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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

 

 

 

 

 

 

р = 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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

"*>

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