автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Обеспечение работоспособности металлополимерных трибосистем типа герметизирующих устройств на основе моделирования тепловых процессов

На правах рукописи

Рубан Анна Сергеевна

ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ ТРИБОСИСТЕМ ТИПА ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ

Специальность: 05.02.04 - Трение и износ в машинах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой С1ененн кандидата технических наук

0034455Т 1

Краснонрск-2008

003445571

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия»

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Машков Юрий Константинович

доктор технических наук, профессор Кулагин Владимир Алексеевич

кандидат технических наук, доцент Кропотин Оле« Витальевич

IОУ ВГЮ «Омский танковый инженерный институт», г Омск

Защита диссертации состоится 19 сентября 2008 года в 15 часов на заседании диссертационного совета ДМ212 099 13 при ФГОУ ВПО Сибирский федеральный университет по адресу 660074, г Красноярск, ул Киренского,26, ауд Г 2-50

Тел /факс (3912) 49-82-55, e-mail DM21209913@ mail ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского федерального университета

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью составителя, заверенные гербовой печатью организации, просим направлять по адресу диссертационного совета

Автореферат разослан «15» августа 2008 года

Ученый секретарь диссертационного совета ДМ212 099 13,

доктор технических наук, доцент

ЭА Петровский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Проблема обеспечения высокой степени герметичности подвижно сопряженных поверхностей деталей машин относится к одной из сложных научно-технических задач фибологии, материаловедения и

герметологии Значительные трудности, возникающие при разработке теории герметизации и уплотни гельной техники, связаны с необходимостью решения комплексных задач на стыке нескольких наук физики, химии, трибологии, материаловедения Механизм герметизации подвижных сопряжений обусловлен не только механическим взаимодействием контактирующих поверхностей, по и физико-химическими процессами трения и изнашивания материалов в зоне контакта, а также сгруктурно-фазовыми превращениями в материалах в процессе эксплуатации в различных средах

При обеспечении высокой степени герметичности ухудшаются условия смазки рабочей кромки уплотгштельного элемента, увеличивается работа трения и температура, особенно при высоких значениях рабочего давления и скорости скольжения и как следствие возрасые! интенсивность изнашивания уплотняющих элементов Названные обстоятельства существенно усложняют задачу обеспечения заданного ресурса и безотказности работы, поскольку работоспособность герметизирующих устройств (ГУ) в определяющей степени зависит от работоспособности уплотняющего элемента и, в первую очередь, от физико-механических и гриботехнических свойств материала уплотняющего элемента Успешное решение названной проблемы определяет реальные возможности повышения технического уровня и эффективности эксплуатации технических систем

Названные обстоятельства свидетельствую 1 о сложности и актуальности проблемы обеспечения длительной рабоюспособности металлополимерных трибосистем типа I ерме ги шрующих устройств Цель и задачи исследования

Разработать методику обеспечения и прогнозирования работоспособности металлополимерных ГУ на основе исследования триботехнических свойств и напряженно - деформируемого состояния полимерного композиционною материала (ПКМ) уплотнительных элементов ГУ и моделирования тепловых процессов в зоне трения

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи

1 Разработать методику и специальную установку для исследования распределения температуры в зоне трения металлополимерной трибосистеме и износостойкости ПКМ

2 Получить зависимости триботехнических свойств ПКМ от концентрации компонентов-модификаторов

3 На основе структурного анализа определить закономерности влияния модификагора-наполнителя и фрикционною взаимодеисгвия на структурно-фазовые превращения в ПКМ на основе ПТФЭ

4 Разработать методику расчета скорости изнашивания ПКМ на основе эксперимешальной оценки значений коэффициен I а трения

5 Выполнить анализ напряженно-деформируемого состояния упло гнительных элементов ГУ сгуницы опорного катка хусеничной машины

6 Разработать математические модели термодинамических процессов (распределения температуры и тепловых потоков) в трибосисгеме, учшывающие влияние теплофизических и триботехнических свойств материалов грибосисгемы

7 Разработать рекомендации по методике проектирования, оценке работоспособности и прогнозирования ресурса металлополимерных ГУ на этапе проектирования

Научная новизна определяется следующими результатами

1 Методикой и специальной установкой исследования распределения температуры в металлополимерной трибосистеме и триботехнических свойств ПКМ, отличающейся от сущес1вующих методик тем, что позволяет проводить комплексные исследования теплофизических и триботехнических свойств ПКМ

2. Методикой расчета скорости изнашивания (износостойкости) ПКМ на основе экспериментальной оценки значении коэффициента трения

3 Закономерностями влияния концентрации ультрадисперсного наполнителя - модификатора на параметры надмолекулярной структуры полимерною композиционного материала на основе ПГФЭ

4 Математическими моделями термодинамических процессов распределения температуры и тепловых потоков в трибосистеме, учитывающие влияние теплофизических и триботехнических свойств материалов металлополимерной трибосистемы и режимов механического нагружения

Практическая ценность работы.

Разработана и изготовлена установка для исследования триботехнических свойств ПКМ, температуры в зоне трения и тсмпературно1 о распределения для металлополимерных пар трения

Разработана автоматическая тепловизионная установка, которая может быть использована для исследования тепловых процессов в узлах трения и других систем машин

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования влияния состава ПКМ на триботсхнические характеристики позволили

предложить методику расчета скорости изнашивания 11КМ по значениям коэффициента фения, получаемых путем проведения кра!косрочных испытаний, в которых необходимым условием является стабильное значение коэффициента трения

Результаты исследования позволяют прогнозировать изменения структуры и свойств угшотнительного элемента, изготовленного из ПКМ, что позволит на этапе проектирования выбрать оптимальный состав ПКМ в зависимости от условий эксплуатации ГУ

На защщу выносятся:

1 Методики и специальная установка исследования распределения температуры в металлополимерной трибосистеме и триботехнических свойств ПКМ

2 Уравнения регрессии, отражающие зависимость температуры, скорости изнашивания и коэффициента трения от контактного давления и концентрации наполнителя-модификатора

3 Методика расчета скорости изнашивания (износостойкости) ПКМ на основе экспериментальной оценки значений коэффициент трения

4 Закономерности влияния концентрации ультрадисперсного наполнителя-модификатора на параметры надмолекулярной структуры полимерного композиционного материала на основе ПТФЭ

5 Математические модели термодинамических процессов распределения температуры и тепловых потоков в трибосисгеме, учитывающие влияние геплофизических и триботехнических свойств материалов металлополимерной трибосистсмы и режимов механического нагружения

Апробация результатов диссер1ации. Основные результаты докладывались и обсуждались на международных научно-юхнических конференциях Международная конференция "Образование через науку", Москва,2005г, I Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, 24-26мая 2006г "Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений", 0мск,2006г, Международная - практической школа-конференция "Славянтрибо7а Теоретические и прикладные новшества и инновации обеспечения качества и конкурентноспособности инфраструктуры сквозной логистической поддержки трибообъектов и их производства", Рыбинск,2006г, Международная научно- практическая конференция "Актуальные проблемы трибологии", Самара,2007г

В полном объеме работа докладывалась и получила одобрение на заседании кафедры "Физика" Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии

Публикации. По теме работы опубликовано 7 печатных работ, в том числе одна работа в издании, рекомендованном перечнем ВАК

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложений Работа изложена на 161 страницах, содержит 47 рисунков, 14 таблиц, список литературных источников, включающий 110 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и основные положения работы, выносимые на защиту

