06 | 12 | 2016
Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Методика исследования изнашивания полимерных покрытий в гидроабразивной среде и конструкция экспериментальной установки

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)

Методика исследования изнашивания полимерных покрытий в гидроабразивной среде и конструкция экспериментальной установки.

изучение литературы показало, что в настоящее время нет единой принятой методики исследования гидроабрааивного изнашивания материалов. В проведённой обзоре исследований авторы применяли методики, которые имели существенные недостатки:

- инструкция экспериментальной установки не обеспечивала моделирования эксплуатационной динамики взаимодействия водно-абрапшвного потока с изнашиваемой поверхностью;

- материал абразивных частиц выбирался произвольно без учета возможноro физико-химического взаимодействия при контактировании при контактировании твердой частицы с изнашиваемой поверхностью и влияния erо на качественные и количественные результаты эксперимента;

- при выборе абразивных частиц для эксперимента основное внимание уделялось их механическим свойствам, не учитывая, что геометрия поверхности твердой частицы оказывает влияние на интенсивность изнашивания;

- рузультаты исследований изнашивания материалов выражены величинами, не позволяющими сделать сравнительную оценку износостойкости

ряда материалов. Например, невозможно сравнить износостойкость полимера и метала, величина износа которых выражена в граммах.

Указенные недостатки снижают научную и практическую значимость результатов лабораторных исследований. В связи с этим, была разработана методика лабораторных исследований из зашивания покрытий водно-абразивным потоком. при разработке методики автор руководствовался следующим:

-конструкция экспериментальной установки должна позволять максимально полно моделировать реальный эксплуатационный процесс и динамику взаимодействия пульпы с изнашиваемой поверхностью (в нашем случае с образцом);

- изнашивание материала связано с протеканием на поверхности физико-химических процессов, кинетика которых зависит от химических и физических свойств пульпы;

- механические свойства и геометрическая форма твердых частиц существенно влияют на интенсивность гидроабразявдаго изнашивали.

Описание различных конструкций установок для испытаний материалов на гидроабразивное изнашивание содержится во многих литературных источниках [2-5]. Такое многообразие применяемых конструкций можно объяснить тем, то гидроабразивное изнашивание представляет собой многофакторный комлексный процес се, а у большинства исследовательских работ целью было исследование влияния одного-двух факторов, что выражалось в конструктивной особенности установки. Так для исследования влияния угла атаки и скрости движения абразивной частицы на из наши­вке материалов применяют машины струеударного типа. Однако указанные установки непригодны для изучения общей износо-стойкости материалов в условиях гидроабразивного изнашивания, так как в этих машинах не воспроизводится реальный характер движения водно-абразового потока.

В установке струеударного типа испытуемый образец изнашивается под воздействием водно-абразивной струи, которая обеспечивает абразивным частицам при встрече с поверхностью сравнительно одинако­вую скорость движения и постоянный угол между осью траектории движения и поверхностью образца (угол атаки), при этом взаимодействие твердой частицы с образцом имеет ударный характер. Двухфазный поток в реальных эксплуатационных условиях имеет значительную турбулентность. В результате в потоке имеет место непрерывное чередование случайных мгновенных скоростных полей, и на абразивную частицую, находящеюся в потоке, воздействуют массы жидкости, имеющие различные скорости и придающие ей беспорядочное движение, благодаря чему частицы ударяются об ограничивающие стенки под разными уграми.

Турбулентный поток характеризуется вихревой структурой. Вращение вихря обуславливает истирающее воздействие твердых частиц на поверхность. В этом случае абразивтл частица под действием центробежной силы прижимается к поверхности и одновременно перемещается вдоль нее.

Автор работы считает, что механизм гидроабразивного изнашивания обуславливается характером движения абразивной гидросмеси. Таким образом, для исследования гидроабразивного изнашивания материалов в прикладных целях наиболее приемлемы установки, конструкция которых позволяет воспроизводить в процессе эксперимента уеловия, близкие к реальным условиям движущегося потока. К ним относятся установки, в которых испытуемый образец полностью погружен б движущуюся гидроабразивную массу (пульпу). По мнению С. П. Козырева [6] большее преимущество имеют установки с вращающимися образцами. Они требуют малую мощность привода, имеют малые габариты, простоту устройства, возможность испытывать несколько образцов одновременно и др.

