On the use of acoustic emission to assess the wear in a tribosystem

• Autorzy: Kekez Michał , Desaniuk Tomasz , Duszczyk Jurek , Ozimina Dariusz

Warianty tytułu

PL

Ocena emisji akustycznej w procesie zużycia elementów systemu tribologicznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article focuses on the analysis of acoustic emission signals generated under dry sliding friction conditions. Two tests were conducted using a TRB3 tribometer with the disc made of 100Cr6 steel with a DLC coating, and pin made of corundum (Al2O3) and steel 100Cr6, respectively. Two tests with the disc without DLC coating were also carried out. The audio data written in the 16-bit linear pulse-code modulation (LPCM) format were analysed using the SpectraPLUS software. An A-weighting filter and 1/1 and 1/3-octave band filters were used for sound level measurements. The analysis of the equivalent sound level calculated for 10-second time intervals was carried out. The highest A-weighted sound level occurred during the first 2 hours of the test with the disc having a DLC coating and pin made of 100Cr6 steel. At the end of this test, the sound level dropped by about 40 dB compared to the maximum. The lowest A-weighted sound level was recorded during the last 2 hours of the test with disc having a DLC coating and pin made of corundum. The time-dependent variability of sound parameters was predicted using the regression tree and random forest models, which proved to be accurate and easy to follow.

PL

W pracy przedstawiono analizę dźwięku zarejestrowanego podczas tarcia technicznie suchego w ruchu ślizgowym. Dwa testy przeprowadzono na tribometrze TRB3 dla próbek wykonanych ze stali 100Cr6 z powłoką DLC i przeciwpróbek wykonanych odpowiednio z korundu (Al2O3) i stali 100Cr6. Przeprowadzono również dwa testy dla próbek bez powłoki DLC. Dźwięk został zarejestrowany w standardzie 16-bitowego liniowego PCM, a następnie poddany analizie w programie SpectraPlus. Dla kolejnych chwil czasu wyznaczono wartości poziomu dźwięku A, a także poziomy dźwięku w wybranych pasmach oktawowych i 1/3-oktawowych. Przeprowadzono analizę równoważnego poziomu dźwięku obliczonego dla 10-sekundowych odcinków czasu. Najwyższy poziom dźwięku A występował podczas pierwszych 2 godzin testu próbki z powłoką DLC i przeciwpróbki wykonanej ze stali 100Cr6. Pod koniec tego testu poziom dźwięku spadł o około 40 dB względem dotychczasowego maksimum. Najniższy poziom dźwięku A zanotowano podczas ostatnich 2 godzin testu, w którym próbka miała powłokę DLC, a przeciwpróbka była wykonana z korundu. Utworzono modele opisujące zmienność w czasie wybranych parametrów dźwięku, oddzielnie dla każdej próbki. Do utworzenia modeli zastosowano drzewa regresji oraz Random Forest. W pracy zamieszczono analizę dokładności i przejrzystości otrzymanych modeli.

Słowa kluczowe

EN

tribosystem; DLC coating; sound; regression trees

PL

system tribologiczny; dźwięk; powłoka DLC; drzewo regresji

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2019
• Tom: no. 2
• Strony: 99--103
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kekez Michał

• Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Kielce University of Technology, Poland

autor

Desaniuk Tomasz

• Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Kielce University of Technology, Poland

autor

Duszczyk Jurek

• Delft University of Technology, Netherlands

autor

Ozimina Dariusz

• Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Kielce University of Technology, Poland

Bibliografia

• 1. Kajdas Cz., Kulczycki A., Ozimina D.: A new concept of the mechanism of tribocatalytic reactions induced by mechanical forces. Tribology International 2017, 107, pp. 144-151.
• 2. Rorrer R.A.L., Juneja V.: Friction-induced vibration and noise generation of instrument panel material pairs. Tribology International, 2002, 35, pp. 523-531.
• 3. Ene N.M., Dimofte F.: Effect of fluid film wave bearings on attenuation of gear mesh noise and vibration. Tribology International, 2012, 53, pp. 108-114.
• 4. Wang D.W., Mo J.L., Zhu Z.Y., Ouyang H., Zhu M.H., Zhou Z.R.: How do grooves on friction interface affect tribological and vibration and squeal noise performance. Tribology International, 2017, 109, pp. 192-205.
• 5. Min D., Jeong S., Yoo H.H., Kang H., Park J.: Experimental investigation of vehicle wiper blade’s squeal noise generation due to windscreen waviness. Tribology International, 2014, 80, pp. 191-197.
• 6. Lu G., Shi X., Liu X., Zhou H., Chen Y.: Effects of functionally gradient structure of Ni3 Al metal matrix self-lubrication composites on frictioninduced vibration and noise and wear behaviors. Tribology International, 2019, 135, pp. 75-88.
• 7. SpectraPlus: Acoustic and Vibration Spectrum Analyzer solutions. [Online]. 2019. [Accessed 30 April 2019]. Available from: http://www.spectraplus.com
• 8. International Electrotechnical Commission: Audio and audiovisual equipment - Digital audio parts - Basic measurement methods of audio characteristics - Part 3: Professional use. IEC 61606-3:2008. IEC, 2008.
• 9. International Organization for Standardization: Acoustics - Determination of occupational noise exposure - Engineering method. ISO 9612:2009. IOS, 2009.
• 10. Breiman L.: Random Forests. Machine Learning, 2001, 45(1), pp. 5-32.
• 11. Frank E., Hall M.A., Witten I.H.: The WEKA Workbench. Online Appendix for “Data Mining: Practical Machine Learning Tools and Techniques”. Morgan Kaufmann, Fourth Edition, 2016.
• 12. International Electrotechnical Commission: Electroacoustics - Sound level meters - Part 1: Specifications. IEC 61672-1:2003, IEC, 2003.
• 13. Ozimina D., Madej M., Desaniuk T., Żółty M., Kulczycki A.: Effects of a graphene-enhanced lubricant on the performance of a tribosystem. DEStech Transactions, 2019, paper accepted.
• 14. Piotrowska K., Baranowicz P., WysokińskaMiszczuk J., Madej M., Skóra M.: The Tribological Properties of the TI6AL4V Alloy with Nitrogen Ion Implantation. Tribologia, 2019, 1, pp. 37-47.
• 15. Ozimina D., Madej M., Kowalczyk J.: Determining the tribological properties of diamond-like carbon coatings lubricated with biodegradable cutting fluids. Archives of Metallurgy and Materials. 2017, 62(4), pp. 2065-2072.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).