Первая глава посвящена обзору и анализу опубликованных работ по теме диссертации Отечественными учеными, такими как Белый В А, Крагельский И В , Бершадский Л И , Чичинадзе А В , Черский Н И, Федоров В В сформулированы положения и предложен ряд теорий, позволяющих объяснить явления трения, износостойкости деталей и узлов машин

Обзор работ, посвященных исследованию металлополимерных трибосистем, показал широкий разброс триботехнических характеристик трибосопряжений при различных конструкционных и физико-механических параметрах Данная проблема связана с 1ем, что отсутствуют эффективные методы инженерной оценки работоспособности и дол1 овечности металлополимерных герметизирующих устройств машин на этапе проектирования

Во второй части обзора проведен анализ физико-механических свойств различных полимерных и полимерных композиционных материалов, результатов ранее выполненных экспериментальных исследований и опыта применения полимеров в различных герметизирующих устройствах транспоршых и технологических, машин показал, что в наибольшей степени комплексом необходимых физико-механических и триботехнических свойств, как основа для ПКМ, обладает политетрафторэтилен Как показали исследования Виноградова В Н , Колесникова В И , Кутькова А А, Костецкого Б И, Краснова А П , Машкова Ю К , Мышкина Н К , Охлопковой А А , Свириденка А И и др-композиционные материалы, в том числе и на основе политетрафторэтилена, наряду с характерным для них низким коэффициентом трения и хорошими демпфирующими свойствами, имеют низкий коэффициент теплопроводности, повышающий

теплонапряженность в зоне контакта Возникающая при этом задача заключается в разработке методов повышения надежности и ресурса герметизирующих устройств на основе исследования температуры и тепловых процессов в металлополимерной трибосистеме и их влияния на механические и триботехнические свойства материалов металлополимерных грибосис(ем

Вторая глава посвящена выбору и разработке методов экспериментального исследования.

В работе предусмотрены следующие методы и средства экспериментальных исследований:

1 Исследование концентрационных зависимостей, механических и гриботехнических свойств полимерных композиционных материалов;

2)исследование температуры в зоне трения и процессов температурного распределения в металлополимерной паре трения;

3) исследование структурно-фазового состояния 11КМ.

Для исследования были изготовлены образцы ПКМ на основе ПТФЭ, содержащие в качестве наполнителей скрытокристаплический графит (СКГ), марки ГЛС-3 (ГОСТ 5420-74) с кристаллами менее 0,2мкм, неупорядоченной ориентацией и удельной поверхностью частиц 55-70м2/г в ультрадисперсном состоянии. Образцы ПКМ изготавливались по технологии холодного прессования и последующего свободного спекания.

Рис 1. Испытательный стенд па базе сверлильного станка: 1-контртсло, 2-тензобалка, 3-держатель образцов, 4-пирометр, 5-пшиндель станка, б- груз сменный, 7-датчик давления.

Для исследований триботехнических свойств ПКМ и определения температуры была разработана специальная установка с механическим приводом на базе настольного сверлильною станка, в рабочем узле которого реализуется торцовая схема трения палец-диск (рис 1)

Измерение момента силы трения осуществлялось малогабаритным погенциометрическим датчиком давления ДМП-6А

Для исследования тепловых процессов в зоне трения была разработана тепловизионная автоматизированная усыновка, укомплектованная выносным пирометрическим зондом, предназначенным для дистанционной визуализации тепловых полей, и термопары Измерение и контроль температуры на различном расстоянии от поверхности трения были использованы термопары, закрепленные в отверстиях контргела на глубине 1мм и 1,8мм от поверхности трения Величину износа образцов определяли взвешиванием на микроаналитических весах

Для комплексной оценки взаимосвязи тепловых и трибологических процессов и усыновления зависимостей температуры, коэффициента трения и скорое 1 и изнашивания от контактною давления и химического состава ПКМ, использовался статистический метод планирования эксперимента В качестве независимых изменяющихся параметров приняты контактное давление (механическая нагрузка) и концентрация скрыто-крис1алличсского графита в ПКМ

В качестве основного метода исследования структуры ПКМ принят метод рентгеноструктурного анализа с помощью рен'п енонского дифракюметра ДРОН-3 Рентгенографирование поверхностей с целью изучения фазового состава и надмолекулярной структуры производили по методике съемки в больших углах 2 #=(10-100)° Полученные рентгенограммы расшифровывали по методике качественного фазовою анализа Степень кристалличности полимерной матрицы определяли по методу Метьюза

В третьей главе рассматриваются результаты эксперимешальных исследований

Установлено, что характеристики механических свойств существенно зависят от концентрации СКГ Для всех исследуемых образцов общим является снижение предела прочности и рост модуля упругости при увеличении концетрации наполнителя

Графики концентрационной зависимости скорости изнашивания и коэффициента трения на рис 2 показывают, что скорость изнашивания при увеличении концентрации наполнителя до 10%масс снижается, затем начинает возрастать, особенно в интервале 15-20%масс Коэффициент трения во всех случаях монотонно повышается при увеличении концентрации наполнителя

.1,10"дг/ч Г

3 0.3 0,25 2 0,2 0,15 0,1 • 0,05 - -0 ■

5 10 15 20

С,%масс

Рис.2. Концентрационные зависимости скорости изнашивания и коэффициента

10 15

С,%масс

трения ПКМ при контактном давлении'. 1-1,5МПа; 2-2,0МПа; 3-2,5МПа.

На втором этапе испытаний проводилось исследование зависимостей температуры на поверхности трения и ее распределение в металлическом контртеле от концентрации СКГ.

По данным, полученным при помощи пирометра и термопар, закрепленных в контртеле, построены графики зависимости температуры от концентрации СКГ в образцах при Р=1,5МТ1а (рис.За.), график распределения температуры по глубине контртела для образца с концентрация СКГ-15%масс. при различных значениях давления (рис.Зб). Графики показывают нелинейный характер распределения температуры по глубине контртела. Это отражает сложную нелинейную зависимость физико-механических свойств поверхностного слоя контактирующих тел от температуры.

С,%масс х,мм

а б

Рис. 3. Концентрационные зависимости температуры на поверхности трения и в контртеле при Р = 1,5 МПа(а): 1- на поверхности, 2- на расстоянии 1 мм от поверхности, 3- на расстоянии 1,8мм от поверхности; зависимость распределения температуры в контртеле при давлении (б): 1-3,0МПа,2-2,0МПа, 3-1,5МПа.

+-—)=с (1)

Температурное распределения по глубине металлического контртела для схемы трения "палец-диск" моделировали с учетом следующих условий

- процесс стационарный, теплофизические свойсша материалов и окружающей среды не зависят от времени, -материал однородный, изотропный, -распределение температур осесимметрично

При построении модели принято, чго распределение температур в ме!аллополимсрной паре трения описывается следующим выражением

,д2Т | 1 дТ. дг1 г дг

где Я- теплопроводность материала, Т- текущая температура контртела, С - постоянная, характеризующая затухание возмущений в полимерном слое образца, для данной задачи, учитывающая площадь контакта, для металлического кошргела значение постоянной С-0, г-текущее значение координаты вдоль оси образца и контртела

Граничные условия 1) при г = 2,, на торцовой поверхности трения образца и кошртела Т — Тк,

2)на границе 2 — гг, на противоположной торцовой поверхности

с^Т

контртела, в виде выражения Я-= - а (Т — Т^),

дг

где Тк - температура в зоне контакта, значение которой определяется по результатам испытаний, «-коэффициент теплоотдачи, 7]- температура окружающей среды

Решая уравнение (1) с учетом граничных условий получаем следующее выражение- модель распределения температур

. (2)

г, 2Л 7, 4Я гдеС,,С2 постоянные интегрирования, хх- значение координаты на торцовой поверхности контртела

Полученную модель (2) использовали для расчета температур на различном расстоянии от поверхности трения При сравнении расчетных и экспериментальных данных отклонение от расчета составило от 10% до 15% в зависимости от концентрации наполнителя в образцах ПКМ и величины приложенного контактного давления

С целью комплексной оценки взаимосвязи тепловых и трибологических процессов и установления зависимостей температуры, коэффициента трения и скорости изнашивания от контактного давления и

химического состава ПКМ, использовали статистический метод планирования эксперимента с разработкой факторного эксперимента Параметрами оптимизации являлись температура в зоне трения Т, скорость изнашивания J и коэффициент трения /.