После анализа существующих типов машин, учитывая поставленные задачи и предъявляемые при проведении исследования требования, popoij настоящей работы была разработана и сконструирована эксперементальная установка для исследования гидроабразивного изнаши­вая материалов. Конструкция испытательного узла установки представлена на рис.1.

Принцип работы установки следующий. испытываемые образцы 3 за-крепляются на штанге 9, соединенной с приводным валом с помощью патрона 6 одновременно можно испытывать два образца). Собранная система вводится в рабочую камеру 5, наполненную гидроабразивной сесью (пульпой). Процесс гидроабразивного изнашивания образцов взникает при их движении в пульпе. Движение образцов происходит вращения вала, для зтого применен электродвигатель переменного тока мощностью 1,7 кВт. . Крутящий момент от электродвигателя к при­водному валу испытательного узла передается через многоступенчатую клиноременную передачу. Такая кинематика машины позволяет варьировать передаточных чисел ступеней, плавно менять скорость движения образца от 1 м/сек до 20 м/сек. Образец устанавливается на штанге под углом a =50° к вертикали ( рис2), при движении это обеспечивает интенсивное перемешивание пульпы и предотвращает центрифугирования твердых частиц к боковым стенкам.

На дне и на крышке рабочей камеры установлены направляющие наклонные (75° к горизонтальной плоскости) лопатки 3, которых возвращают в зону движения образцы. отбрасываемые и оседающие более крупные абразивные частицы и препятствуют вращению пульпы во время испытаний.

 


Таким образом, исследуемый образец изнашивается под воздействием высокотурбулентного равнонасыщенного гидроабразивного потока. В процессе испытаний, особенно при высоких скоростях движения образца, наблюдается значительное повышение температуры пульпы до 80-85°С. Поэтому, с целью регулирования и поддерживания постоянной температуры внутри, рабочая камера снабжена теплообменным поясом. Контроль температуры пульпы производился спиртовым термометром, введенным в камеру. Спиртовыи шарик термометра был защищен металлической сеткой.

исследование механизма изнашивании полимерных покрытий предусматривало насыщение пулыш инертным газом, это осуществлялось с помощью газопроводной трубки 1, оканчивающейся газораспылителем.

Испытания покрытий проводились на образцах плоского типа. Размеры, конструкция и форма образцов показаны на pис.3 и рис.4.

Чтобы предотвратить коррозию металлической пластины образца при испытаниях, что может привести неправильной оценке величины износа покрытия, пластина покрывалась полимером со всех сторон. Образец имеет отверстие для крепления к штанге и сверление для установки термопары.

Измерение температуры на изнашиваемой поверхности образца предполагается производить хромель-копелевой термопарой с диаметром горячего спая 0,8 мм, которая устанавливается в теле покрытия на расстоянии 0,8 - 1 мм от поверхности образца. Схема монтажа термопары показана на рис.5 Спай помещается в сверление образца и заливается эпоксдной смолой ЭД-6 холодного отверждения» Электросигнал с термопары, установленной на вращающемся образце поступает к пишущему потенциометру через кольцевой токосъемник 8 (рис.1). Чтобы учесть влияние скользящего контакта, термопара должна тарироваться при вращающемся образце.

Изнашивание материалов гидроабразивным потоком происходит в результате динамического взаимодействия твердой и жидкой фазы потока с поверхностью, и имеет фрикционную природу. Износостойкость полимера при этом определяется свойствами вторичных структур, образующихся в процессе работы поверхностных слоёв [7].

Фундаментальные исследования в области диспергирования и структурных изменений динамически контактирующих полимеров выполнены Г. А. Гороховским.

В его работе [8] указывается на что природа контактиоущего материала существенно влияет на кинетику молекулярно-структурных превращений в полимере, на глубину деструкции макромолекул, на интенсивность диспергирования полимера.

В некотоых исследованиях [9,10] отмечается, что частицы остроугольной формы вызывают больший износ, чем частицы круглой формы. Опытные данные, полученные М. М. Хрущевы и М. А. Бабичевым [1] показывают, что при применении стеклянного порошка в качестве абразива, микротвердость частиц которого равна 585 мПа и которые имеют остроугольную форму, износ во много раз больше чем в случае нормального кварцевого песка микротвердость которого 840 мПа и частицы которого имеют округлую форму.

