Измерение и анализ в реальном времени локальных повреждений при износоусталостных испытаниях

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.

1. Мышкин, Н.К. Трибология. Принципы и приложения / Н.К. Мышкин, М.И. Петраковец. – ИММС НАНБ: Гомель, 2002. – 304 с.

2. Сосновский, Л.А. Основы трибофатики / Л.А. Сосновский. – Гомель: БелГУТ, 2003. – Т. 1 – 246 с., Т. 2 – 234 с.

3. Сосновский, Л.А. Механика износоусталостного повреждения / Л.А. Сосновский. – Гомель: БелГУТ, 2007. – 434 с.

4. 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.

5. 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.2014.04.006

6. Тюрин, С.А. Исследование волн пластичности при контактно-механической усталости / С.А. Тюрин // Вестник Брестского государственного технического университета. – 2001. – № 4. – С. 11–14.

7. 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.

8. 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.2018.03.013

9. Тюрин, 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.

10. Wang, Y. Discrete Wavelet Transfom for Nonstationary Signal Processing / Y. Wang [et al.] // Discrete Wavelet Transforms – Theory and Applications, InTech. – 2011. – P. 21–42.

11. 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.2009.07.001

12. Миротин, 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.