Файл: Постников В.И. Исследование и контроль износа машин методом поверхностной активации.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 97
Скачиваний: 0
313 дней, дает следующие показатели: период полураспада Со 5 6
составляет |
77,1 дня, |
период полураспада |
Мп5 4 |
составляет |
||
313 дней. |
|
|
|
|
|
|
Для полученных данных по периодам полураспада |
отклоне |
|||||
ния составляют 0,25 и 0,6%, что позволяет сделать |
заключение |
|||||
о высокой |
достоверности выведенного |
расчетного |
уравнения, |
|||
особенно при условии, |
что указанные |
изотопы не |
являются |
|||
реперными |
источниками. |
|
|
|
|
|
В табл. |
10 приведены экспериментальные |
данные |
скорости |
счета, замеренной в результате распада радиоактивных изото
пов, и теоретические, полученные по предложенным |
формулам. |
||||
|
|
|
Т а б л и ц а 10 |
||
Изменение скорости счета от времени распада радиоактивных изотопов |
|||||
|
Скорость счета с поправками на фон и разрешающее |
|
|
||
Время |
|
время N, имп/сек |
|
Коэффициент |
|
|
|
|
распада |
||
измерения |
|
расчетные данные |
данные по выве |
к- |
N |
t, ч |
эксперименталь |
К |
^ |
||
|
ные данные |
(метод наимень |
денному уравне |
|
|
|
|
ших квадратов) |
нию |
|
|
0,0 |
45,60 |
45,305 |
45,600 |
1,0000 |
|
10,8 |
45,40 |
44,911 |
45,431 |
0,9962 |
|
32,4 |
44,90 |
44,838 |
45,013 |
0,9871 |
|
38,6 |
44,85 |
44,715 |
44,984 |
0,9864 |
|
80,5 |
44,28 |
44,096 |
44,315 |
0,9717 |
|
176,5 |
44,80 |
42,721 |
42,734 |
0,9392 |
|
204,8 |
42,35 |
42,405 |
42,410 |
0,9300 |
|
350,5 |
40,25 |
40,328 |
40,302 |
0,8839 |
|
420,6 |
39,36 |
39,861 |
39,370 |
0,8634 |
|
470,5 |
38,63 |
38,391 |
38,680 |
0,8482 . |
|
512,0 |
38,12 |
38,261 |
38,151 |
0,8366 |
|
541,1 |
37,79 |
37,933 |
37,751 |
0,8278 |
|
661,0 |
36,37 |
36,410 |
36,319 |
0,7962 |
|
755,1 |
35,31 |
35,271 |
35,294 |
0,7719 |
|
'900,0 |
33,51 |
33,632 |
33,600 |
0,7368 |
|
995,0 |
32,73 |
32,612 |
32,615 |
0,7151 |
|
1092,2 |
31,70 |
31,581 |
31,638 |
0,6936 |
|
1212,7 |
30,47 |
30,393 |
30,481 |
0,6684 |
|
1306,5 |
29,48 |
29,520 |
29,525 |
0,6500 |
|
1400,2 |
28,80 |
28,65 |
28,831 |
0,6322 |
|
1427,3 |
28,25 |
28,449 |
28,604 |
0,6272 |
|
1498,9 |
27,85 |
27,772 |
28,015 |
0,6142 |
|
1548,4 |
27,30 |
27,325 |
27,621 |
0,6057 |
|
1593,3 |
27,01 |
26,903 |
27,071 |
0,5980 |
|
1715,2 |
26,12 |
25,98 |
26,358 |
0,5778 |
|
1760,9 |
25,86 |
25,566 |
26,003 |
0,5702 |
|
1810,0 |
25,40 |
25,12 |
25,68 |
0,5631 |
|
1832,9 |
25,29 |
24,96 |
25,527 |
0,5596 |
|
1842,2 |
25,18 |
24,89 |
25,463 |
0,5583 |
|
а |
|
0,44 |
0,41 |
|
|
75
Кроме того, из табл. 10 видно, что среднеквадратические отклонения данных, полученных путем расчета по методу наи меньших квадратов с использованием существующих К и по выведенному уравнению, практически не отличаются.
Таким образом, можно сделать вывод, что предложенный метод описания кривых распада дает возможность определить период полураспада . радиоактивных изотопов, образующихся при активации, по которым ведутся измерения с погрешностью, находящейся в пределах менее 1%.