Б. Саар [11], исследуя изнашивание металлов в абразивной массе, применял в качестве характеристик абразивности зерен коэффициент округленности и сферичности. Автор приходит к выводу, что первой характеристики зависит режущая способность отдельных отупев зерен, а от второй - положение относительно изнашиваемой поверхности. Исследуя количественную зависимость ударного изнашивания от формы абразивного зерна, автор установил, что форма абразивной стицы является одним из главных факторов, влияющих на интенсивность изнашивания.

Как следует из вышесказанного и опытных данных, приведённых в работах [1, 12] , эффект разрушения полимерного покрытия водно-абразивным потоком зависит не только от таких факторов, как механическииеи физические свойства полимера, скорость потока, угол таки, консистенция и т. д., но и от особенностей самой частицы. В первую очередь это касается ее природы, геометрической формы, размеров, прочности.

Таким образом для воспроизведения в рабочей камере лабораторной установки более полного комплекса факторов, ответст­венных за процесс изнашивания материала в эксплуатационных усло­виях, и получения объективных ( качественных и количественных) экспериментальных результатов при испытании покрытий, следует применять гидроабразивную жидкость со свойствами твердых частиц, соответствующими рабочим жидкостям для опрыскивания. Для этого можно воспользоваться результатами исследований [13].

Таблица 1.

Плотность твердой фазы рабочих жидкостей

Рабочая жидкость

Плотность твердой фазы, кг/м3

Байлетон

2890±0,06

Бордоская жидкость

2810±0,01

Кварцевый песок

2815±0,03

В табл. 2. приведен фракционный состав механических примесей в бордоской жидкости. По результатам экспериментальных исследований установлено, что на 0,5 л бордоской жидкости с концентрацией 2% приходится в среднем 8,40572×10-3 кг механических примесей, поэтому эта масса была принята за массу навески в последующем эксперименте [13]. С учетом полученных данных была построена гистограмма распределения механических примесей в зависимости от размера частиц, которая представлена на рис. 6.

Таблица 2.

Распределение механических примесей в бордоской жидкости

Размер частиц, ´10-6 м

Процентное содержание, %

Содержание частиц, ×10-3 кг

>1000

2,47

0,20762

1000-500

1,03

0,08658

500-250

4,64

0,39002

250-100

35,12

2,95208

100-50

43,95

3,69431

50-40

7,25

0,60941

40-30

2,90

0,24376

30-20

2,64

0,22192

 

100

8,40570

Основную массу примесей в бордоской жидкости составляют частицы размером от 40´10-6 до 250´10-6 м.

%

 

Рис. 6. Распределение механических примесей в зависимости от размера частиц для бордоской жидкости: 1 – 20´10-6 -30´10-6 м, 2 – 30´10-6 -40´10-6 м, 3 – 40´10-6 -50´10-6 м, 4 – 50´10-6 -100´10-6 м, 5 – 100´10-6 -250´10-6  м, 6 – 250´10-6 -500´10-6 м, 7 – 500´10-6 -1000´10-6 м, 8 – более 1000´10-6 м.

Аналогичные исследования были проведены для смачивающего порошка Байлетона [13]. Установлено, что для 0,5 л рабочей жидкости, приготовленной на основе этого смачивающего порошка приходится 0,5×10-3 кг механических примесей, поэтому эта масса была принята за массу навески. Результаты их приведены в табл. 3.

Таблица 3

Распределение механических примесей для Байлетона

Размер частиц, ´10-6 м

Процентное содержание, %

Содержание частиц, ×10-3 кг

>1000

4,69

0,02345

1000-500

0,67

0,00335

500-250

0,08

0,0004

250-100

24,61

0,12305

100-50

40,35

0,20175

50-40

22

0,11

40-30

4,8

0,024

30-20

1,4

0,007

20-10

1,4

0,007

 

100

0,5

По данным таблицы построена диаграмма распределения механических примесей в зависимости от размеров частиц (рис. 7).

