Sliepko R. Analysis of the state of friction pairs surfaces basing on the characteristics of vibration signals

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0825U000335

Applicant for

Specialization

  • 113 - Прикладна математика

28-04-2023

Specialized Academic Board

PhD 1169

Physico-Mechanical Institute named after GV Karpenko of the National Academy of Sciences of Ukraine

Essay

Investigation on the interaction between friction and vibrations, in which the achievements of tribology and vibration mechanics are combined were performed. It made it possible to solve a number of practically important problems, in that to increase the wear resistance of contacting surfaces and to reduce the level of vibrations of mechanical dynamic systems. An important subject in this area of investigation is performing of the experimental research to establish the relations between contact interaction of the friction surfaces and tribological behavior of materials with structure of vibration signals. The basis of such research is the substantiation of methods of processing the samples of vibration oscillations, which can be carried out based on their mathematical models. In the Fourth Chapter the results of experimental studies of vibrations, caused by friction during the rotation of bodies according to the disc-pad scheme are presented. Equipment and methods for investigations of the tribological properties of materials are described. The tests with a samples made of 40 KHN steel under dry and liquid friction (lubricant I-20) under various loads were performed. The analysis of time series was carried out using PNRP methods with an unknown period. At the initial stages of experiment, the general properties of the correlation functions of the stationary approximation of the PNRP and the spectral components of vibrations were established. Quasi-optimal quadratic functionals were used to detect of the hidden periodicities of the first and second orders and to determine their base frequencies. The Fourier coefficients of mean and variation functions, as well as their amplitude spectra, were calculated from the estimates of the fundamental frequencies. Graphs of time dependences of deterministic oscillations and powers of stochastic components are also presented. An analysis of the dependence of the correlation components on the time lag was carried out, which reflects the properties of the high-frequency modulation of the rotating harmonics of the disc. It was established that the essential difference between dry and liquid friction vibrations is the frequency range of vibrations, which, in turn, causes differences in the correlation of harmonics. Such correlations are the result of spectral transition, which is occurring during high-frequency modulation. The appearance of high-frequency vibrations during dry friction in the second stage of the experiment is due to the nucleation of local damage to the surfaces, which are already well developed in the third stage. The status indicator value for this stage is greater than twenty. At the same time, for friction with lubricated surfaces, the value of the condition indicator at the third stage is less than seven, which corresponds to the beginning of the interval that determines the average level of damage. Thus, a change in the interaction conditions of the contact pairs significantly changes the vibration structure and affects the tribological characteristics of the friction pair. Keywords: periodically non-stationary random process, vibration signal, stochastic modulation, friction, state indicator.

Research papers

1. Javorskyj I., Yuzefovych R., Lychak O., Slyepko R., Semenov P. Detection of distributed and localized faults in rotating machines using periodically non-stationary covariance analysis of vibrations. // Measurement Science and Technology. 2023. № 34. 065102. 24 p. (IF: 2.398, Q2) https://doi.org/10.1088/1361-6501/acbc93

2. Javorskyj I., Yuzefovych R., Lychak O., Slyepko R., Semenov P. Hilbert transform for analysis of amplitude modulated wide-band random signals // Proceedings of ХII International Conference on Advanced Computer Information Technologies, Spišská Kapitula, Slovakia, 26-28 September 2022. – P. 68–71. https://doi.org/10.1109/ACIT54803.2022.9913131

3. Javorskyj I., Yuzefovych R., Lychak O., Slyepko R., Varyvoda M. Hilbert transform of periodically non-stationary random signals: narrow-band high frequency amplitude modulation // Proceedings of 2022 IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology, Kharkiv, Ukraine, 3–7 October 2022. – P. 273–277. https://doi.org/10.1109/KhPIWeek57572.2022.9916452

4. Мардаревич Р.С., Винар В.А., Слєпко Р.Т., Василів Х.Б. Вплив термічної обробки на трибокорозію гальванічних покриттів на основі нікелю // Проблеми трибології. 2018. № 3. С. 6–10.

5. Яворський І.М., Юзефович Р.М., Личак О.В., Слєпко Р.Т., Вариво-да М.З. Демодуляція нестаціонарного випадкового сигналу з використанням перетворення Гільберта // Відбір і обробка інформації. 2022. № 50(126). C. 26–33. https://doi.org/10.15407/vidbir2022.50.026

6. Яворський І.М., Юзефович Р.М., Личак О.В., Слєпко Р.Т., Вариво-да М.З., Семенов П.О. Діагностика пошкоджень зубчатих пар методами біперіодично корельованих випадкових процесів. Частина 1. Теоретичні аспекти проблеми. // Технічна діагностика і неруйнівний контроль. 2022. № 4. С. 4–11. https://doi.org/10.37434/tdnk2022.04.01

7. Слєпко Р.Т. Дослідження процесів трибокорозії за кореляційними параметрами вібраційних сигналів // Матеріали конференції “Young Scientists Conference on Materials Science and Surface Engineering” (MSSE 2019). Lviv : Karpenko Physico-Mechanical Institute of NAS of Ukraine, 2019. С. 35–36.

8. Яворський І.М., Слєпко Р.Т., Юзефович Р.М., Личак О.В. Застосування кореляційного аналізу вібраційних сигналів для дослідження трибокорозії // Праці XX Міжнародної науково-технічної конференції “Приладобудування: стан і перспективи”. Київ : Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, 2021. С. 155–156.

9. Slyepko R., Javorskyj I., Lychak O., Yuzefovych R. Application of covariance parameters for investigation of the tribocorrosion process // Proceedings of International Young Scientists Conference on Materials Science and Surface Engineering. Lviv : Karpenko Physico-mechanical institute of NAS of Ukraine, 2021. Р. 168–171.

10. Личак О.В., Слєпко Р.Т., Яворський І.М., Юзефович Р.М. Дослідження процесів трибокорозії поверхні тіл обертання із застосуванням кореляційного аналізу вібраційних сигналів // Праці XXI Міжнародної науково-технічної конференції “Приладобудування: стан і перспективи”. Київ : Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, 2022. С. 200–201.

11. Трохим Г.Р. Личак О.В., Юзефович Р.М., Яворський І.М., Слєпко Р.Т. Модель стохастичної модуляції вібраційних сигналів для виявлення дефектів підшипників // Збірка тез міжнародної науково-практичної конференції “Міцність і довговічність сучасних матеріалів та конструкцій” присвячена 70-ти річчю з дня народження член-кореспондента НАН України, проф. Я.П. Яснія. Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2022. С. 224–225.

12. Pokhmurskyi V., Vynar V., Slepko R. Electrochemical approaches for the study of tribocorrosion processes // Book of abstracts of the XVI international conference “Problems of corrosion and corrosion protection of structural materials”. Lviv : Karpenko Physico-Mechanical Institute of NAS of Ukraine, 2022. Р. 5.

13. Юзефович Р.М., Яворський І.М., Слєпко Р.Т., Личак О.В., Стецько І.Г., Варивода М.З., Трохим Г.Р. Застосування вібродіагностичних систем відбору та обробки вібраційних сигналів для визначення технічного стану промислового обладнання // Збірка тез конференції “Зварювання та технічна діагностика для відновлення економіки України”. Київ : Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України, 2022. С. 22.

Similar theses