pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2019-10-2-207-214pimi-444Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsИзмерение и анализ в реальном времени локальных повреждений при износоусталостных испытанияхMeasurement and Real Time Analysis of Local Damage in Wear-and-Fatigue TestsЩербаковС. С.SherbakovS. S.

Адрес для переписки: С.C. Щербаков – Белорусский государственный университет, пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030, Беларусь.         e-mail: sherbakovss@mail.ru

Address for correspondence: S.S. Sherbakov – Belarusian State University, Nezavisimosti ave., 4, Minsk 220030, Belarus.     e-mail: sherbakovss@mail.ru

sherbakovss@mail.ruГосударственный комитет по науке и технологиям Республики Беларусь; Белорусский государственный университетБеларусьState Committee on Science and Technology of the Republic of Belarus; Belarusian State UniversityBelarus201924062019102207214Copyright © Щербаков С.С., 20192019Щербаков С.С.Sherbakov S.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/444

При испытаниях на контактную усталость обычно измеряют сближение осей один раз за цикл или за несколько циклов нагружения из-за трудности обработки большого количества данных при многоцикловых испытаниях. Целью работы являлась разработка и апробация в режиме реального времени модели сглаживания измеряемых центром SZ-01 в виде временных рядов экспериментальных данных с использованием вейвлет-преобразования.

С помощью центра SZ во время износоусталостных испытаний был измерен момент трения в системе ролик/вал, что позволило изучить изменение коэффициента сопротивления качению в зависимости от уровня контактной и бесконтактной изгибающей нагрузки. Также измерялась величина сближения осей контактирующих тел (ролика и вала) в восьми точках на окружности дорожки качения за один цикл, что позволило изучить неоднородность локальных повреждений в условиях контактной и контактно-механической усталости. При разработке программного модуля для сглаживания большого объема экспериментальных данных, поступающих от испытательного центра, использовались различные методы сглаживания временных рядов: скользящая средняя; экспоненциальная скользящая средняя; вейвлет-преобразование и простая скользящая средняя, примененная к разностям вейвлет-коэффициентов; вейвлет-преобразование и экспоненциальная скользящая средняя, примененная к разностям вейвлет-коэффициентов.

Результаты численного моделирования показали, что наилучшее приближение к исходному ряду дает вейвлет-преобразование с использованием экспоненциальной скользящей средней для сглаживания разностей между коэффициентами вейвлет-преобразования.

Применение программного модуля, основанного на данной модели, в центре SZ-01 позволило сгладить временные ряды, характеризующие изменение сближения осей ролика и вала и крутящего момента.

In rolling fatigue tests the approach of the axes is usually measured once per cycle or for several loading cycles because of the difficulties of processing a large amount of data in multi-cycle testing. The aim of this work was the development and tests of smoothing model for measured by the SZ-01 center time series experimental data using wavelet transform.

With the help of the SZ center, the frictional moment in the roller/shaft system was measured allowing for studying the change in the coefficient of rolling resistance as a function of the level of the contact and non-contact bending load during wear-fatigue tests. Also the axes approach of the contacting bodies (roller and shaft) was measured at eight points on the raceway circumference in one cycle. This allowed studying the heterogeneity of local damages under conditions of rolling and mechano-rolling fatigue. When developing a software module for smoothing a large amount of experimental data from the test center, various methods of time series smoothing were used: moving average; exponential moving average; wavelet transform and moving average applied to the differences of the wavelet coefficients; wavelet transform and exponential moving average applied to the difference of the wavelet coefficients.

The results of numerical simulation showed that the best approximation to the original series was provided by the wavelet transform using an exponential moving average to smooth the differences between the coefficients of the wavelet transform.

The use of a software module based on this model in SZ-01 center allowed smoothing the time series characterizing the change of roller and shaft axes approach and torque.