%

 

Рис. 7. Распределение механических примесей в зависимости от размера частиц для Байлетона: 1 – 10´10-6 -20´10-6 м, 2 – 20´10-6 -30´10-6 м, 3 – 30´10-6 -40´10-6 м, 4 – 40´10-6 -50´10-6 м, 5 – 50´10-6 -100´10-6 м, 6 – 100´10-6 -250´10-6 м, 7 – 250´10-6 -500´10-6 м, 8 – 500´10-6 -1000´10-6 м, 9 – более 1000´10-6 м.

Результаты исследований показывают, что основную массу примесей смачивающего порошка Байлетона составляют частицы размером от 30´10-6 до 250´10-6 м.

Химическая агрессивность испытательной жидкости по отношению к исследуемому покрытию должна также соответствовать рабочей жидкости. Ее свойства определяются типом (маркой) и по данным работы [13] могут быть следующими.

Таблица 4 Основные препаративные формы, применяемые в виноградарстве

Форма препарата

Препарат

водорастворимые гранулы

«Ленок», «Гродил», «Телл»

водная эмульсия

«Фьюри»

водорастворимый концентрат

«Байтан»

водный раствор

«Баста», «Глисол», «Раундап»

смачивающие порошки

«Акробат»,«Байлетон»,«Дитан М45»,

«Микал»,«Инсегар»,«Ниссоран»

концентрат эмульсии

«Децис», «Топаз»

концентрат суспензии

«Ровраль фло»

растворимый в воде порошок

«Днок»

суспензийный концентрат

«Апполо», «Ортус»

сухая текучая суспензия

«Гранстар»

Приготовленные на основе вышеперечисленных форм рабочие жидкости отличаются между собой по физическим свойствам: вязкости, плотнос­ти. При использовании смачивающих порошков или бордоской жидкости рабочая жидкость будет представлять собой среду с различным фракционным составом механических примесей.

Физические свойства рабочих жидкостей.

Таблица 5 Показатели плотности рабочих жидкостей при температуре 20оC.

Рабочая жидкость

Плотность, кг/м3

1

Байлетон

994,2±0,12

2

Раундап

997,7±0,09

3

Топаз

995,7±0,09

4

Бордоская жидкость

1010,4±0,25

5

Вода дистилированная

996,96±0,24

6

Вода водопроводная

998,3±0,12

Графически полученные результаты можно представить в виде гистограммы, показанной на рис. 5.

Анализируя полученные данные можно считать, что наибольшей плотностью обладает бордоская жидкость, а наименьшей – Байлетон. Статистические данные свидетельствуют о том, что полученные значения плотнос­ти рабочих жидкостей близки к плотности водопроводной воды.

Результаты определения вязкости рабочих жидкостей с помощью вискозиметра приведены в табл. 6.

Таблица 6 Показатели вязкости рабочих жидкостей при температуре 20оC

№ п/п

Рабочая жидкость

Время
истечения, с

Коэффициент относительной вязкости

Кинематическая вязкость, ×10-6 м2/с

Динамическая вязкость, Па×с

1

Байлетон

100,69±0,15

0,96115

1,016556

0,001010659

2

Раундап

99,99±0,12

0,95782

1,009489

0,001007167

3

Топаз

97,42±0,31

0,93133

0,983542

0,000979313

4

Бордоская
жидкость

120,53±3,88

1,16919

1,216859

0,0012294

5

Вода дистилированная

100,09±0,35

0,96095

1,0105

0,0010104

6

Вода водопроводная

104,331,03

1

1,053305

0,0010515

Для оценки износостойкости исследуемых защитных покрытий наиболее подходит метод сравнения. Данный метод состоит в том, что износоустойчивые качества исследуемого покрытия сравниваются с износоустойчивыми качествами стали Ст.3, принятой в нашем случае за эталон. Результат сравнения выражается коэффициентом относительной износостойкости К. Коэффициент К определяется сопоставлением величины объемного износа исследуемого и эталонного образцов, испытуемых одновременно:

где и - весовой износ эталонного и исследуемого образца в граммах; и - удельный вес материала эталонного и исследуемого

образца в г/см3.

Взвешивание образцов следует выполнять на аналитических весах с точностью до пятого знака после запятой. Перед взвешиванием необходимо принять меры по удалению продиффундировавшей воды в полимер покрытия образца. Для этого возможно применить лабораторный термошкаф с неглубоким вакуумированием.

Математический план многофакторного эксперимента для исследования количественных параметров процесса изнашивания покрытий.

