МЕХАНІКА ТРИБОПОШКОДЖЕНЬ І ЗНОСОСТІЙКІСТЬ РОБОЧИХ ПОВЕРХОНЬ СПЕЦІАЛЬНИХ ПОРОЖНИСТИХ ЦИЛІНДРІВ В УМОВАХ ВИСОКОШВИДКІСНОГО ТЕРТЯ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито важливість обраної проблеми досліджень, обґрунтовано актуальність теми дисертації, мету і завдання дослідження, сформульовано наукову новизну одержаних результатів, зазначено практичну цінність використання й впровадження результатів дослідження, вказані дані про апробацію основних положень дисертації.

У першому розділі проаналізований сучасний стан досліджень проблем зношування стволів зброї. Засновником теорії зносу каналів стволів вважається професор Д.К. Чернов, який показав, що зниження ресурсу ствола відбувається внаслідок появи на поверхні каналу ствола тріщин, причину яких він бачив в різких термічних змінах каналу ствола при пострілі.

Дослідженням процесу зносу стволів вогнепальної зброї займався також  цілий ряд  інших вчених: А.А. Благонравов, В.Є. Слухоцький, Н.Ф. Дроздов, Ю.В. Чуєв, Є.І. Совз, А.Г. Шипунов, В.В. Свешніков, В.С. Логвінов, Нобль, Шарбоньє, Габо, Летан та інші

Зокрема, встановлено, що основною причиною зносу стволів стрілецької зброї є наявність температурних напружень в його поверхневих шарах, спричинених великими температурними градієнтами. Напруження, що виникають внаслідок термічного удару, на поверхні ствола призводять до утворення тріщин та їх розвитку, а наступне механічне навантаження призводить до відокремлення частинок зносу. Ці висновки базуються в основному на результатах експериментальних досліджень Монтгомері Р.С., Дроздова Ю.М..

Г. Грече та Е. Плаке встановлено, що особливістю процесів зношування стволів, що відбуваються в умовах високошвидкісного тертя є ефект значного зменшення коефіцієнта тертя з ростом швидкості взаємного переміщення тіл тертя. В зв’язку з цим, вивчення явищ пов’язаних з визначенням залежності коефіцієнта тертя від швидкості ковзання для стрілецького та артилерійського озброєння потребує ще більшої уваги.

За результатами відомих досліджень, враховуючи специфіку функціонування системи "ствол - куля", а саме той факт, що знос кулі не є важливим, а основним критерієм підвищення довговічності вузла є зносостійкість стволів, використання відомих критеріїв для відпрацювання технології підвищення зносостійкості матеріалу є малоефективним. А як базовий критерій оцінки ефективності використання матеріалів, технологічних процесів нанесення покриттів, термообробки та інших способів підвищення зносостійкості стволів стрілецької зброї запропоновано використати швидкість зміни коефіцієнта  тертя.

У другому розділі викладено способи моделювання перебігу процесів накопичення трибопошкоджень для оцінки зносостійкості стволів стрілецької зброї. В даному розділі побудована імовірнісна модель тіла, яке зношується, з розгляду його як системи з високим ступенем резервування. Розглянуто загальні підходи побудови моделі процесів накопичення трибопошкоджень та питання визначення параметрів таких моделей на основі термокінетичної теорії руйнування. Запропоновано підходи до визначення найбільш імовірних траєкторії поширення трибопошкоджень і оцінювання характеру процесу зношування.

При побудові імовірнісної моделі розглянуто тіло, що складається з  шарів, кожен шар складається з  елементів. Прийнято припущення: – для функціонування шару достатньо, що б в процесі зношування одночасно брали участь  елементів з ; – під час втрати працездатності деякого  елементу, у фрикційну взаємодію миттєво вступає один із  елементів; – швидкість зношування шару – випадкова величина, що знаходиться в інтервалі  і величини швидкостей зношування є порівняльними; – швидкість зношування елементу по поверхні – постійна величина, проте змінюється випадковим чином для елементів; – тіло зношується на величину , якщо кількість елементів, що знаходяться одночасно у фрикційному контакті, стане меншою від , зноситься  елемент.

У відповідність даній моделі поставлено модель надійності, яка складається із двох взаємно пов’язаних моделей – системи-шару, та системи-тіла, елементами якої є системи-шари. Поведінка системи-шару можна описати з точки зору надійності, як поведінку системи з ненавантаженим резервом, а саме: –маємо  основних елементів, що знаходяться під навантаженням і  резервних елементів; – будь-який, що відмовив із  працюючих елементів, миттєво замінюється будь-яким із  елементів резерву; – відмова системи - шару настає, якщо кількість працездатних елементів стає меншою за , тобто відмовить  елемент. Для побудови математичної моделі такої системи в використано метод псевдостанів (рис. 1). Під псевдостаном системи  розуміють стан, за якого в системі знаходиться  елементів, що відмовили, при цьому  – імовірність того, що в момент часу  в системі знаходиться  елементів, що відмовили. Якщо кількість елементів, що відмовили, в системі досягне , то настане відмова роботи системи (перейде в поглинаючий стан).