трибофатикаиспытательный центр SZлокальные повреждения при контактной усталостивременной рядвейвлет-преобразованиеTribo-FatigueSZ-01 test centerlocal damages under contact fatiguetime serieswavelet transformReferencesМышкин, Н.К. Трибология. Принципы и приложения / Н.К. Мышкин, М.И. Петраковец. – ИММС НАНБ: Гомель, 2002. – 304 с.Myshkin N.K., Petrakovets M.I. Tribologiya. Printsipy i prilozheniya [Tribology. Principles and applications]. Gomel, MPRI NASRB, 2002, 304 p.Сосновский, Л.А. Основы трибофатики / Л.А. Сосновский. – Гомель: БелГУТ, 2003. – Т. 1 – 246 с., Т. 2 – 234 с.Sosnovskii L.A. Osnovy tribofatiki [Fundamentals of tribo-fatigue]. Gomel, BelSUT, 2003, vol. 1, 246 p., vol. 2, 234 p.Сосновский, Л.А. Механика износоусталостного повреждения / Л.А. Сосновский. – Гомель: БелГУТ, 2007. – 434 с.Sosnovskii L.A. Mekhanika iznosoustalostnogo povrezhdeniya [Mechanics of wear-and-fatigue damage]. Gomel, BelSUT, 2007, 434 p.Щербаков, С.С. Об одном требовании к выбору коэффициента трения в силовой системе / С.С. Щербаков // Заводская лаборатория. – 2005. – Т. 71, № 2. – С. 46–48.Sherbakov S.S. [On one requirement for the choice of coeffi of friction in the power system]. Zavodskaya laboratoriya [Factory laboratory], 2005, vol. 71, no. 2, pp. 46–48 (in Russian).Sosnovskiy, L.A. Methods and main results of Tribo-Fatigue tests / L.A. Sosnovskiy [et al.] // International Journal of Fatigue. – 2014. – Vol. 66. – P. 207–219. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2014.04.006Sosnovskiy L.А., Bogdanovich А.V., Yelovoy O.M., Tyurin S.А., Komissarov V.V., Sherbakov S.S. [Methods and main results of Tribo-Fatigue tests]. International Journal of Fatigue, 2014. vol. 66. pp. 207–219. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2014.04.006Тюрин, С.А. Исследование волн пластичности при контактно-механической усталости / С.А. Тюрин // Вестник Брестского государственного технического университета. – 2001. – № 4. – С. 11–14.Tyurin S.A. [Investigation of plasticity waves in contact-mechanical fatigue]. Vestnik BrGTU [BrSTU Bull.], 2001, no. 4, pp. 11–14 (in Russian).Eadie, D.T. Field studies of the effect of friction modifiers on short pitch corrugation generation. Proceedings of 7th international conference on contact mechanics and wear of rail/wheel systems / D.T. Eadie [et al.] // Brisbane. – 2006. – Vol. 1. – P. 235–243.Eadie D.T., Santoro M., Oldknow K., Oka Y. Field studies of the effect of friction modifiers on short pitch corrugation generation. Proceedings of 7th international conference on contact mechanics and wear of rail/wheel systems. Brisbane, 2006, vol. 1, pp. 235–243.Kouanga, C.T. On the estimation of finite lifetime under fretting fatigue loading / C.T. Kouanga [et al.] // Int. J. of Fatigue. – 2018. – Vol. 112. – P. 138–152. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2018.03.013Kouanga C.T., Jones J.D., Revill I., Wormald A., Nowell D., Dwyer-Joyce R.S., Araújo J.A., Susmel L. On the estimation of fi lifetime under fretting fatigue loading. Int. J. of Fatigue, 2018, no. 112, pp. 138–152. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2018.03.013Тюрин, С.А. Экспериментальное исследование остаточных волнообразных повреждений при инициированном начальном искажении формы образца / С.А. Тюрин, С.С. Щербаков // Вестник БелГУТ: Наука и транспорт. – 2005. – № 2 (11). – C. 88–93.Tyurin S.A., Sherbakov S.S. [Experimental investigation of residual wave-like damages at initiated initial distortion of the sample shape]. Vestnik BelGUT [BelSUT Bull.], 2005, no. 2 (11), pp. 88–93 (in Russian).Wang, Y. Discrete Wavelet Transfom for Nonstationary Signal Processing / Y. Wang [et al.] // Discrete Wavelet Transforms – Theory and Applications, InTech. – 2011. – P. 21–42.Yansong Wang, Weiwei Wu, Qiang Zhu and Gongqi Shen. Discrete Wavelet Transfom for Nonstationary Signal Processing. Theory and Applications, InTech., 2011, pp. 21–42.Akansu, A.N. Emerging applications of wavelets: A review / A.N. Akansu, W.A. Serdijn, I.W. Selesnick // Phys. Communication. – 2010. – Vol. 3, no. 1. – P. 1–18. DOI: 10.1016/j.phycom.2009.07.001Akansu A.N., Serdijn W.A., Selesnick I.W. Emerging applications of wavelets: A review. Phys. Communication, 2010, no. 3, pp. 1–18. DOI: 10.1016/j.phycom.2009.07.001Миротин, Е.А. Прогнозирование временных рядов с использованием непрореженного вейвлет-преобразования и односторонних фильтров / Е.А. Миротин // Вестник БГУ. Сер. 1. – 2011. – № 2 – С. 127–132.Mirotin E.A. [Forecasting time series using non-decimated wavelet transform and one-sided fi ]. Vestnik BSU [BSU Bull.], Ser. 1., 2011, no. 2, pp. 127– 132 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.