Процессы трения и изнашивания относятся к сложной системе, объединяющей физичиские, химические и механические факторы. Эти системы настолько сложны, динамичны и внутренне связаны, что изменение одного фактора служит непосредственной причиной изменения других, иногда очень многих факторов [14]. Установить взаимосвязь и выявить ключевые факторы этих процессов позволяют методы математической статистики, одним из которых является математическое планирование эксперимента.

Основные обозначения.

Хі - і-тый фактор в натуральном виде;

хі - і-тый фактор в кодированном виде;

(+1) – верхний уровень изменения і-того фактора (хі );

(-1) – нижний уровень изменения і-того фактора (хі );

Хіо – середина выбранного диапазона изменения і-того фактора;

λі – шаг изменения і-того фактора в процессе єксперимента;

yu – значение оптимизированного параметра процесса в и-той точке плана – компонента вектора выхода y;

N – количество опытов в плане;

γ – количество параллельных замеров в каждом опыте;

n – число варьируемых факторов;

f – число степеней свободы той или иной величины;

α – уровень значимости (вероятность ошибки принятой той или иной гипотезы).

Надежность полимерного покрытая в условиях гидроабразивного потока определяется, прежде всего, его износостойкостью в широком диапазоне изменения параметров потоке. Процесс гидроабразив ного изнашивания, а следовательно, износостойкоеть материала зависит от множества факторов, в частности: механических, физико-химических свойств материала; свойств гидроабразивной среды - граяулометрического состава, физико-химических и механических свойств твердой фазы; геометрической формы абразивных частиц др. Последовательное изучение влияния каждого фактора на процесс требует проведения большого числа экспериментов, что не оправдано по техническим и экономически соображениям. В свази с этим в настоящей методике для исследования количествнных параметров процесса изнашивания покрытий был использован метод матиматического эксперимента, с пятипроцентным уровнем значимости.

В случае, когда заранее неизвестна степень аппроксимирующего полинома предпочтительно использовать последовательное планированиe эксперимента: от плана первого порядка к плану второго по и т. д. Настоящая методика предполагает такой принцип.

При исследовании трибопроцессов рекомендуется в качестве плана второго порядка применять план рототабельного центрального композиционного планирования [15].

Достоинством РЦКП является то, что информация о поверхности отклика, содержащаяся в уравнении регрессии, извлекается равномерно из всей области эксперимента. Для РЦКП оценка дисперсии выхода S2{y(x)}, предсказанного уравнением регрессии, будетпостоянной для всех точек факторного пространства, находящихся на равном расстоянии ρ отцентра эксперимента.

Так как исследуемые покрытия значительно разнятся сочетанием механических и физико-химических свойств, практически трудно выбрать обощий или оптимальный фактор, устанавливающий прямую и точную связь с износостойкостью. Поэтому каждому покрытию длжно соотвовать индивидуальное аппроксимирующее уравнение.

B качестве общих, имеющих прямую связь с количественной вели­чиной процесса изнашивания, легке изменяемых и измеряемых факторов были выбраны параметры водно-шламового потока.

Очевидно, что изнашивание высокополимера водно-абразивным роком развивается, прежде всего, в результате взаимодействия множества движущихся твердых частиц и поверхностью материала. Рассматривая акт встречи частицы с поверхностью, можно сказать, что разрушающая работа, которую способна проделать частица, определяется её кинетическск энергией. Энергия при этом расходуется как на прямое механическое разрушение, так и на активацию физико-химических процессов, приводящих также к разрушению поверхности полимера.

В формуле кинетическое энергии , m - масса чатицы, V- скорость движения частицы. Однако износ является результатом общей работы опредолеиного количества тверда частиц, содержащихся в объеме пульпы ΔV, соизмеримый с размерами образца. Величина, характеризующая количественное содержание твердых частиц в пульпе, называется консистенция пульпы С. Следовательно, основными параметрами водно-абразивного турбулентного потока, определяющим процесс изнашивания материала, является скорость движения потока и его консистенция. Так как указанные величины вполне совместимы и между ними отсутствует корреляция, они приняты как факторы планируемого эксперимента.

В представленной конструкции установки перемещение гидроабразивного потока относительно исследуемого покрытия создается за счет движения образца, поэтому скорость движения образца отождествляется со скоростью движения жидкости.

