Identifikace kontaktní únavy metodou akustické emise na valivých ložiscích Zyková Lucie, VUT v Brně, FSI II. ročník doktorského studia 00 ukončení studia na MZLÚ - Téma diplomové práce Odlišení stádií únavového poškození z pohledu materiálové odezvy pomocí AE Vedoucí dip. práce: Doc. M.Černý a odborný konzultant Doc. P.Mazal 00 grant FSI Identifikace kontaktní únavy metodou AE na zkušební stanici Axmat 00 grant FSI Výzkum možností pokročilé identifikace kontaktního poškození na upravených zkušebních stanicích R-mat Aktivní účast na konferencích zaměřených na nedestruktivní zkoušení materiálů a konstrukcí: 00 - Defektoskopie 00 - Špindlerův Mlýn 00 - NDT in Progress - Praha - Defektoskopie 00 - Znojmo 00 - European Conference on NDT Berlín - Defektoskopie 00 - Tábor 9
Cíl práce Cíl práce: Včasná identifikace únavového poškození ( pittingu ) ložisek při zkouškách trvanlivosti Úkol: Propracovat metodiku a postupy snímání, zpracování signálů AE v návaznosti na stávající teorie kontaktních únavových vlastností materiálu. Dosavadní studie prokazují jednoznačnou souvislost mezi naměřenými a matematicko-statistickými teoretickými hodnotami výsledků zkoušek. Pro plné využití aplikačního potenciálu metody AE je nutno snížit stupeň nejistoty hodnocení výsledků měření tak, aby mohly být dále zdokonaleny již existující prototypy jednoúčelových zařízení pro hodnocení stupně kontaktního poškození, které by mohly doplnit a případně i nahradit současné méně citlivé diagnostické systémy (založené na snímání vibrací, případně teploty), zejména u extrémně kontaktně namáhaných prvků v dopravní technice, energetickém a hutním průmyslu. 9
Vypracovaná metodologie výzkumu Akustické emise na ložiscích Ověření funkčnosti metody Sestavení matematického modelu I.etapa Opakování celého experimentu -rozbor jednotlivých částí II.etapa Utvoření databáze naměřených dat Rozbor výsledků nalezení shodných ukazatelů Program na včasnou identifikaci poruchy Ověření programu v laboratorních podmínkách Zkoušení v praxi III.etapa Návrh na konstrukci snímačů Eliminace velikosti šumového pozadí (cizí vlivy) 9 IV.etapa Uvedení do praxe
Základní zkušební zařízení - stanice Axmat a R-mat Zkušební stanice Axmat Princip zkoušky Axmat spočívá v odvalovaní kuliček v kruhové dráze po povrchu zkušebního vzorku diskového tvaru. Kuličky jsou pomocí rotujícího opěrného kroužku přitlačovány definovanou axiální silou na povrch vzorku, v jehož povrchové vrstvě postupně vzniká kontaktní poškození. 9
Základní zkušební zařízení - stanice Axmat a R-mat R-mat je zařízení založené na odvalování přesně definovaného kotouče většího průměru po povrchu rotujícího válcového vzorku relativně malého průměru. Zde je mezi vzorkem a zatěžovacím kotoučem vyvozena radiální přítlačná síla. Na obou typech těchto zařízení se sleduje závislost vyvolaného kontaktního zatížení a doby do vzniku poškození povrchu pittingu. princip zařízení zkušební vzorek 9
Záznamy měření AE sumační křivky Nejjednodušší je záznam celkového počtu překmitů v průběhu zkoušky. Sumační křivku získáme z počtu překmitů přes nastavené hladiny. Z této sumační křivky je možné poměrně jednoznačně identifikovat časové oblasti, v nichž dochází k výrazným změnám mechanismu poškození. Přibližně v místě X dochází k ukončení stádia záběhu a výrazný pitting nastává v bodě Y. Standardní vypnutí zkušebního systému, pomocí snímačů vibrací, však nastává až v bodě Z. 9
Záznamy měření AE počty překmitů přes nastavené hladiny ukázka Počty překmitů v různých hladinách signálu AE v průběhu zkoušky šedé litiny - ukázka různých hladin překmitů s nízkou energií (pro identifikaci bude použita hladina č. ) 9
Záznamy měření AE další měřené parametry Příklad amplitudového spektra vzorku v počáteční etapě zkoušky a ve fázi pittingu. Záběh se projevuje zejména širším rozptylem frekvenčních shluků. Význačné frekvenční shluky jsou patrné např. v oblastech kolem 0 khz, 0 khz, 0 khz a 0 khz. Ve fázi vzniku destrukce povrchu dochází ke zjevnému posunu spektra do oblasti kolem 00 khz. 9
Záznamy měření AE další měřené parametry Ukázka dalšího způsobu hodnocení snímaných dat materiál šedá litina. Sumace počtu událostí a změny velikosti amplitudy, délky trvání a doby náběhu AE události v průběhu zkoušky kontaktní únavy 9
Záznamy měření AE další měřené parametry Ukázka dalšího způsobu hodnocení snímaných dat materiál uhlíková ocel. Sumace počtu událostí a změny velikosti amplitudy, délky trvání a doby náběhu AE události v průběhu zkoušky kontaktní únavy 0
Trvanlivostní zkoušky reálných ložisek Na provedené zkoušky vzorků, které se v současné době vyhodnocují, navazují zkoušky reálných ložisek, při nichž se ověří informace o změnách signálu AE, získané v rámci předchozích experimentů. Tzv. dlouhodobé zkoušky reálných ložisek, které simulují limitní provozní podmínky jsou plánovány na druhou polovinu letošního roku stanice SA 0 stanice RAH
Závěr Výsledkem zjednodušeného zpracování budou jednoúčelové analyzátory signálu AE, které se stanou součástí trvalých diagnostických systémů nasazených na některá důležitá ložiska v dopravní technice (např. pro omezení možnosti nečekaného poškození Samostatnou kapitolu tvoří možnost aplikace metody AE na optimalizaci mazacích poměrů atd. atd. 0
Děkuji za pozornost