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: 93
Скачиваний: 0
1. Определение статических погрешностей
Чтобы определить величину износа с максимальной точно стью, необходимо учесть все погрешности, получающиеся в ре зультате измерения скорости счета, введения поправочных ко эффициентов, в процессе эталонирования и т. д.
Максимальная точность полученной скорости счета от акти вированной детали определяется относительной погрешностью скорости счета &N, которая слагается из статической погрешно сти измерения, вызываемой флуктуациями радиоактивного рас пада и фона, и погрешностей измерения, связанных с погреш ностями радиометрических приборов. Для упрощения рассмот
рим случай, |
когда |
погрешность |
измерения |
связана |
только со |
||||||
статической |
погрешностью. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Относительную |
статическую |
погрешность |
измерения |
б (если |
|||||||
пренебречь фоном) |
определяют по формуле |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
б = |
а " |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
где N — скорость счета от |
источника излучения |
в |
данный мо |
||||||||
мент после |
введения |
поправок, имп/ед. |
времени; |
ON — средие- |
|||||||
квадратическое отклонение |
скорости |
счета. |
|
|
|
|
|||||
Если предположить, что число зарегистрированных |
импуль |
||||||||||
сов п, постоянно и ti |
— продолжительность |
отдельных |
замеров |
||||||||
числа импульсов, то получим |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
д? |
|
_П_ |
g |
P iv |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
~~т |
|
~ ~W — |
/ Я " |
|
к |
||||
где п — полное число |
зарегистрированных |
|
|
||||||||
импульсов |
/г,-; |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=i |
|
Т — суммарное время |
|
|
k |
t-t. |
|
|
|
|
|
||
измерения ^ |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
i=i |
|
|
|
|
|
|
Таким образом, видно, |
что |
при |
измерении скорости |
счета |
наилучшее измеренное значение N скорости счета не зависит от результатов отдельных измерений. Наилучшее значение скоро сти счета получается при сведении всех отдельных продолжительностей замеров в один.
При использовании метода поверхностной активации актив ности не превышают 10 мккюри, а изнашивающаяся поверх ность детали и, следовательно, источник могут быть защищены от приемника стенкой, водяной рубашкой и т. д. Поэтому ско рость счета активированной детали и соответственно полное число измерений импульсов невелики. Так, при измерении скоро сти счета от активированной детали на Московском заводе координатно-расточных станков непосредственно через стенку толщиной 10 мм скорость счета составляет около 150 имп/сек.
Относительная |
погрешность |
средней |
скорости счета |
при |
этом |
|||
не превышает |
0,4%. |
|
|
|
|
|
|
|
Влияние флуктуации фона на точность измерений. |
Так как |
|||||||
активность источника всегда определяется в присутствии |
фона, |
|||||||
то необходимо учитывать |
и |
среднеквадратическую |
погреш |
|||||
ность в его измерении, что |
осуществляется |
следующим |
обра |
|||||
зом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Пусть Nc — число |
импульсов, зарегистрированных |
счетчи |
||||||
ком в единицу времени от источника и фона вместе |
(исправ |
|||||||
ленное, если необходимо, на разрешающее время), |
т. е. пол |
|||||||
ное количество зарегистрированных импульсов, деленное |
на |
|||||||
время измерения tc. |
Скорость |
счета |
фона, |
замеряемую в |
тече |
ние времени /ф, обозначим Л^,. Тогда скорость счета от одного источника, очевидно, равна
Среднеквадратическая погрешность, характеризующая точность измерений Л/с, определяется следующим образом:
Отсюда |
видно, |
что |
статическая погрешность |
уменьшается |
||||
•с увеличением времени |
измерения. |
|
|
|
||||
Погрешность при измерении |
скорости |
счета |
фона |
равна |
||||
Наконец, |
интересующая |
нас |
точность |
измерения |
скорости |
|||
счета только от источника N„ составит: |
|
|
|
|||||
Относительная |
погрешность |
измерения |
скорости |
счета от |
||||
источника б будет |
равна: |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
8 = |
-%- |
-100%. |
|
|
|
Точность |
измерения |
и, |
следовательно, |
время |
счета нужно |
выбирать так, чтобы статическая погрешность была меньше по грешностей, возникающих от неточного определения поправок.
Продолжительность измерения, необходимую |
для |
получения |
|
результата с точностью аи, |
можно определить |
из |
приведенной |
для а и формулы. Однако |
наибольшая экономия |
времени до |
стигается при следующих |
соотношениях tc и г\р: |
|
||
__^±УЖЩ. |
> |
„ _ |
лгф +у1рГф- |
• |
о |
^(Ь |
о |
125
Имеется в виду, что фон определяют после каждого |
измере |
|||||||
ния N. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим |
результаты |
измерений |
при исследовании износа |
|||||
направляющих |
токарного |
автомата |
(Московский станкострои |
|||||
тельный |
завод |
им. Орджоникидзе). В данном случае |
скорости |
|||||
счета от |
|
источника с фоном Nc и JV<P |
соответственно |
равны: |
||||
^ 0 =48,5 |
им/г/сек; JV(p = 3,8 |
ими/сек. |
с фоном / с = 2 0 мин, t$ = |
|||||
Время |
измерения скорости |
счета |
||||||
= 10 мин. |
Следовательно, |
по |
формуле |
для сги интересующее |
нас среднеквадратическое отклонение скорости счета от источ-' пика будет равно:
48,5 |
+ _ 3 1 8 _ = 0 2 2 |
20-60 |
10-60 |
В том случае, если мы измеряем скорость счета без учета фона, т. е. от одного источника, среднеквадратическая погреш ность измерения составит
а/ Л ^ = 0 ,18,
У20-60
т.е. наличие фона увеличивает погрешность в 1,2 раза. Полу чим окончательную скорость счета от источника:
N„ = 48,5 — 3,8 = 44,7. Тогда относительная погрешность будет равна:
|
я |
0,22-100 |
= |
0,47%. |
|
|
44,7 |
||
|
|
|
|
|
Несмотря |
на то что фон влияет |
на среднеквадратическую |
||
погрешность |
в пределах |
20% измеряемой скорости счета от |
источника, в целом величина относительной погрешности неве лика и составляет примерно 0,5%.