Третьи фактором выбрано время (продолжительность воздействия водно-абразивного потока на покрытие). Высокочастотное динамическое

воздействие твердых частиц водного потока создает в поверхностном слое покрытия постоянное поле механического напряжения, которое служит причиной релаксационных процессов в полимере. Все эти процессы развиваются во времени. Восстановление равновесного состояния полимера идет стечением времени по экспоненциальному закону:

где (ΔX)0 и ΔX - отклонения значений измеряемой величины от равновесного значения, взятые соответственно для начального и данного момента времени t, а τ- постоянная для данной системы величина, называемая временем релаксации.

Развитие релаксационных процессов непосредственно отражается на механических свойствах полимера, что в свою очередь может привести к изменению износостойкости покрытия.

Ухудшение механических свойств полимера возможно также под влиянием жидкой среды, диффундирующей в полимер. Как видно из уравнения диффузии, фактор времени оказывает большое влияние на глубину этого процесса, а, следовательно и на интересующий показатель – износостойкие свойства полимера:

где D – коэффициент диффузии; С- концентрация среды; – плотность реакционных центров в полимере; t – время; m= ½ - при диффузии.

Необходимым условием при исследовании изнашивания материала в лабораторных условиях есть то, чти рассматриваемый процесс изнашивания являлся бы установившимся во времени. Только в этом случае можно считать, что выявленный механизм изнашивания будет ведущим. Исходя изцелей настоящих исследований, в частности, выявление най­менее износостойкого покрытия, выходном параметром планируемого эксперемента принята величина объемного износа исследуемых покрытий, измеряемая в см3. Быбраный параметр отвечает всем необходимым требованиям требованиям, дает эффективное измерение объекта исследования, является количественным, однозначным и статистически эффективным.

Математическая модель, связывающая выходной параметр с факторами эксперимента, в общем виде имеет вид уравнения:

y = f(X1,X2,X3); (1);

где y – объмный износ испытуемого покрытия; Х1- скорость движения образца (м/сек); Х2 - концентрация твердых частиц в жидкости (г/л); Х3- продолжиность испытания покрытия (час).

Математический план эксперимента представлен в таблице 7 в виде матрицы. Переход от натуральных переменных Хі к кодированным хі и наоборот, производится по формуле:

где хі-кодированное текущее значение фактора; Хі0 – физическое значение нулевого уровня; Хі – физическое текущее значение фактора; Іі – физическое значение интервала варьирования.

Таблица 7 . Матрица РЦКП второго порядка [136].

 

Номер

опыта

Х0

Х1

Х2

Х3

Отклик

yu

Ядро планирования

1

+1

-1

-1

-1

y1

2

+1

+1

-1

-1

y2

3

+1

-1

+1

-1

y3

4

+1

+1

+1

-1

y4

5

+1

-1

+1

+1

y5

6

+1

+1

-1

+1

y6

7

+1

-1

+1

+1

y7

8

+1

+1

+1

+1

y8

«Звездные» точки

9

+1

+1,682

0

0

y9

10

+1

+1,682

0

0

y10

11

+1

0

-1,682

0

y11

12

+1

0

+1,682

0

y12

13

+1

0

0

-1,682

y13

14

+1

0

0

+1,682

y14

Центральные точки

15

+1

0

0

0

y15

16

+1

0

0

0

y16

17

+1

0

0

0

y17

18

+1

0

0

0

y18

19

+1

0

0

0

y19

20

+1

0

0

0

y20

где хі-кодированное текущее значение фактора; Хі0 – физическое значение нулевого уровня; Хі – физическое текущее значение фактора; Іі – физическое значение интервала варьирования.

Уравнение регрессии второгот порядка (при n=3; n=20; α=1,682) имеет вид:

y=b0+b1x1+ b2x2+ b3x3+ b12x1x2+ b13x1x3+ b23x2x3+ b11x12+ b22x22+ b33x32 ;

Коэффициенты уравнения регрессии вычисляются по методу наименьших квадратов. Конечные общие формулы для их вычисления имеют вид:

b0=0,16666(oy) – 0,056945 Σ(iiy);

bi=0,073217(iy);

bij=0,125080 (ijy);

bii=0,062547(iiy)+0,0069464 Σ(iiy) - 0,056945 (oy);

Выражения в скобках находим как:

Подставляя вычисленные значения коэффициентов в уравнение (2), получим аппроксимирующие уравнения исследуемых покрытий.

