметра испытаний на усталость, как частота вращения образца.
С учетом выполненных преобразований зависимость (2) может быть
записана в следующем виде:
Nт = Л ( Рк; о а ; С ; / ) . (8)
Таким образом, условием оптимизации (достижение максимальной
долговечности элементами циклически нагруженной трибосистемы) явля
ется равенство
Ти = T N . (9)
На рис. 3 показаны кривые, полученные в результате пересечения двух
поверхностей отклика (Ти и ^ ) для двух рабочих сред, которые удовле
творяют условию (9) и соответственно отображают параметры нагружения
трибопары, обеспечивающие ее максимальную долговечность.
Оптимальные условия работы элементов циклически нагруженной
трибосистемы для некоторых конкретных значений параметров представ
лены в табл. 3.
Т а б л и ц а 3
Величины контактных и циклических напряжений, обеспечивающие максимальную
долговечность стали 45 в различных по составу средах
Среда оа, МПа Рк, МПа Т , ч
МС-20 350 30 1,2
355 25 1,5
365 18 1,5
380 11 1,5
415 7 1,5
380 4 1,5
400 5 1,6
400 8 1,6
МС-20+Р 350 10 2,4
375 4 2,2
350 2 2,0
МС-20+8 360 25 2,05
385 18 2,05
360 11 1,9
385 7 1,9
355 4 1,8
МС-20+ДФ 355 30 2,8
360 25 2,7
370 18 2,6
380 11 2,3
385 7 2,2
375 4 2,1
90 ISSN 0556-17IX. Проблемы прочности, 2006, № 2
Оценка предельного состояния материала
Рис. 3. Изменение критериев долговечности по износостойкости и усталости в среде масел
МС-20 (а) и МС-20+Б (б).
Заключение. С целью обеспечения максимальной долговечности эле
ментов трибосистемы при циклическом нагружении одного из них пред
ложено использовать критерий одновременного наступления предельного
состояния материала по механизмам усталости и изнашивания. Для решения
конкретной задачи выполнено оптимальное планирование эксперимента,
использованы математические модели множественной регрессии, проведен
эксперимент и получены параметры функций отклика по изнашиванию и
циклической долговечности для различных условий нагружения и смазоч
ных сред. Переход к временным зависимостям, отражающим скорость сколь
жения при трении и частоту циклического нагружения, позволяет найти
соотношение между величинами силового воздействия, при которых элемен
ты трибосистемы имеют наибольшую долговечность ввиду равнопрочности
материала к механизмам разрушения по изнашиванию и усталости. Предло
женный подход может быть использован в расчетах при конструировании
элементов трибосопряжений, подверженных циклическим нагрузкам.
Установлено, что путем направленного легирования смазочных сред
можно управлять процессами пассивации при трении и изнашивании мате
риалов, от которых зависит их сопротивление усталости. Изменяя положе
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 2 91
Г. В. Цыбанев, О. Н. Белас
ние и размер области существования вторичных структур первого типа
оптимального состава, можно управлять усталостной долговечностью эле
ментов трибосистемы, значительно ее увеличивая.
Р е з ю м е
Сплановано експерименти і отримано результати щодо оцінки граничного
стану матеріалу за комплексної дії циклічних та контактних напружень у
мастильному середовищі. Запропоновано підхід до визначення параметрів
навантаження, що забезпечують максимальну довговічність трибосполучен-
ня. При цьому використовується умова настання одночасної відмови за
механізмами утоми та зношування.
1. Н осовский И. Г . , Ц ы банев Г. В ., Б елас О. Н . Влияние предварительного
циклического нагружения на износостойкость стали // Пробл. проч
ности. - 1990. - № 4. - С. 31 - 34.
2. Ц ы банев Г. В ., Б елас О. Н . Исследование влияния модификации поверх
ностного слоя стали 45 на характеристики сопротивления разрушению
при циклическом нагружении с наложением трения // Там же. - 2004. -
№ 2. - С. 67 - 76.
3. Ц ы банев Г. В ., Б елас О. Н . Методика испытаний на усталость материала
элементов трибосистем // Там же. - 1991. - № 8. - С. 72 - 77.
4. П апок К. К ., Р агозин Н. А . Словарь по топливам, маслам, смазкам,
присадкам и специальным жидкостям. - М.: Химия, 1975. - 392 с.
5. Б арабащ ук В. И ., К реденцер Б. П ., М ирош ниченко В. И . Планирование
эксперимента в технике. - Киев: Техніка, 1984. - 200 с.
