Integrated data processing method for estimating

Authors

  • О.О. Богданов Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • В.А. Дербаба Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • В.М. Рубан Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • І.В. Антоненко Відокремлений структурний підрозділ «Фаховий коледж ракетно-космічного машинобудування Дніпровського національного університету імені Олеся Гончара», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/79.144

Keywords:

механіка руйнування, втомні тріщини, вал редуктора, неруйнівний контроль, інтегральна методика.

Abstract

Purpose. Improving the method of monitoring the development of fatigue cracks in machine parts, in particular the gearbox shaft, based on the use of ultrasonic non-destructive testing. This allows to increase the accuracy of estimating the durability and parameters of the fracture process, reduce errors in the processing of experimental data and ensure the detection of cracks at the early stages of development. The methods. The research methods were based on the principles of the theory of fracture mechanics. The study was conducted on the example of a gearbox shaft, which was tested for fatigue by the symmetrical plane bending method at a frequency of 20 Hz. An ultrasonic flaw detector was used to monitor the development of cracks, which allows establishing the dependence between the signal from the crack, its size and the number of load cycles. Data processing was performed using the integral form of the Paris equation, which makes it possible to avoid errors in numerical differentiation and take into account the parameters of the fracture process. Findings. The proposed method allowed to detect cracks at the early stage of development 1.5–3 times faster than visual methods. A quantitative relationship between the signal amplitude and the crack size has been established, which is confirmed by experimental data. The calculated parameters of the Paris equation using the conjugate gradient method indicate a close correlation between the coefficients. The difference between the calculated and experimental estimates of durability does not exceed 40%. The originality. A new approach to the processing of experimental data has been developed, which addresses the need for numerical differentiation and interpolation of points, which, in turn, reduces losses in the analysis of deposits between periods cracks due to the number of cycles of wear. First, a vicoristic integral form of the Peris equation was used to estimate the parameters of the kinetics of gearbox shaft alignment, which makes it possible to more accurately determine the fluidity of the growth of internal cracks. A close relationship has been established between the amplitude of the ultrasonic signal and the size of the crack, which makes it possible to increase the reliability of control at the early stages of destruction. A close correlation between the coefficients of the Peris level was revealed, which is confirmed by the results obtained using the method of obtaining gradients. Practical implementation. The proposed method allows to significantly increase the accuracy of monitoring fatigue fracture of machine parts and determining their durability. Detection of cracks at early stages of development ensures timely detection of defects, which contributes to increasing the reliability and safety of equipment operation.

References

1. Долгов, О. М. (2019). Механіка руйнування : підручник . НТУ «Дніпровська політехніка».

2. Березін, Л. М., & Рубанка,М. М. (2018). Розрахунки деталей на надійність та довговічність за критерієм втомленісної міцності. Вісник Київського національного університету технологій та дизайну. Серія : Технічні науки. , (5), 56–62. https://doi.org/10.30857/1813-6796.2018.5.6

3. Сусліков, Л.М., & Студеняк, І.П. (2016). Неруйнівні методи контролю: Навчальний посібник . Ужгород: Видавництво УжНУ.

4. Ясній, В. П. (2020). Особливості росту втомних тріщин у псевдопружному NіTі сплаві. Вісник Вінницького політехнічного інституту , (4), 120–124. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2020-151-4-120-124

5. Ясній,П. В., Пиндус, Ю. І., & Фостик, В. Б. (2015). Оцінка мінімальної швидкості росту втомної тріщини після перевантажень розтягуванням-стиском з урахуванням асиметрії циклу навантаження. Опір матеріалів і теорія споруд : наук.- техн. зб. Київ. нац. ун-т буд-ва і архітектури, (94), 231–243.

6. Kravchenko, Yu., & Derbaba,V. (2020). Empirical definition of the shearing angle and chip-edge contact length when cutting. Збірник наукових праць НГУ, 6 3 , 123–133. https://doi.org/10.33271/crpnmu/63.123

7. Троїцький, В. А. (2006). Ультразвуковий контроль: дефектоскопи, нормативні документи, стандарти з УЗК. Київ : Фенікс.

8. Марущак, П. О. (2003). Методика дослідження швидкості росту тріщини і опис кінетичних діаграм руйнування в умовах втоми-повзучості. Вісник Тернопільського національного технічного університету, 8 (2), 23–28.

9. Шинкарчук, Н. В., & Кот, В. В. (2022). Визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень ізотропної пластинки з впаяним круглим пружним диском. Міжвузівський збірник наукових праць «Наукові нотатки» за галузями знань «Фізико-математичні науки» та «Технічні науки» , (73). https://doi.org/10.36910/775.24153966.2022.73

10. Ориняк, А. І. (2021). Методи розрахунку коефіцієнта інтенсивності напружень з врахуванням геометричної нелінійності та довільної форми тріщини .: Дис. канд. техн. наук : 05.02.09 – динаміка та міцність машин . Київ.

11. Сорочак А. П. (2015). Тріщиностійкість і залишковий ресурс осей колісних пар з урахуванням структурно-механічної неоднорідності . Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук: 01.02.04 – механіка деформованого твердого тіла . Тернопіль.

12. Дербаба, В.А., Пацера, С.Т. & Григоренко, В.У. (2022). Особливості механічної обробки зносостійких чавунів. Збірник наукових праць НГУ, 71 , 217–230. https://doi.org/10.33271/crpnmu/71.217

13. Дербаба, В.А., Носачов, В.С. & Різо, З.М (2021). Дослідження і удосконалення методики випробувань верстата на геометричну і кінематичну точність. Збірник наукових праць НГУ, 64 , 198–212. https://doi.org/10.33271/crpnmu/64.198

Published

2020-01-01

Issue

Section

Статті