Погрешности при введении поправки на распад. Изменение скорости счета радиоактивных изотопов, образующихся при ак тивации, связано с их распадом, кривая которого описывается уравнением, приведенным в гл. 1.
Если в этом уравнении произвести деление на 'No, получим выражение для определения коэффициента распада:
iCp = - ^ - e r ' 4 ^ - e r = ' ^ -
Из данной зависимости видно, что коэффициент распада яв ляется функцией следующих величин:
Kp = f(rlt r2, N0, р, q).
В связи с этим для определения погрешности коэффициента распада возникает необходимость определить суммарную по грешность всех перечисленных параметров.
126
Выражение для относительной погрешности [16, 30] коэффи циента распада можно записать:
где |
ON9, 07,, 07.,, Op, aq — среднеквадратические погрешности со |
||||||
ставляющих величин. |
|
|
|
|
|
||
|
В результате упрощения |
предыдущее выражение примет вид: |
|||||
|
|
9 |
9 |
9 |
9 |
9 |
|
|
Используем полученные зависимости при обработке резуль |
||||||
татов исследования износа |
направляющих |
токарного |
автомата |
||||
на |
Московском |
станкостроительном |
|
заводе |
им. Орджоникидзе. |
||
|
В процессе |
исследования распад |
радиоактивных |
изотопов |
активированных образцов из материала направляющей конт ролировали начиная с момента активации и закончили на 1860-м часе (см. рис. 12). Величину скорости счета на кривой распада, соответствующую началу испытаний, приняли началь ной N0 по отношению к величинам скоростей счета последую щих часов.
Рассчитаем относительную погрешность для коэффициента распада. Исходными данными для расчета служат коэффици
енты уравнения для /Ср с соответствующими |
значениями |
||||||
N0 = 45,6; |
|
|
= |
0,0025; |
|
|
|
гх = — 0,000376; |
|
= |
1 • Ю - 1 |
2 |
; |
||
г2 = —0,0000919; |
|
= |
1 • Ю - 1 |
2 |
; |
||
р = 38,064; |
|
= |
0,000025; |
||||
q = 7,093; |
|
°? = |
0,000025. |
||||
Относительная погрешность коэффициента |
распада соста |
||||||
вит: |
|
|
|
|
|
|
|
0,0025 |
1-10-12 |
|
Ы О - 1 2 |
|
|
||
(45,6)2 |
(376-10-0)2 |
(919-10-7)2 |
|
||||
> |
0,000025 |
0,000025 |
' |
|
|
|
|
|
(38,064)2 + |
(7,093)2 |
|
|
|
|
что соответствует б — 1 %.
127
Результаты расчета показывают, что влияние погрешности, связанной с введением поправки на распад, можно учесть с до статочно высокой точностью, а выведенные зависимости позво ляют проводить их без особых затрат времени в процессе ис следования.
Аналогичные расчеты использованы при проведении иссле дований на Станкостроительном заводе им. Орджоникидзе, Электростальском заводе тяжелого машиностроения, Все союзном научно-исследовательском институте подшипниковой промышленности и др., что позволило значительно упростить работы, связанные с внесением соответствующих поправок, и повысить точность конечного результата исследования:
2. Определение влияния погрешности кривых |
эталонирования |
|
на точность измерения износа |
|
|
Вопросы эталонирования при использовании |
метода |
поверх |
ностной активации — наиболее важные с точки |
зрения |
их влия |
ния на точность измерения износа на работающих машинах и механизмах. Исходя из сказанного, проведем исследование с по мощью корреляционного анализа точности построения кривых эталонирования и влияния полученных результатов на повыше
ние точности |
исследования износа на работающих машинах. |
Основная |
цель исследований зависимых величин — поиск |
уравнения и оценка точности полученного результата.
На практике мы можем найти только приближенные уравне ния, оценивая тем или иным способом величину и вероятность этой приближенности. Рассмотрим способ оценки уравнений для описания кривых эталонирования.
Поскольку для описания кривых эталонирования взяты трансцендентные уравнения, полученные на основе физических закономерностей, для упрощения расчетов проведем оценку точ ности всего уравнения, а не его отдельных коэффициентов.
|
Уравнение кривой эталонирования считается окончательным, |
|||||
когда соответствующая |
ему дисперсия |
D незначимо отличается |
||||
от |
дисперсии случайных наблюдений |
о2 (значимость |
различия |
|||
D и а2 проверяется по критерию |
Фишера [7, 16, 27]). |
|
||||
|
Предположим, что уже найдено уравнение кривой |
и вычис |
||||
лена соответствующая |
дисперсия: |
|
|
|
||
|
D |
=-L-Ayi-f(xi))*, |
|
|
||
|
|
п— I |
|
|
|
|
где / — число связей; х— величина снятого |
слоя Ь, мкм; у— от- |
|||||
|
|
N |
|
|
|
|
носительная скорость счета — -100%. |
|
|
|
|||
|
|
No |
|
|
|
|
|
Если уравнение найдено с достаточной точностью, то диспер |
|||||
сия |
D обусловлена |
только |
случайными |
погрешностями и |
||
D = |
o2. |
|
|
|
|
|
128