Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,909

МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗНОСА ТРЕНИЯ УЗЛА НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Мирзоев О.Г.
На основе метода анализа размерностей исходных систем масштабного коэффициента смоделирован процесс трения и изнашивание узлов (на примере тормозного узла буровой лебедки). Решение проблемы для оценки износо-фрикционных свойств пар (узлов) нефтепромыслового оборудования нестационарного трения на физических моделях [1] имеет важное значение. Современное представление о трении и износе не позволяет составить для такой модели замкнутого математического описания в виде системы дифференциальных уравнений, вследствие чего наиболее полную информацию об исследуемом объекте, например, фрикционных пар тормозных устройств, шарнирных сочленений, опор и подшипников скольжения и ряда других узлов машин и механизмов нефтепромыслового оборудования несут критериальные функции, полученные методом анализа размерностей исходных параметров, характеризующих процесс [2].

Попытаемся на основе ограничений вытекающих из физической природы внешнего трения и износа, получить общее решение для системы масштабных коэффициентов, дать первичные оценки правильности расчета и обосновать выбор краевых (дополнительных) условий задачи.

Условие моделирования износа при нестационарном внешнем трении может быть представлено в виде функциональной зависимости безразмерной интенсивности износа от критериальных уравнений процесса [3].

 (1)

где J′ и J - интенсивность изнашивания соответственно при модельном и натурном процессах;

Сp = p′/p (2)

отношение (симплекс) критерия модели к изношенному критерию натуры; 1, 2, 3, ..., n - параметры физической модели износа при нестационарном внешнем трении [3].

Функция связи одноименных параметров π1 модельного и π натурного процессов представлена в виде

π′ = Сp·π, (3)

где Сp·-масштабный коэффициент перехода.

Опыт моделирования внешнего трения и износа при торможении показал, что целесообразно численные значения масштабных коэффициентов представлять в виде степенной функции:

 (4)

где  - комплекс геометрических размеров пары трения, здесь  и - номинальные площади трения; S1 и S2 - характерный размер пары трения; индекс «1» означает, что данный параметр относится к функциональному элементу, индекс «2» к контртелу; x - искомый показатель степени при Сr.

Известно [3], что в задачу экспериментального исследования износа при внешнем трении входит количественная оценка величин износа. При моделировании изностно-фрикционных свойств пар трения тормозных устройств и [1] также муфт для этой цели рекомендуют использовать значение линейной интенсивности изнашивания Jh т.е. величину линейного износа h, приходящегося на единицу нити трения «S». Сравнение результатов экспериментов [4], при этом следует производить с учетом масштабных коэффициентов для параметров линейного износа и пути трения.

 

Зависимость линейного износа от времени торможения: 1 - расчетное, 2 - эксплуатационное

Применение при расчете масштабных коэффициентов методов линейной алгебры определяет условие, что если размерность исследуемого параметра равна или пропорциональна размерности базисного параметра, принятого за известный, то масштабный коэффициент для исследуемого параметра, есть величина постоянная, не зависящая от изменения комбинации базисных параметров и параметров краевых условий. С учетом этого имеем:

 

  (5)

Так как в системе основных единиц измерения (масса М, длина L, температура Т) - h; Аа; S; Сr значения масштабных коэффициентов не противоречат условию (1):

 так как

  (6)

Но и равенство интенсивностей линейного изнашивания модельного и натурного процессов не показательно. Полученное решение свидетельствует о том, что одному численному значению масштабного коэффициента для величины линейного износа соответствует множество решений для численных значений масштабных коэффициентов остальных параметров процесса.

Выводы

  1. На основе полученной модели можно прогнозировать срок службы и надежность фрикционных пар тормозных устройств, шарнирных сочленений, опор и подшипников скольжения.
  2. Одному численному значению масштабного коэффициента для величины линейного износа соответствует некоторое множество решений для остальных параметров процесса.

Список литературы

  1. Джанахмедов А.Х. Триботехнические проблемы в нефтегазовом оборудовании. - Баку: Элм-1998. - 216 с.
  2. Веников В.А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирования: учебник для вузов по спец «Кибернетика электрических систем» - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1984. - 439 с.
  3. Браун Э.Д. Расчет масштабного фактора при оценке трения и изнашивания - СS. Износостойкость. - М.: Наука, 1975. - С. 136-154.
  4. Джанахмедов А.Х. Физико-стохастическое трибомоделирование. - Баку: Элм, 1988. -152 с.

Библиографическая ссылка

Мирзоев О.Г. МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗНОСА ТРЕНИЯ УЗЛА НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ // Современные наукоемкие технологии. – 2012. – № 9. – С. 33-34;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=30903 (дата обращения: 07.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074