6. Д ж онсон Н ., Л ион Ф. Статистика и планирование эксперимента в
технике и науке. - М.: Мир, 1981. - 520 с.
7. Р азработ ка и внедрение методики испытаний агрегатов и узлов на
основе методов математической теории планирования эксперимента
(обобщенный отчет за 1975-83 гг.). - Киев: Киев. политехи. ин-т, 1983.
- 96 с.
8. В ознесенский В. А ., К овальчук А. Ф. Принятие решений по статисти
ческим моделям. - М.: Статистика, 1978. - 192 с.
9. К ост ецкий Б. И ., Н осовский И. Г ., К араулов А. К. и др. Поверхностная
прочность материалов при трении. - Киев: Техніка, 1976. - 296 с.
10. Р озенберг Ю . А . Влияние смазочных масел на долговечность и надеж
ность машин. - М.: Машиностроение, 1970. - 312 с.
11. В иноградов Г. В ., П одольский Ю . Д . Механизм противоизносного и
антифрикционного действия смазочных сред при тяжелых режимах
граничного трения // О природе трения твердых тел. - Минск: Наука и
техника, 1971. - С. 281 - 304.
Поступила 26. 11. 2004
92 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2006, № 2
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-47841 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0556-171X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:50:45Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Цыбанев, Г.В. Белас, О.Н. 2013-08-02T18:47:49Z 2013-08-02T18:47:49Z 2006 Оценка предельного состояния материала при воздействии
 циклических и контактных нагрузок в условиях граничного
 трения / Г.В. Цыбанев, О.Н. Белас // Проблемы прочности. — 2006. — № 2. — С. 81-92. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47841 539.43:621.891 Выполнено оптимальное планирование эксперимента и получены данные по оценке предельного состояния материала при комплексном воздействии циклических и контактных напряжений в масляной среде. Предложен подход к определению параметров нагружения, обеспечивающих максимальную долговечность трибосопряжения. При этом используется условие наступления одновременного отказа по механизмам усталости и изнашивания. Сплановано експерименти і отримано результати щодо оцінки граничного стану матеріалу за комплексної дії циклічних та контактних напружень у мастильному середовищі. Запропоновано підхід до визначення параметрів навантаження, що забезпечують максимальну довговічність трибосполучення. При цьому використовується умова настання одночасної відмови за механізмами утоми та зношування. We provide test optimization planning and present the results of assessment of the material limiting state under complex cyclic and contact loading conditions in oil environment. We propose a new approach to determination of loading parameters, which ensure the maximal durability of tribo-joints. This approach is based on simultaneous attainment of failure conditions by fatigue and wear mechanisms. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Оценка предельного состояния материала при воздействии циклических и контактных нагрузок в условиях граничного трения Assessment of the limiting state of material subjected to cyclic and contact loads under boundary friction сonditions Article published earlier |
| spellingShingle | Оценка предельного состояния материала при воздействии циклических и контактных нагрузок в условиях граничного трения Цыбанев, Г.В. Белас, О.Н. Научно-технический раздел |
| title | Оценка предельного состояния материала при воздействии циклических и контактных нагрузок в условиях граничного трения |
| title_alt | Assessment of the limiting state of material subjected to cyclic and contact loads under boundary friction сonditions |
| title_full | Оценка предельного состояния материала при воздействии циклических и контактных нагрузок в условиях граничного трения |
| title_fullStr | Оценка предельного состояния материала при воздействии циклических и контактных нагрузок в условиях граничного трения |
| title_full_unstemmed | Оценка предельного состояния материала при воздействии циклических и контактных нагрузок в условиях граничного трения |
| title_short | Оценка предельного состояния материала при воздействии циклических и контактных нагрузок в условиях граничного трения |
| title_sort | оценка предельного состояния материала при воздействии циклических и контактных нагрузок в условиях граничного трения |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47841 |
| work_keys_str_mv | AT cybanevgv ocenkapredelʹnogosostoâniâmaterialaprivozdeistviicikličeskihikontaktnyhnagruzokvusloviâhgraničnogotreniâ AT belason ocenkapredelʹnogosostoâniâmaterialaprivozdeistviicikličeskihikontaktnyhnagruzokvusloviâhgraničnogotreniâ AT cybanevgv assessmentofthelimitingstateofmaterialsubjectedtocyclicandcontactloadsunderboundaryfrictionsonditions AT belason assessmentofthelimitingstateofmaterialsubjectedtocyclicandcontactloadsunderboundaryfrictionsonditions |