Поскольку рототабельные планы содержат достаточно большое количество экспериментальных точек, дублирование опытов проводить не рекомендуется. Поэтому оценка дисперсии воспроизводимости вычисляется по центральной точке:

Среднее значение выхода в центральной точке:

где n0 - количество повторений опыта в центре эксперимента; m - число опытов в ядре планирования.

Дисперсия коэффициентов S2{b} и соответствующие им ошибки:

S2 {b0} =K1S2y; S2 {bi} =K2S2y;

S2 {bii} =K3S2y; S2 {bij} =K4 S2y;

Для задачи размерности n =3, К1=0,16666; К2=0ю073217; К3= 0,069487;

К4=0,12505080; [15].

Оценку значимости коэффициентов регрессии следует проводить по критерию Стьюдента. Для этого в каждой группе коэффициентов {bi}; {bij}; {bii}; проверку следует начинать с самого малого по абсолютной величине коэффициента. Критическое значение t - статистики, при уровне значимости α=0,05 и

числе степеней свободы f =n, равно: t0,05;5 = 2,57; [16].

Вычисление вести по группам:

- для коэффициентов при линейных членах:

- для коэффициентов при взаимодействиях:

- для коэффициентов при квадратичных членах:

Проверка адекватности математической модели действительному процессу проводить по критерию Фишера [16], для чего вычисляется FЭ статистики:

Значения дисперсий неадекватности для контроля может быть вычислено по формуле:

Для уменьшения трудоемкости вычислений рекомендуется их выполнять на ПК используя программы

Выводы. Разработана методика для проведения исследований работоспособности полимерных покрытий для защиты внутренних рабочих поверхностей опрыскивателей. При этом разработана конструкция лабораторной установки для исследования изнашивания покрытий в гидроабразивной среде. Определен математический план экспериментов.

Литература

1.  М. М. Хрущов. Н. А. Бабичев Исследование изнашивания металлов. Наука, 1968.

2. Кожевников Е. И. Испытание образцов и насосов из разных материалов на абразивный износ. Труды ВиГМ, 1960. вып.27

3. Ilgaz C. Ttude de l’usure d’une surface hlan in jet d’ean charge de sable. La Hobille Blanehe, №4, 1962.

4.Тенненбаум М. М. О сязи износостойкости материалов при гидроабразивном изнашивании с показателями их механических свойств. Труды ВИСХОМ, вып.56, 1969.

5.Stauffer W. A. Vtrschleis durch sandhaltiger Wasser in hydraulischer Anlagen. Schweizer Arch. 1962,24, S. 218-223.

6.С. Н. Козырев. Гидроабразивный износ металлов при кавитации. Машиностроение, М., 1973. с.275.

7. Костеций Б. И. Сопротивление изнашиванию деталей. Техника. Москва-Киев, 1969. с.469.

8. Г. А. Гороховский. Поверхностное диспергирование динамически контактирующих полимеров и металлов. К.,Наукова дмка, 1972, с.519.

9. Finnie J. An experimentale study of erosion. Soc. Exptl. Stress Analysis, Spring Meeting, Waschington, D. C. 1965.

10. Олесович К. В. Износ элементов газовых турбин при работе на твердом топливе. Машгиз, М., 1968.

11. Б. Саар. Об изнашивании материалов в уплотненной абразивной массе. Автореферат на соискание степени кандидата технических наук. Таллин. 1965.

12. Тазольдер Ю. А. Влияние геометрии абразивного зерна на интенсивность изнашивания металла в потоке абразивных частиц. В сб. трудов Таллиннского политехнического института №237, серия А. Износ, усталость и коррозия металлов.

13. Воложанинов С. С. Исследование фракционного состава рабочих жидкостей сельскохозяйственных опрыскивателей // Праці ТДАТА. – Вип. 1. - Том 22. – Мелітополь, 2001. – С. 116-120.

14. Адлер Ю. П. Планирование эксперимента при порске оптимальних русловий. Наука, М., 1971, с. 612.

15. Евдокимов Ю. А. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа.

16. Налимов В. В. Теория эксперимента. М., Наука. 1971.


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить