Ковалев Артем Александрович

В статье обоснована необходимость разработки обобщенной математической модели кавитационного износа деталей, учитывающей конструкторско-технологические особенности и режимы эксплуатации изделия, а также свойства внешней гидродинамической среды и напряженно-деформированное состояние детали. В статье приводятся моделирование напряженно-деформированного состояния детали, эксплуатируемого в гидродинамической среде,  подверженного воздействию кавитации, и значения давления, эквивалентного напряжения, скорости деформации в рассматриваемых материалах детали. Разработанная модель оценки напряженно-деформированного состояния детали является одой из базовых модулей обобщенной математической модели кавитационного износа деталей.

В статье приводятся результаты количественной оценки параметров процессов, протекающих в материалах деталей, подверженных кавитационно-абразивному воздействию при эксплуатации в агрессивных жидких средах. Авторами предлагается алгоритм оценки напряженно-деформированного состояния материалов элементов технических систем при воздействии на них абразивных частиц и микрогидроструй, возникающих вследствие схлопывания кавитационных полостей. Для описания физической картины процесса выдвигается несколько гипотез, обоснованность которых подтверждается в ходе статьи. На основании предложенного алгоритма, с использованием программных средств выполнены оценочные расчеты существенных параметров, позволяющих судить о напряженно-деформированном состоянии ряда материалов. Результаты проведенных расчетов представлены в виде функциональных зависимостей.

В статье рассматривается применение ультраструйной диагностики материалов как одного из комплексных и перспективных методов, позволяющих осуществлять ускоренное определение износостойкости материалов, эксплуатируемых в различных условиях. Приводится обзор существующих математических моделей, позволяющих оценивать глубину каверны, возникающей на поверхности материала вследствие воздействия на него ультраструи. Определяются требования, предъявляемые к модели взаимодействия ультраструи с диагностируемым материалом. На основании этих требований предлагается модель, которую можно будет использовать для методики ультраструйного экспресс-диагностирования материалов.

Кавитационный и гидроабразивный износ командных деталей технических систем, которые работают в потоке воды, наносит значительный материальный ущерб. Эрозии подвергаются детали гидротурбин, гребных винтов, насосов, опор скольжения и многих других рабочих устройств. Поэтому проблема повышения долговечности технических систем, выяснение причин вызывающих износ командных деталей является весьма актуальной.

Рассматривается применение ультраструйной экспресс-диагностики (УСД) для выбора оптимальных функциональных покрытий и технологии их нанесения. Показано, что УСД является универсальным методом анализа износостойкости покрытий благодаря реальной имитации большинства видов механического изнашивания: абразивное, гидроабразивное, гидроэрозионное, кавитационное. Предложена возможность анализа интенсивности износа и усталостного износа при разработке соответствующих физико-математических и вероятностных моделей, применение метода акустической эмиссии и  использование данных макро- и микрофрактографического анализа.