A termikus folyamat vizsgálata és a súrlódás diagnózisa a polimer csúszó csapágyakban
A harmadik fejezet a termikus súrlódásdiagnosztika fejlesztésére szolgál radiális csúszó csapágyaknál a tengelymozgás engedélyezésével. A síkbeli fordított inverz problémát a polimer csúszócsapágyak hőleadásának intenzitásának helyreállításával kell figyelembe venni a tengely forgási és forgási mozgásaival.
Hagyja, hogy a csapágy egy kör alakú bokorban csúsztassa a sugárhőmérséklet-méréseket az érintkezési szögben
A probléma szélsőséges megfogalmazását tartjuk szem előtt. Az ismert hõtermelésbõl és a mértekbõl kiszámított hõmérsékletek eltérõségének mérõjeként az átlagos négyzetes eltérést
Ezután az inverz határérték probléma az alábbiak szerint van megfogalmazva. A (1) - (4) egyenletrendszer formájában minimálisra kell csökkenteni a funkcionalitást (13) a korlátok között. A funkció vezérlõként szolgál.
A hővezetés nemlineáris határ-inverz problémájának megoldására a lineáris produkciókhoz elméletileg indokolt funkcionális minimalizálásának gradiens módszereken alapuló iteratív szabályozási módszert alkalmazzuk.
A számítási kísérletek állítottuk modell funkciót intenzitású hőt használja, akkor a közvetlen probléma megoldódott, és annak pontos megoldásokat a mindenkori mérési pont a hüvely vették a „kísérleti” hőmérsékleti adatokat. Továbbá, ha feltételezzük, hogy a függvény ismeretlen, az ismert hőmérsékleti adatokból történő rekonstrukció inverz problémája megoldódott.
A 4. ábra 5. ábráján látható hőkibocsátási funkció helyreállításának számszerű eredményei pontos hőmérsékleti adatokkal azt mutatják, hogy a recidivitás pontossága megnő az iterációk számának növekedésével. A számítási hibák nem okoznak oszcillációt az inverz hőátadási probléma megoldásában.
4. ábra. A hőleadás intenzitásának visszanyerése a tengely visszatérő forgási mozgásához a pontos hőmérsékleti adatoknak megfelelően. 1, 2, 3 - modell = 0 °, 9 °, 12 °; vagy 1 ', 2', 3 '- helyreállított (42 iteráció); 1 ", 2", 3 "- helyreállított (302 iteráció)
5. ábra. A hőleadási intenzitás funkció visszanyerése a tengely forgási mozgásához a pontos hőmérsékleti adatoknak megfelelően. 1, 2, 3 - modell = 0, 9, 12; 1 ', 2', 3 '- helyreállított (25 iteráció); 1 ", 2", 3 "- a helyreállított (262 iteráció)
A 6. ábrán a 7. ábra a hőkibocsátó függvénynek a hõmérsékleti adatokról történõ visszanyerésének eredményeit mutatja hibásan. A hőmérsékleti adatok hibáit egy véletlen szám érzékelő szimulálta. A hőmérsékleti adatok perturbációjának maximális értéke 1 ° C volt. Amint az a grafikonokból látható, az iterációk számának növekedésével, egy bizonyos számtól kezdve, a közelítések egyre inkább eltérnek a kívánt megoldástól. Ezért ebben az esetben az iterációk befejeződnek, ha a maradék funkcionális értéket a hőmérsékleti adatok pontatlanságának szintjével egyezik meg.
A numerikus kísérletek eredményei azt mutatják, hogy az iteratív szabályozási módszer alkalmazása során a hőkibocsátási intenzitás visszanyerésének pontossága megegyezik a hőmérsékleti adatok specifikációjának pontosságával.
6. ábra. Összehasonlítva a modell és a perturbált által csökkentett hőmérséklet adatok hő intenzitását az idő függvényében egy = 0 ° ide-oda forgómozgást a tengely: 1 - Modell 2 - rekonstruált (24 iteráció), 3 - rekonstruált (28 iteráció)
7. ábra. Összehasonlítva a modell és a perturbált által csökkentett hőmérséklet adatok hő intenzitását az idő függvényében egy = 0 ° forgási mozgása a tengely: 1 - Modell 2 - rekonstruált (33 iteráció), 3 - rekonstruált (55 iteráció)
A negyedik fejezet a termikus súrlódásos diagnosztika kifejlesztésén alapul, a csúszó csapágyak termikus folyamatának háromdimenziós modelljével. A csúszócsapágyban a hő jelentős része a fém tengely mentén húzódik, amelyet lapos modell használata nélkül nem vesz figyelembe. Egy közvetlen háromdimenziós probléma megoldásához feltételezzük, hogy a hossza mentén a hőmérséklet-eloszlás egységes. Így a sík modell kialakításánál alkalmazott (1) egyenletet a hüvelyhez a ketrecben használják. A siklócsapágy tervezési rajza az 1. ábrán látható.
Ezután a tekercshez a hőegyenletet a formában írják
A konjugációs feltétel a következő formában írható:
A konjugációs elemek szabad felületén a környező közeggel történő hőcserélés szokásos határfeltételeit adjuk meg. A tengely egyik végén az első fajta állapot.
A probléma ezen megfogalmazásához egy algoritmust alakítanak ki a hőkibocsátás intenzitásának meghatározására. Számítógépes kísérletekben a kifejlesztett algoritmusnak megfelelően határozták meg a hőleadás funkciójának visszanyerését.
8. ábra. A siklócsapágy számítási sémája:
2 - polimer bokor,
4 - a csapágyak tengelye,
A termikus súrlódásos diagnosztika kifejlesztett módszerének hatékonyságának értékelésére a súrlódás pillanatának különböző időbeli változásait kísérletileg ellenőriztem a hőmérsékletmérésektől.
Az elvégzett kísérletben a hőmérséklet mérését 5 mm-es réz-konstans hőelemekkel végeztük. A hőelem hüvely sajtoltunk távolságban 0,5 mm-re a hengerrésbe 15 ° -os lépésekben belül az érintkezési szög 60, az egyik tengely terhelés alkalmazásának és a másik négy szimmetrikusan abból. Dátum jelzések súrlódási nyomaték érzékelők, tengelyfordulatszám és hőelemmel végezzük automatikusan egy 1 Hz frekvencián elektronikus felvevők „Termodat 17E3”.
A termikus folyamat matematikai modelljének adaptálásához a hatékony termofizikai jellemzőket úgy határoztuk meg, hogy értéküket a referenciaadatok 20-30% -án belül változtattuk.
A 9. ábra összehasonlítja a kísérleti és elméleti hőmérsékleti adatok grafikonjait a mérési pontokon. Ábra az egyértelműség hőmérséklet grafikonok pontokon található a bal oldalon (1., 2.) és a jobb (negyedik, ötödik) a központi harmadik pont elválasztott párhuzamos átvitel, illetőleg -20, -10, + 10, +20 оє. Az elméleti hőmérséklet függvények a kísérleti hőmérsékletet pontossággal írják le, amely elegendő a súrlódás termikus diagnosztikájához.
Megjegyezzük, hogy a hőmérsékleti adatok (9. Ábra) enyhe rezgéseken mennek keresztül, a súrlódási momentum kellően erős változásával (10. Ez azt jelzi, hogy a súrlódási egységek műszaki állapotának hagyományos diagnosztikája a súrlódási zónából bizonyos távolságban mért hőmérsékleti adatokból kifogástalan. Lehetőség van a súrlódási egységek műszaki állapotának diagnosztizálására a súrlódás pillanatában, amely ok-okozati jellegű, és a súrlódási feltételek megváltozása esetén sokkal hangsúlyosabb. A 9. ábrán bemutatott hőmérsékleti adatokból a háromdimenziós formában lévő határ-inverz problémára megoldott kifejlesztett algoritmus segítségével visszaállíttuk a hőleadás sebességének függvényét, amely függ a szög koordinátájától és az időtől. A súrlódási momentum időben történő függését a hőkibocsátási intenzitás helyreállított funkciójából határoztuk meg úgy, hogy a szög feletti átlagértéket kiszámítottuk:
A 10. ábra a súrlódás pillanatnyi értékeinek összehasonlítását mutatja közvetlen mérés során kapott és a kifejlesztett algoritmus által kiszámított sima csapágyazatban.
9. ábra. A kísérleti és elméleti hőmérsékleti adatok összehasonlítása a mérési pontokon: 1, 2, 3, 4, 5 - kísérleti hőmérséklet; 1 ', 2', 3 ', 4', 5 'számított hőmérsékletek
10. ábra. A súrlódási pillanat kísérleti (1) és számított (2) értékeinek összehasonlítása
A súrlódási nyomaték számított függései kielégítő pontossággal (10-15%) írják le a kísérletieket, ami jelzi a kifejlesztett hődiagnosztikai módszer gyakorlati használatának lehetőségét a padló tájékoztató értékének és a csúszó csapágyak működési vizsgálatának növelése érdekében.
- A termikus folyamat numerikus szimulációján és a multidimenzionális nemlineáris inverz hővezetési problémák konvektív időtartamú megoldásán alapulva kidolgoztam egy módszert a súrlódás termikus diagnosztikájára a csúszó csapágyaknál a tengelymozgás engedélyezésével.
- A kinematikai körülmények meghatározására szolgáló technikát fejlesztettek ki, amelyben figyelembe kell venni a tengely mozgását a termikus folyamat modellezése során a csúszócsapágyban.
- A kísérleti és számított súrlódási nyomatékértékek összehasonlítása a csúszó csapágyak kifejlesztett módszerének hatékonyságát állapítja meg a tengely mozgása számára.