2. Определение коэффициентов распада
Полученная аналитическая зависимость для описания кри вой распада позволяет с достаточной точностью определить ве личину коэффициента распада Кр, который используют при расчетах износа деталей машин, а в отдельных случаях, когда эталонирование сопутствует процессу исследования износа, коэффициент распада необходимо использовать для построения эталонной кривой.
Так как текущее значение скорости счета прямо пропорцио нально начальной скорости счета и коэффициентом пропорцио нальности является коэффициент распада, то значение коэффи
циента распада определяется формулой |
|
|
|
||||
|
|
|
KP = NIN0, |
|
|
|
|
где |
Л' — текущее значение скорости счета на'момент времени t, |
||||||
имп/лшн; |
N0 — начальная скорость счета, |
имп/мин. |
|||||
|
Для |
случая, рассмотренного |
выше, |
аналитическое выраже |
|||
ние |
для |
коэффициента |
распада |
можно |
записать |
в виде |
|
|
|
_ 3 8 , 0 6 4 - е - 0 |
- 0 0 0 3 7 6 ' + |
7 , 0 9 3 . е - ° ' 0 0 0 0 9 1 9 |
' + |
0,843 |
|
|
|
~ |
|
45,6 |
|
|
|
или, |
произведя деление, |
получим |
|
|
|
|
|
|
|
/Ср = 0 , 8 3 - е - 0 ' 0 0 0 3 7 6 ' + 0 , 1 5 4 е - 0 ' 0 0 0 0 9 1 9 ' |
+ |
0,0184. |
На рис. 22 и 23 представлены графически построенные номо граммы, позволяющие определять коэффициенты распада для радиоактивных изотопов, образующихся при активации в основ ных металлах, используемых в машиностроении (чугун, сталв, бронза и др.).
На рис. 23 представлена номограмма для определения коэф фициента распада радиоактивных изотопов, образующихся в процессе активации дейтронами (£d=12,5 Мэв на воздухе) чугуна, являющегося материалом, из которого изготовлены направляющие шестишпиндельного токарного автомата 1А225-6 (Московский станкостроительный завод им. С. Орджоникидзе).
В процессе исследования на |
заводе для введения |
поправок |
на распад использованы данные |
номограммы (см. |
рис. 23), |
76
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Но |
|
|
|
56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
56 |
|
|
|
52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
|
52 |
|
|
|
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
"о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
44 |
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
40 |
|
|
.1 |
36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
у |
|
|
|
36 |
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
|
|
'7 |
|
—а |
Ч 2832 |
||||
|
|
|
|
|
1 -о.ооооэт - |
|
|
|
|||||||||
|
i |
28 |
— |
-0.00037SC |
720 |
|
|
||||||||||
|
24 |
N^38,064' |
+ 7,093е ' |
/ |
+ |
" |
|
|
|
|
|
I |
|||||
|
|
-t |
0,8 43 |
|
/ |
|
^1110 |
|
|
|
|
24 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
I |
20 |
|
|
у |
|
|
|
|
|
|
|
I |
20 |
|
||
|
|
16 |
|
|
у |
|
|
|
|
|
|
|
I |
16 |
|
||
|
|
12 |
|
|
/ |
|
|
|
|
-ЛВ |
|
|
|
|
|||
|
|
8 |
|
/у |
|
|
|
|
|
"*> |
12 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
8 |
|
|
|
|
4 |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1 1 |
|
1 1 |
и |
I I |
1 |
I |
|
11 |
4 |
|
||||
|
|
О |
У |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
t,ceK |
||||||||||||
|
|
|
120 2403604806007208409601080 |
1320 |
1560 |
\1806 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
I |
I |
|
|
|
|
|
|
i |
i |
i |
1 |
|
£ |
i |
|
i |
|
I |
|
|
||
|
|
|
|
i |
i |
|
|
I |
I |
|
|
||||||
|
|
|
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
|
0,5 |
0/ |
0.7 |
0,8 |
0,9^ |
1,0 |
Р |
|||
Рис. 22. Номограмма зависимости коэффициента рас |
Рис. 23. |
Номограмма |
|
зависимости |
коэффициента |
||||||||||||
пада /Ср от времени |
и радиоизотопного состава |
распада |
Кр от времени и радиоизотопного |
состава |
|||||||||||||
бронзы, активированной |
дейтронами ( £ (/=13,4 Мэв). |
|
при |
активации |
дейтронами |
(£<j=l3,4 |
Мэв). |
|
|
которые позволили без дополнительных замеров распада внести необходимые поправки.
Используя ключ, указанный в номограмме, можно получить коэффициент распада для широкого диапазона времени, начи ная с момента активации и до I860 ч, и для скоростей счета,, лежащих в пределе 45,6 имп/сек. Аналогичные номограммы разработаны Н. Т. Вилисовой [16] для других металлов.
