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

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

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