Разработана также обобщенная номограмма [16], позво ляющая на основании кривых распада различных материалов вести определение коэффициента распада для исследований, связанных с изучением износостойкости целого ряда материалов.
§ 7. ЭТАЛОНИРОВАНИЕ И ВЫВОД ТИПОВОГО УРАВНЕНИЯ ИЗНОСА
Эталонирование, или, как часто встречается в практике исследований, моделирование на образцах, представляет собой процесс построения эталонной кривой, получаемой при истира нии образцов, следующего вида:
|
-#-•100 = |
/(*). |
|
В процессе |
активации образец |
активируется или |
совместно |
с деталью, или |
в идентичных условиях, что позволяет получать |
||
кривую износа, |
соответствующую |
распределению по глубине |
|
радиоактивных |
изотопов. А если |
учесть одинаковые |
условия |
активации, то очевидно, что эталонная кривая будет полностью соответствовать характеру распределения радиоактивных изо топов по глубине активированного слоя детали.
Таким образом, измерив скорость счета на детали и сравнив полученные значения относительной скорости счета —- 100 с
аналогичными данными по эталонной кривой, мы имеем воз можность установить линейный износ детали.
Очень важна и необходима для упрощения работ по иссле дованию износа замена эталонирования математической зави симостью, характеризующей эталонную кривую и определяю щей распределение радиоактивных изотопов по глубине.
"Теоретический вывод уравнений кривых эталонирования дает возможность в ряде случаев отказаться от такого этапа
работ, как истирание образцов, |
предварительно облученных, |
что позволяет сэкономить до 5% |
затрат на исследование. |
1. Уравнение кривой эталонирования
Кривая, полученная в результате эталонирования, показы вает падение относительной скорости счета в зависимости от величины снятого слоя и служит для пересчета падения относи-
78
тельной скорости счета в линейный износ детали. В общем случае разное распределение по глубине изотопов с различной скоростью распада приводит к тому, что для каждого значения толщины снятого слоя соотношение изотопов меняется во вре мени.
Серия экспериментов и анализ полученных результатов поз волили сделать вывод, что, несмотря на облучение образцов в различное время и неодинаковую их активность, получается совпадение кривых, характеризующих распределение изотопов по глубине. Это дало возможность, учитывая, что .короткоживущие изотопы быстро распадаются, а долгоживущие можно выделить в виде постоянной величины, для описания эталонной кривой применить формулу
y(b) = y{bo)^-jL^L^b-b")-h
полученную |
для |
случая п = 1 , |
где у (Ь)—относительная |
ско |
||||||||
рость счета |
от эталонного |
образца |
—-100%; |
N0 — начальная |
||||||||
скорость счета, |
имп/ед. |
времени; |
|
N0 |
|
счета |
от эталон |
|||||
N — скорость |
||||||||||||
ного образца с |
поправками |
на фон |
и разрешающее |
время |
||||||||
приборов, имп/ед. |
времени; |
г — корни |
уравнения вида |
г + а 0 = 0 ; |
||||||||
60 — величина снятого |
слоя |
на |
момент |
определения |
начальной |
|||||||
скорости счета, |
мкм; |
Ъ — величины |
снятого слоя |
в |
процессе |
|||||||
эталонирования, мкм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Скорость счета от эталонного образца определяется |
зависи |
||||||||||
мостью |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 - ( ^ с - ^ ф ) Т ' |
|
|
|
||||
где |
Nc. — суммарная скорость счета от образца, имп/ед. |
време |
||||||||||
ни; |
т — разрешающее время, сек.. |
|
|
|
|
|
||||||
|
Чтобы записать уравнение эталонной кривой, |
необходимо |
||||||||||
определить |
параметр г |
из базисного уравнения |
г + а 0 = 0 и пер |
вую производную искомой функции в начальной точке из соот
ношения у' (Ь0) =С\ — |
|
а0у(Ь0). |
уравнений |
для определения |
|||
Составляем |
систему |
из двух |
|||||
параметров: |
|
|
|
|
|
|
|
Уфд + а0\ |
|
y(b)db |
У Фо) + ci Ф1 |
К); |
|||
y(b^ |
+ |
a0fy(b)db |
У Фо) + |
Ci(b2 |
Ю- |
||
Интегралы |
[ y(b)db |
и |
f |
y(b)db |
вычисляют методом |
||
трапеций [16]: |
Ьо |
|
|
Ь0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
79