Получены уравнение регрессии для температуры Г =5 53,8+23,Зх,+29,3х, ,К, (3)

скорости изнашивания 7=6,299-0,612х,+0,549х2,10"4 г/ч, (4)

коэффициент трения / =0,188+0,023 х,-0,033 х2, (5)

где х, -концентрация СКГ, х2-контактное давление

При проектировании узлов трения одной из основных задач является выбор состава ПКМ, определяющего характеристики триботехнических свойств ПКМ Для решения этой задачи требуется проведение длительных испытании, поскольку теоретические методы надежного прогнозирования износостойко сти ПКМ не разработаны Поэтому эффективным направлением при исследовании процессов изнашивания является использование экспериментально-статистических методов имитационного моделирования С целью решения этой задачи и упрощения данного этапа исследований предлагается из уравнения регрессии (5) выразить фактор величины давления х2

_-/ + 0,188 + 0,023х, ~ 0,033

Подставив полученное выражение для фактора х2 в уравнения (3) и (4), получим уравнения регрессии для Т и J'

Г =720,7+43,7х,-887,9/,К (6)

./=9,427-0,229 х,-16,636/,10"4г/ч (7)

Уравнения (6), (7) позволяют оценить скорость изнашивания и температуру в зоне коггтакта путем проведения краткосрочных испытаний, в которых, достаточным условием является получеггие стабильного значения коэффициента трения При сравнении расчетных по (6), (7) и экспериментальных данных расхождение составляет гге более 10%

На оегговании анализа совместного влияния концен фации наполнггтеля и давления на температуру и фиботехнические характеристики меташюполимернои пары трепия разработана методика, которая позволяет прогнозировать износостойкость ПКМ в зависимости от его состава и требований к узлу трения

Рассмотренное выше изменение механических свойств и износостойкости ПКМ в зависимости от условии нагружения и температуры в зоне трения связано со структурно-фазовой модификациеи

полимера при введении наполнителей (СКГ). Поэтому исследование закономерностей структурно-фазовой модификации П'ГФЭ помогает изучить и понять физические причины изменения свойств модифицированного Г1ТФЭ и взаимосвязь между изменением структуры и свойств Г1КМ и температурой в зоне трения.

На первом этапе исследований изучали влияние содержания скрытокристаллического графита на фазовый состав и параметры надмолекулярной структуры. С этой целью снимали рентгенограммы с поверхностей образцов с различным содержанием СКГ.

Рентгенограммы показывают, что, начиная с концентрации 7 масс.% СКГ, появляется новая фаза с мсжплоскостным расстоянием ¿/=0,338 им. Существенное влияние содержание ультрадисперсного СЮ' оказывает па соотношение кристаллической и аморфной фаз и на среднее межслоевое расстоянием Ст.

Х%

С ,нм

\

-- ------

10

С,%масс

Рис. 4. Концентрационные зависимости степени %%(а) кристалличности и среднего межслоевого расстояния Ст (б) исходной поверхности.

Графики концентрационных зависимостей параметров надмолекулярной структуры (рис.4.) показывают, что с увеличением содержания СКГ' оба параметра - степень кристалличности и среднее межслоевое расстояние уменьшаются. При этом первый имеет минимальное значение в интервале 10-15 масс.%, а второй - при 15 масс.%. Дальнейшее увеличение концентрации на 5 масс.% приводит к увеличению степени кристалличности на 18,5%, а Ст увеличивается незначительно.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что введение ультрадисперсного СКГ активирует развитие процессов формирования

надмолекулярной структуры ПТФЭ, которые приводят к значительному снижению степени кристалличности и среднего межслоевого рассюяния в области малых, до 10 масс%, концентраций наполнителя При концентрации >15%масс значения параметров возрастают Названные процессы и изменение параметров надмолекулярной структуры являются одной из основных причин повышения механических и трибо технических свойств ПКМ

Четвертая глава. В основу структурной модификации ПКМ и создания математической модели тепловых процессов в мсталлополимерной паре трения были положены методические принципы исследования композиционных материалов, обоснованные профессором Машковым Ю К при разработке термодинамической модели металлополимерной системы Согласно этой модели для снижения интенсивности изнашивания материала трибосистемы необходимо создать условия, обеспечивающие минимально возможное накопление энтропии при заданных условиях внешнего энергетическою воздействия Названный методический принцип исследования и моделирования процессов в полимерных композиционных материалах состоит в том, чтобы каждое техническое решение обеспечивало либо увеличение удельной энтропии материала, либо уменьшение накопления энтропии в изнашиваемом объеме материала в процессе фения

Методические принципы термодинамического (эн фопийного) моделирования металлополимерной трибосистемы дают возможность оценить интенсивность изнашивания металлополимерной пары трения на этапе проектирования с учетом физико-химических процессов в зоне трения и физических свойств изнашиваемою материала

В соответствии с названными методическими принципами и техническими требованиями для герметизирующего устройства ступицы опорного катка гусеничной машины (рис 5) построены модели напряженно-деформируемою состояния и распределения температуры по элементам ГУ

В расчетной схеме данною уплотнения (рис 6) уплотняющая губка моделируется тонкостенным кольцом ограниченной длины, поскольку в контакте с уплотняемой поверхностью работает только малая часть длины губки, не более 1/3 длины Эспандер также моделируется кольцом прямоугольного сечения

Рис 5 Конструкция комбинированного герметизирующего устройства 1 - уплотнительный элемент, 2 - уплотняющая губка, 3 - эспандер, 4 - опорное кольцо, 5 - крышка ГУ, 6 -уплотняющее кольцо, 7- корпус, 8 - компенсаторы

Рис 6 Расчетная схема комбинированного уплотнения типа « кольцо - кольцо» 1-уплотнит ельный элеменг,2-эспандер, 3-корпус, 4-металлический вал

При постановке задачи был принят ряд допущений износ, изменение температуры и релаксационные процессы не учитываются Придерживаясь аналогии с задачей Ляме для малою цилиндра, применительно к задаче контактного взаимодействия и трения, сопряженная задача упругого напряженно-деформированного состояния комбинированного уплотнения описывается уравнением равновесия

^ = 0. (8) с1г г с1г

уравнениями состояния в форме обобщенного закона Гука

С,

егг =

(1 + ^X1- -ю1

Е,

(И-ПХ1- -2 V,)

(Т„ =-*--[(1 -ук)еа+Ук(£г+С/)1 (9)

' (1 + кк)(1 -2ук) к ' к г а1 и соотношениями между деформациями и перемещениями

йи иг ¿и = = <10>

аг г аг

где г,а,2- цилиндрические координаты, Ег £а,£2- радиальная, окружная

и осевая деформация, Ук- коэффициент Пуассона, Ек - модуль упругости, К- индекс(1-силовой элемент, 2-уплотняющий элемент), <тг,<т(.,сг -нормальные радиальное, окружное и осевое напряжения

Решение такой задачи зависит о г граничных условий Па поверхностях уплошительных элементов возможны два вида граничных условий и= О, когда уплотнигельные кольца установлены без осевых зазоров в канавке корпуса- случай осесимметричного плоского деформированного состояния (ОПДС), <Т2= - р, когда уплотнительные кольца установлены с осевым зазором в канавке корпуса - случай осесимметричного плоскою напряженно-деформированного состоянии (ОПНС) с наложенным осевым давлением Эти два случая, имеющие самостоятельные решения, удобно представить в единой форме в результате преобразования уравнений (8),(9) и последнего соотношения (10) к уравнениям

• К , ],' *

^ = 00

гдер- осевое давление рабочей среды,рк - контактные давления на уплотняемых поверхностях

В итоге получаем исходную математическую формулировку задачи в виде уравнений (8), (И) и первых двух соотношений (10), которая уже содержит в себе влияние граничных условий на поверхностях уплотнительных элементов

В случае <тг = - р, когда уплотнение находится в осесимметричном плоском напряженном состоянии (ОПНС) с наложенным осевым

давлением, имеем рк~-рУк /(I - Ук), Ек - Ек, Ук* = Ук, =-[р + ^к(сгг+ста)]/£к, а в случае н7=0, когда уплотнение находится в осесимметричном деформированном состоянии (ОПДС)

Л=0, Ек = Ек /(1 - V2), = кк/(1 -Ук), а, =ук (<тг + аа)

Задачу удобно решать в перемещениях Подставляя в уравнение (8) выражения для нормальных радиального и окружною напряжений сг.,сгц из (Ю), (11), а затем соотношения для радиальной и окружной деформаций сг, £а из (9), получим уравнение упругости в перемещениях

¿4 | I ит _0

С1г2 Г (1г г2

Граничные условия на цилиндрических поверхностях уплотнительных элементов

для кольца 1 и— щ,и^—и2, (12)

для кольца 2 иц = иА, -щ (13)

Величины радиальных перемещенийщ, и4 в условиях (12) и (13) определяются соотношениями (рис б ). и1-гп-г1,и4- гн -г4

Используя граничные условия (12),(13) и считая первоначально величины и2,и3 известными, получим распределение радиального перемещения, деформаций и напряжений в уплотнительных элементах, из которых определяются контактные давления на внутренней рю и наружней рт уплотняемых поверхностей

Е\ кщ-г.и. Е*. г.щ-ки.г,

= '. 2 22 'г'". '. ' Т1- ' 04>

1-У, г2-г2 1+1/, г2-г2 г,

п - п К

Уки" Н1 ~ * 2 2 2 2 ^ /

П~Г2 1 + У2 Г2-Г2 Г,

Полученные выражения (14) и (15) имеют обобщенную форму и позволяю г учитывать давление рабочей среды, предварительную деформацию колец, упругих свойств материалов, а также конструктивных параметров деталей уплотнительных устройств

С использованием выражений (14),(15) был составлен алгоритм и программа расчета на ПЭВМ В качестве расчетного метода в данном алгоритме был выбран метод конечных элементов в сочетании с процедурой последовательных нагружений, а в качестве программного средства -комплекс АК8УЙ Для анализа НДС элементов ГУ использовались

различные сочетания характеристик физико-механических и триботехнических свойств материалов

При решении тепловой задачи использовано условие теплового баланса в зоне трения

где тепловыделение в зоне трения определяется как величина (), равная мощности трения в зоне контакта, а тепловые потоки в вaлQl и уплошительный элемент 02- соответственно, рассчитываю 1ся как

0, = - \q.dS (16)

Плотности тепловых потоков ^ .д., через вал и уплотнительиый элемеш равны соответственно

„ сЮ , с10

аг аг

где 0 - распределение температуры в радиальном направлении уплогншельных колец, Ли /^-теплопроводность материалов вала и полимерного уплотни тельного элемента

Сведем тепловую задачу к двум независимым - к задаче для теплопотока в вал и задаче для теплопотока в уплотнительиый элемент и эспандер

Для тою чтобы решить данную задачу, необходимо рассчитать распределение температуры Считаем, что режим трения стационарный, материалы являются однородными Распределение температуры в в радиальном направлении уплотнительных колец, определим как в=Т-Т0, где Т0- начальная температура, Т- текущее значение температуры

Для определения температуры в имеем уравнение теплопроводности (18) и граничные условия (19),(20)

й2Т | 1 йТ с1г2 Г (1г

ат

г +-— = 0, (18)

Т2 - Тъ,г2\-^-

¿г

(19)

Т ~ Т^при/" = г4 (20)

где выражение (19) определяет условия сопряжения между кольцами (равенство температур и условие тепловою баланса) для внешнего начального радиуса г2 кольца 1 и внутреннего начального радиуса /*3

кольца 2, Л, А-,- коэффициенты теплопроводности кольца 1 и 2, г4-

внешний начальный радиус кольца 2

Так как генерация тепла происходит в зоне контакта, то на данном участке значение температуры Т{, необходимое для решения уравнения (18), может быть рассчитано из следующего выражения

^ = = (21) аг

где г,- внутренний начальный радиус уплотнительного элемента, Л}-теплопроводность полимерного уплотнительного элемента, К - коэффициент распределения тепловых потоков, /"-коэффициент трения между валом и уплотни тельным элементом, V - окружная скорость, ру - контактное давление между валом и полимерным уплотнительным элементом

Коэффициент распределения тепловых потоков между валом и полимерным уплотнительным элементом, в случае стационарного трения, определяется из выражения

К= г^г—. (22)

в котором Л и Л, -теплопроводность материалов вала и полимерного уплотнительного элемента; р и ¡\ -плотность материалов вала и полимерного уплотнительного элемента, с и с,-теплоемкость материалов вала и полимерно1 о уплотнительного элемента

Из выражений (21),(22) значение температуры 7] может быть рассчитано как 7^(1 - К)]Урк>\ / Л, (23)

Используя уравнение (18), граничные условия (19), (20), выражение (23), найдем для уплотнительных колец распределение температуры

О^-Т^Т^-Т^г/г^Цг^Ь-),

(Т;1п(Г4/Г3))/А2+(7;1П(Г2/Г,))/Л1

2 3 1п(г2/г,)/Л,+ Ь^/г,)/^

На рис 7а приведен график зависимости температуры в зоне трения от контактного давления при различных значениях натяга Как видно из рис 7а, рост давления сопровождается практически линейным увеличением температуры На рис 76 приведен график распределения температуры в радиальном направлении, рассчитанной с помощью выражении (24) Участок от г, =52,5мм до /; =54,5 мм соответствует

распределению температуры в полимерном уплотнительном элементе, а от г2=54,5мм до г4=58,5мм в резиновом силовом элементе.

Рис.7.1 рафики зависимости температуры трения от контактного давления (а) и 1рафик распределения температуры контактного давления (б) при величине деформации-натяга: 1-45-10 '3 мм, 2-25-10 мм.

С учетом решения уравнения (17) и выражений (23), (24) и, рассчитав площадь контакта как 5 = 1пагх, можно определить тепловые потоки в вал и (92 в уплотнительный элемент следующим образом:

Т -Т

б, = 2яаА(Т1 - Т0), 02 = 2пак, ^-(25)

к/2

Расчет тепловых потоков для ГУ (рис.6.) при контактном давлении от 1,5 до 2,5МПа показал, что в радиальном уплотнении основной теплоотвод происходит через вал и с увеличением контактного давления от 1,5 до 2,5 МПа наблюдается изменение соотношения тепловых потоков от 35/1 до 24/1.

Полученные результаты позволяют на этапе проектирования уплотнительного устройства, исходя из условий его эксплуатации и требований к герметичности, определить правильность выбора основных конструктивных параметров ГУ с учетом свойств материалов, применяемых в данной конструкции.

Основные выводы и результаты

1 Анализ конструкций и условий эксплуатации металлололимерных герметизирующих устройств показал, что в процессе фрикционного взаимодействия на механические и триботехнические свойства полимерных композиционных материалов существенное влияние оказывает температура

2 Получены экспериментальные зависимости механических и трибо технических свойств металлоиолимерной трибосистемы от контактного давления и концентрации компонентов-модификаторов, установлено, что общей закономерностью для всех концентраций наполнителя является снижение предела прочности и рост модуля упругости ПКМ при увеличении концентрации наполнителя, с повышением контактного давления температура в зоне контакта возрастает, при этом наблюдается уменьшение коэффициента трения и увеличение скорости изнашивания

3 Разработана методика и специальная установка дтя исследования трибо технических свойств ПКМ и распределения температуры в металлоиолимерной трибосистеме

4 Установлен нелинейный характер распределения I емпературы по глубине контртела, что отражает сложную нелинейную зависимость физико-механических свойств контактирующих тел от температуры

5 Разработана новая методика прогнозирования износостойкости ПКМ, по экспериментальным значениям коэффициента трения, которая может применяться для выбора оптимального состава наполнителя ПКМ для металлополимерных узлов трения

6 Методом рентг еноструктурного анализа установлено, что улучшение триботехнических характеристик полимерных композиционных материалов на основе ПТФЭ связано с изменением степени кристалличности и межслоевого расстояния в надмолекулярной структуре полимерной матрицы при введении в качестве наполнителя СКГ различной концентрации

7 Разработаны математические модели термодинамических процессов (распределения температуры, тепловых потоков) в трибосистеме с учетом влияния теилофизических и триботехнических свойств материалов трибосистемы и режимов механического нагружения

8 Разработаны рекомендации по проектированию металлополимерных герметизирующих устройств и оценки их работоспособности на этапе проектирования

Основные положении диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Машков, Ю К Тепловые эффекты в металлополимерных трибосистемах / ЮК Машков, A.C. Рубан, НИ Дорожкина //Образование через науку Тезисы докладов Международной конференции Москва,2005г -Москва МП У им Н Э Баумана,2005 С 650

2 Рубан, А С Исследование моделирование тепловых процессов в металлополимерных трибосистемах / А.С Рубан // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений' Материалы I Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, 24-26мая 2006г Книга 3- Омск СибАДИ,2006 С 116-123

3 Овчар, ЗН Моделирование тепловых полей в металлополимерных трибосистемах / 3 Н Овчар, A.C. Рубан //Славяптрибо7а Теоретические и прикладные новшества и инновации обеспечения качества и конкурентноспособности инфраструктуры сквозной логистической поддержки трибообъектов и их производства (с участием молодых ученых, аспирантов и студентов) Материалы международной - практической школы-конференции 1ом2 -Рыбинск РГАТА,2006 С 144-151

4 Рубан, АС Исследование тепловых процессов в металлополимерных трибосистемах / A.C. Рубан, В А Егорова //Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов/ Омск СибАДИ -2007-Вып 4 С 258-263

5 Машков, Ю К Исследование и моделирование тепловых процессов в металлополимерной трибосистеме / Ю К Машков, Ь1 Грязнов, A.C. Рубан // Сборник трудов международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы трибологии", июнь 2007г Том 1 -Москва Машиностроение, 2007 С 315-323

6 Рубан, А С Разработка математическом модели термоупругого напряженно-деформированного состояния элементов металлополимерных герметизирующих устройств/ A.C. Рубан // Межвузовскии сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов/ Омск СибАДИ-2008 -Выи 5 С 252-264

7 Мамаев, О А Исследование тепловых процессов и триботехнических свойств несмазываемых металлополимерных трибосистем/ О А Мамаев, Ю К Машков, А С. Рубан //Грение и смазка в машинах и механизмах -2008 -№4 -с 3-6

Соискатель

А С Рубан

Подписано в печать 06 08 2008 Заказ № 96 Формат 60x90/16 Уел печ л 1 Тираж 100 экз ПЦ издательства СибАДИ 644099, Омск, ул П Некрасова, 10

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1.АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ И МЕТАЛЛОПО

ЛИМЕРНЫХ ТРИБОСИСТЕМ.

1.1 .Условия работы и конструктивные особенности металлополимерных трибосистем типа радиальных уплотнений.

1.2. Режимы трения и влияние условий эксплуатации на трение и генерацию теплоты.

1.2.1. Режимы трения и влияние эксплуатационных факторов.

1.2.2. Влияние контактного давления и температуры на трение и генерацию теплоты.

1.3. Свойства материалов металлополимерных трибосистем.

1.3.1.Свойства полимерных материалов.

1.3.2. Свойства металлических материалов.

1.4.Теплофизические свойства полимеров и ПКМ на основе ПТФЭ.

1.4.1. Тепловое расширение.

1.4.2. Теплопроводность.

1.4.3. Теплоемкость.

1.4.4. Влияние вида и концентрации наполнителя на теплофизические свойства ПКМ.

1.5. Выводы о состоянии проблемы и задачи исследования.

1.5.1.Выводы о научно-техническом состоянии рассматриваемой проблемы.

1.5.2. Задачи исследования.

ГЛАВА 2.ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПКМ И ТРИБОССТЕМ. .56 2.1. Объект исследования.

2.2. Аналитические методы определения температуры и температурного поля в трибосистемах.

2.3. Методы экспериментального исследования теплофизических свойств композиционных материалов.

2.4. Исследование механических и триботехнических свойств материалов металлополимерных пар трения.

2.4.1. Методика исследования физико-механических свойств.

2.4.2. Стенд и методика исследования триботехнических свойств

2.5. Установка и методика исследования тепловых процессов.

2.6. Методика исследования совместного влияния концентрации наполнителя и контактного давления на температуру трения и износ образцов.

2.7. Методы исследования структуры ПКМ.

ГЛАВА 3.ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПТФЭ.

3.1. Влияние концентрации наполнителя и контактного давления на механические и триботехнические свойства ПКМ.

3.2. Исследование совместного влияния концентрации наполнителя и контактного давления на распределение температуры.

3.2.1. Экспериментальное исследование распределения температуры трения.

3.2.2. Теоретическое исследование распределения температуры.

3.3. Влияние концентрации наполнителя и контактного давления на характеристики триботехнических свойств и температуру в зоне трения.

3.4. Методика прогнозирования износостойкости ПКМ на этапе разработки композиционного материала для металлополимерного узла трения.

3.5. Влияние концентрации наполнителя на фазовый состав и структуру ПКМ.

3.6. Выводы

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРО

ЦЕССОВ В МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ ТРИБОСИСТЕМАХ.

4.1.Термодинамический подход в описании механизма трения и изнашивания.

4.2.Расчет контактного давления.

4.3.Моделирование тепловых процессов в металлополимерной паре трения радиального ГУ.

4.4.Рекомедации по методике проектирования металлополимерных ГУ.

4.5. Стендовые испытания.

4.6.Вывод ы.

Проблема обеспечения высокой степени герметичности подвижно сопряженных поверхностей деталей машин относится к одной из сложных научно-технических задач трибологии, материаловедения и герметологии. Значительные трудности, возникающие при разработке теории герметизации и уп-лотнительной техники, связаны с необходимостью решения комплексных задач на стыке нескольких наук: физики, химии, материаловедения, трибологии. Механизм герметизации подвижных сопряжений обусловлен не только механическим взаимодействием контактирующих поверхностей, но и процессами трения и изнашивания материалов в зоне контакта, а также физико-химическими превращениями материалов в процессе эксплуатации в различных средах.

В процессе развития уплотнительной техники и триботехники создано большое количество конструкций различных герметизирующих устройств, определены пути и методы повышения их качества и надежности [38,39]. Для герметизации сопряженных цилиндрических поверхностей вращательного движения применяют уплотнения различных типов: эластомерные (резиновые) манжеты радиальные, эластомерные манжеты торцовые, торцовые механические уплотнения, пластмассовые кольцовые уплотнения. Выбор типа уплотнения зависит от требований к надежности, долговечности и герметичности [24]. При этом следует иметь в виду, что при обеспечении высокой степени герметичности ухудшаются условия смазки рабочей кромки уп-лотнительного элемента, увеличивается работа трения и температура, особенно при высоких значениях рабочего давления и скорости скольжения и как следствие возрастает интенсивность изнашивания уплотняющих элементов. Названные обстоятельства существенно усложняют задачу обеспечения заданного ресурса и безотказности работы, поскольку работоспособность ГУ в определяющей степени зависит от работоспособности уплотняющего элемента и, в первую очередь, от физико-механических и триботехнических свойств материала уплотняющего элемента. Успешное решение названной проблемы, определяющей реальные возможности повышения технического уровня и эффективности эксплуатации технических систем, относится к числу актуальных задач трибологии и машиностроения.

Анализ исследований в области трибологии и трибоматериаловедения показывает, что общими во всех случаях фрикционного взаимодействия являются одновременно происходящие процессы структурных изменений и фазовых превращений в поверхностном слое трущихся деталей, рассеяния (диссипации) механической энергии и превращение ее во внутреннюю энергию микрочастиц элементов трибосистемы, с увеличением плотности внутренней энергии и температуры.

Уникальные физико-химические и антифрикционные свойства политетрафторэтилена (ГТТФЭ) позволяют считать его лучшим материалом для полимерной основы композиционных материалов триботехнического назначения. Введение в ПТФЭ различных наполнителей-модификаторов: волокнистых, дисперсных, углеродных, металлических и др. позволяет существенно повысить износостойкость и управлять физико-механическими свойствами получаемого полимерного композиционного материала (ПКМ).

Установлено, что изменение свойств наполненных полимеров связано с эволюцией их структурной организации на молекулярном и надмолекулярном уровнях, выражающееся в изменении фазового состава, молекулярной подвижности сегментов и цепей макромолекул, изменении параметров и типа надмолекулярной структуры. В последние десятилетия накоплен значительный экспериментальный материал, отражающий влияние вида и параметров надмолекулярной структуры на физико-механические и триботехни-ческие свойства многокомпонентных систем на основе ПТФЭ, содержащих волокнистые и дисперсные наполнители-модификаторы [58,59]. Комплексные исследования структурно-фазового состояния наполненного и чистого ПТФЭ методами рентгеноструктурного, электронномикроскопического, термографического анализов, а также исследование теплофизических и триботехнических свойств позволили изучить закономерности и механизмы влияния отдельных и комплексных наполнителей на процессы модифицирования структуры, изменения физико-механических и триботехнических свойств ПТФЭ [46,59,78,80].

При определенных условиях фрикционного взаимодействия (нагрузка, скорость скольжения, температура) в зоне трения активация и трибодеструк-ция полимера могут приводить к образованию фрагментов макромолекул, обладающих достаточной подвижностью, способных к определенной ориентации в нанометровых поверхностных слоях и обеспечивающих формирование упорядоченных слоистых трибоструктур. Названные процессы способствуют значительному снижению силы трения, температуры трения и повышению износостойкости модифицированного ПТФЭ.

Представляет интерес изучение влияния ультрадисперсных наполнителей на теплофизические процессы с целью выявления возможностей дальнейшего улучшения триботехнических свойств наполненного ПТФЭ (ПКМ) и его применения для повышения износостойкости уплотнительных элементов герметизирующих устройств. Решению этой задачи посвящена настоящая диссертационная работа.

Результаты выполненной работы изложены в настоящей диссертации, содержащей введение, четыре раздела, общие выводы и приложения. В первом разделе представлен анализ теоретических и экспериментальных исследований условий работы, физико-механических и триботехнических свойств материалов металлополимерных трибосистем и методов повышения триботехнических свойств материалов.

Второй раздел посвящен описанию выбранных методов и средств экспериментального исследования свойств композиционных и модифицированных материалов, разработке методики и установки для исследования температурного распределения и износостойкости металлополимерных пар трения.

В третьем разделе рассмотрены результаты исследования механических и триботехнических свойств композиционных материалов, исследования распределения температуры и тепловых потоков в металлополимерных три-босистемах.

В четвертом разделе изложены результаты анализа режима работы, включая тепловой, и моделирования тепловых процессов в трибосистеме.

На защиту выносятся следующие научные положения и результаты диссертационной работы:

1. Методики и специальная установка исследования распределения температуры в металлополимерной трибосистеме и триботехнических свойств ПКМ.

2. Уравнения регрессии, отражающие зависимость температуры, скорости изнашивания и коэффициента трения от контактного давления и концентрации наполнителя-модификатора.

3. Методика расчета скорости изнашивания (износостойкости) ПКМ на основе экспериментальной оценки значений коэффициента трения.

Закономерности влияния концентрации ультрадисперсного наполнителя-модификатора на параметры надмолекулярной структуры полимерного композиционного материала на основе ПТФЭ.

5.Математические модели термодинамических процессов распределения температуры и тепловых потоков в трибосистеме, учитывающие влияние теплофизических и триботехнических свойств материалов металлополимерной трибосистемы и режимов механического нагружения.

Основные результаты докладывались и обсуждались на 4 международных научно-технических конференциях: Международная конференция "Образование через науку.", Москва, 2005г. ; I Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, 24-26мая 2006г."Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений", Омск, 2006г.; Международная- практической школа-конференция "Славянтрибо7а. Теоретические и прикладные новшества и инновации обеспечения качества и конкурентноспособности инфраструктуры сквозной логистической поддержки трибообъектов и их производства", Рыбинск, 2006г.; Международная научно- практическая конференция: "Актуальные проблемы трибологии", Самара, 2007г.

В полном объеме работа докладывалась и получила одобрение на расширенном заседании кафедры "Физика" Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Анализ конструкций и условий эксплуатации металлополимерных герметизирующих устройств показал, что в процессе фрикционного взаимодействия на механические и триботехнические свойства полимерных композиционных материалов существенное влияние оказывает температура.

2. Получены экспериментальные зависимости механических и триботехнических свойств металлополимерной трибосистемы от контактного давления и концентрации компонентов-модификаторов; установлено, что общей закономерностью для всех концентраций наполнителя является снижение предела прочности и рост модуля упругости ПКМ при увеличении концентрации наполнителя, с повышением контактного давления температура в зоне контакта возрастает, при этом наблюдается уменьшение коэффициента трения и увеличение скорости изнашивания.

3. Разработана методика и специальная установка для исследования триботехнических свойств ПКМ и распределения температуры в металлополимерной трибосистеме.

4. Установлен нелинейный характер распределения температуры по глубине контртела, что отражает сложную нелинейную зависимость физико-механических свойств контактирующих тел от температуры.

5. Разработана новая методика прогнозирования износостойкости ПКМ, по экспериментальным значениям коэффициента трения, которая может применяться для выбора оптимального состава наполнителя ПКМ для металлополимерных узлов трения.

6. Методом рентгеноструктурного анализа установлено, что улучшение триботехнических характеристик полимерных композиционных материалов на основе ПТФЭ связано с изменением степени кристалличности и межслоевого расстояния в надмолекулярной структуре полимерной матрицы при введении в качестве наполнителя СКГ различной концентрации.

7. Разработаны математические модели термодинамических процессов распределения температуры, тепловых потоков) в трибосистеме с учетом влияния теплофизических и триботехнических свойств материалов трибо-системы и режимов механического нагружения, позволяющие оценить работоспособность ГУ.

8. Разработаны рекомендации по проектированию металлополимерных герметизирующих устройств и оценки их работоспособности на этапе проектирования.

1. Айнбиндер С. Б, Износостойкость эпоксидных композиций, наполненных полиэтиленом высокой плотности/ С.Б. Айнбиндер, А .Я. Логинова // Трение и износ. - 1982,-т.З № 1.-е. 26-32.

2. Аронова Т.А. Экспериментальное исследование физико-механических свойств композиционных материалов на основе политетрафторэтилена./ Т.А. Аронова, Ю.К. Машков, В.И. Суриков и др. // Механика композиционных материалов.- 1983.- №5.-с. 928-930.

3. Баранов Г.И. Структурно-фазовые превращения в наполненном ПТФЭ при трении / Г.И. Баранов, Л.Ф. Калистратова, Ю.К. Машков, Л.Н. Поцелуева // Пластмассы.-1990.- № 2.- с. 40-44.

4. Белый В.А.Трение и износ материалов на основе полимеров./ В.А. Белый. -Минск: Наука и техника. 1976.-340с.

5. Бершадский Л.И. Трение как термомеханический феномен //ДАН УССР, сер. А. -1977.- № 6. с.186-190.

6. Бершадский Л.И. Самоорганизация и надежность трибосистем / Л.И. Бершадский Киев:Об-во «Знание» УССР. 1981. - 35с.

7. Богданович П.Н. Методы регистрации температуры при трении и механической обработке твердых тел (обзор)/ П.Н. Богданович, Д.В. Ткачук, В.М. Белов// Трение и износ.-2006.- т. 27, № 4- с.444-456.

8. Боли Б. Теория температурных напряжений./ Б. Боли, Дж. Уэйнер.-Москва:Мир. 1964.- 432с.

9. Бородачев Н.М. Пространственная задача с учетом тепловыделения при трении скольжения/ Н.М. Бородачев, Г.П. Тариков // Трение и износ,- 2003.- т.24., №2.- с. 153- 160.

10. Браун Э.Д. Моделирование трения и изнашивания в машинах./ Э.Д. Браун., Ю.А.Евдокимов, А.В. Чичинадзе -М.: Машиностроение. 1982.- 190с.

11. Виноградов А.В. Ультрадисперсные тугоплавкие соединения -структурно-активные наполнители для ПТФЭ/ А.В. Виноградов, О.А. Андрианова и др. // Механика композиционных материалов.-1991. № 3. -с. 530-537.

12. Гаркунов Д.Н. Триботехника/ Д.Н.Гаркунов М.: Машиностроение. 1985.-424с.

13. Гинзбург А.Г. Комплексная оценка рабочих характеристик фрикционных тормозов на стадии проектирования. Задачи нестационарного трения в машинах, приборах и аппаратах./ А.Г. Гинзбург, А.В. Чичинадзе -М:Наука. 1978.- с. 10-42.

14. ГолубевА.Н. Торцовые уплотнения вращающихся валов./ А.Н. Голубев. М.: Машиностроение. 1974.-121с.

15. Гордон А. Н. Точность контактных методов измерения температуры./ А.Н. Гордон М.: Машиностроение. 1976.

16. Горюнов В. М. К вопросу об экспериментальном определении температуры поверхности трения при высокоскоростном скольжении / В.М. Горюнов, М.М. Максимов, Ю.М.Пискунов// Трение и износ. 1984.-т.5, № 1.-е. 149-152.

17. Гурский Б.Э. Тепловая задача трения и ее развитие. Часть1. Модель Блока и ее совершенствование./ Б.Э. Гурский, А.В. Чичинадзе // Трение и износ.- 2007.- т.28., №3.-с.311- 324.

18. Гурский Б.Э. Тепловая задача трения и ее развитие. Часть2. Роль тепловых явлений в разрушении зубчатых колес цилиндрических эволь-вентных передач/ Б.Э. Гурский, А.В. Чичинадзе // Трение и износ.- 2007.-т.28., №4.-с.418- 426.

19. Гуськов В. И. Термопарные приемники для определения фрикционной температуры/ В.И. Гуськов // Вестник машиностроения. — 1974.-№ 4.-с. 40-43.

20. Даниелян А. М. Теплота и износ инструментов в процессе резания металлов./ A.M. Даниелян -М.: Машиностроение. 1964.

21. Евдокимов Ю.А. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа/ Ю.А. Евдокимов, В.И. Колесников, А.И. Тетерин.-М:Наука. 1980.-228с.

22. Евтушенко А. Тепловая задача трения при торможении тела с покрытием/ А. Евтушенко, С. Матысяк, М. Куцей // Трение и износ.- 2005,-т.26., №2.- с.151- 158.

23. Елагина О.Ю. Исследование температуры зон трения при абразивном изнашивании/ О.Ю. Елагина, А.В. Коновалов, К.А.Зинченко // Трение и смазка в машинах и механизмах.-2008,- № 2.- с.3-6.

24. Ереско С.П. Математическое моделирование, автоматизация проектирования и конструирование уплотнений подвижных соединений механических систем: Монография/С.П. Ереско М.: Изд-во ИАП РАН.2003.-156с.

25. Жарин A.JI. Разработка оболочек баз данных по триботехническим свойствам полимерных композитов, металлам и методам их поверхностной модификации/ A.J1. Жарин, С.М. Захаров, О.В. Холодилов, А.В. Белый/Ярение и износ.- 1994,- т.15., №3.- с.482- 158.

26. Жаров И.А. Расчет средних поверхностных температур системы "колодки колесо - рельс"/ И.А.Жаров, И.Н. Воронин // Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин. Т1.- М.: Машиностроение,2003.-с.164-168.

27. Зиненко С. А. Определение температуры в зоне контакта двух металлов в процессе трения посредством измерения термоэлектронной эмиссии / С.А. Зиненко, С.С.Карапетян, А.А. Силин // Трение и износ. 1982-т.З, № 3,- с.517-523.

28. Зиненко С.А. Измерительная система для оценки температуры твердых кристаллических тел в зоне их контакта в процессе трения/ С.А. Зиненко, С.С.Карапетян, А.А.Силин//Трение и износ.-1982.-т.3,№4-с.649-654.

29. Исаченко В.П. Теплопередача/ В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. Москва: Энергоиздат. 1981.-416с.

30. Истомин Н.П. Антифрикционные свойства композиционных материалов на основе фторполимеров./ Н.П. Истомин, А.П. Семенов. М.: Наука. 1981.-146с.

31. Калистратова Л.Ф. Высокотемпературные рентгенографические исследования композиционных материалов на основе политетрафторэтилена./ Л.Ф. Калистратова, Ю.К. Машков, Э.М. Ярош М.: Деп. в ВИНИТИ №4547-В88, 1988,- 15с.

32. Карагусов И.Х. Результаты испытаний материалов на основе фторо-пласта-4.// И.Х. Карагусов, Г.Н. Борзенков /В кн. Повышение износостойкости и срока службы машин.- Киев: УкрНИИНТИ, 1970.- вып.4- с. 62 66.

33. Кацнельсон М.Ю. Пластические массы: Справочник, 3-е изд./ М.Ю. Кацнельсон, Г.А. Бадаев -Л.: Химия. 1978.

34. Кеглин Б. Г. Повышение точности измерения температуры трения термопарами/ Б.Г. Кеглин, Б.И. Храпов // Заводская лаборатория. 1964.-№ 8.- с.968-969.

35. Колесников В. И. Теплофизические процессы в металлополимерных трибосистемах./ В.И. Колесников — М.: Наука.2003.-292с.

36. Кондаков Л.А. Рабочие жидкости и уплотнения гидравлических систем. / Л.А. Кондаков. М.: Машиностроение. 1982.- 216 с.

37. Кондаков Л.А. Уплотнения и уплотнительная техника. Справочник./ Л.А.Кондаков, А.И. Голубев и др.- М.: Машиностроение. 1994.-448с.

38. Конкин А.А. Углеродные и другие жаростойкие материалы. / А.А. Конкин. -М.: Химия. 1974.-275с.

39. Конструкционные пластмассы. Свойства и применение: Пер. с чешского М.: Машиностроение. 1980. - 336с.

40. Коровчинскпй М.В. Асимметричный термоупругий контакт при тепловыделении от трения. Задачи нестандартного трения в машинах, приборах и аппаратах./М.В. Коровчинский,- М.: Наука. 1978.-с.54-63.

41. Коршак В.В. О некоторых проблемах создания новых антифрикционных пластмасс./ В.В. Коршак, И.А. Грибова // Трение и износ.-1980. -т.1,№1. с.30-44.

42. Костецкий Б.Н. Структуро-энергетическая приспосабливаемость материалов при трении./ Б.Н. Костецкий// Трение и износ.-1985.-№2-с.201-212.

43. Крагельский И.В. Трение и износ./ И.В. Крагельский-М. Машиностроение. 1968.-480с.

44. Краснов А.П. Химическое строение полимеров и трибохимические превращения в полимерах и наполненных системах./ А.П. Краснов, И.А. Грибова, А.Н. Чумаевская //Трение и износ. -1997-Т.18, №2-с.258-279.

45. Кропотин О.В. Структура и вязкоупругие свойства армированного углеродным волокном политетрафторэтилена/ О.В. Кропотин, В.И. Суриков, Л.Ф. Калистратова//Материаловедение.-1997.-№4.-с. 19-21.

46. Крюков А. Д. Тепловой расчет трансмиссий транспортных машин./ А.Д. Крюков,- М.: Машгиз. 1961.- 274с.

47. Кутьков А.А. Исследования в области трения и износа./ А.А. Куть-ков // В сб. Трение, износ и смазка. Труды Новочеркасского политехи, ин-та. Новочеркасск,!974.-с.3-8.

48. Лавендел Э.Э. Расчет резинотехнических изделий./ Э.Э. Ла-вендел -М.: Машиностроение.-1976.

49. Липатов Ю.С. Рентгеновские методы изучения полимерных систем./ Ю.С. Липатов, В.В. Шилов и др. -Киев.: Наукова дум-ка.1982.-296с.

50. Люкшин Б.А. Опыт прочностного конструирования наполненной полимерной композиции/ Б.А. Люкшин, Л.А. Алексеев, В.В. Гузеев и др.// Физическая мезомеханика.-2000.-т.3,№ l-c.59-66.

51. Майер Э. Торцовые уплотнения: Пер. с нем/ Э.Майер. -М.: Машиностроение. 1978.- 288с.

52. Малевич A.M. Триботехнические характеристики политетрафторэтилена, модифицированного кластерами синтетического углерода / A.M. Малевич, Е.В. Овчинников, Ю.С. Битко, В.А. Струк // Трение и износ.-1998.- т. 19, № 3.- с. 366-360.

53. Марков А.А. Изменение работы выхода электрона при трении./ А.А. Марков//В сб.:Электрические явления при трении, резании и смазке твердых тел.- М.: Наука, 1983,- с. 28-34

54. Мартынов М.А.Рентгенография полимеров./ М.А. Мартынов, К.А. Вылегжанина-М.:Химия. 1972.-94с.

55. Машков Ю.К. Трибофизика и свойства наполненного фторопласта./ Ю.К. Машков Омск: Изд-во ОмГТУ. 1997.- 192с.

56. Машков Ю.К. Влияние температуры на структуру и триботехнические свойства наполненного политетрафторэтилена / Ю.К. Машков // Трение и износ.-1997.-т. 18, № 1,-с. 108-113.

57. Машков Ю.К. Влияние газовой среды на антифрикционные свойства композиционных материалов на основе фторопласта-4./ Ю.К.Машков, Н.Н. Сухарина, JI.M. Гадиева и др.//Вестник машиностроения.- 1987.-№2. -с.40-42.

58. Машков Ю.К. К проблеме повышения износостойкости несмазы-ваемых металлополимерных пар трения./ Ю.К. Машков // В кн. Долговечность трущихся деталей машин.- М.: Машиностроение, 1988, вып.З. -с. 158-176.

59. Машков Ю.К. Трибология конструкционных материалов./ Ю.К. Машков -ОмскЮмГТУ. 1999.- 304с.

60. Машков Ю.К. Структура и износостойкость модифицированного политетрафторэтилена./ Ю.К. Машков, Л.Ф. Калистратова, З.Н. Овчар -Омск: Изд-во ОмГТУ. 1998.-144 с.

61. Машков Ю.К. Модификация структуры и свойств композиционных материалов на основе политетрафторэтилена: Монография./ Ю.К. Машков, В.И. Суриков, Л.Ф. Калистратова, О.А. Мамаев. Омск: Изд-во Сиб АДИ.2005.-170с.

62. Машков Ю.К. Композиционные материалы на основе политетрафторэтилена. Структурная модификация./ Ю.К. Машков, В.И. Суриков, Л.Ф. Калистратова, О.А. Мамаев. М. :Машиностроение.2005. - 240с.

63. Машков Ю.К. Полимерные композиционные материалы в триботехнике./ Ю.К. Машков, З.Н.Овчар, М.Ю. Байбарацкая, О.А. Мамаев. -М: Недра.2004-262с.

64. Машков Ю.К. Влияние межфазного слоя на теплоемкость и износостойкость наполненного ПТФЭ. / Ю.К. Машков, Вал.И. Суриков, Вад.И. Суриков, И.А.Кузнецов// Трение и износ.-1998.- т. 19, № 4.- с.487-492.

65. Машков Ю.К. Термодинамический подход к моделированию металлополимерных трибосистем/ Ю.К. Машков// Трение и износ-1998.- т. 19, № 4.- с.431-439.

66. Машков Ю.К. Повышение износостойкости наполненного политетрафторэтилена путем оптимизации содержания наполнителей / Ю.К. Машков, JI.M. Гадиева, Л.Ф. Калистратова и др.// Трение и износ.-1988.-т. 9, № 4.- с. 606-616.

67. Машков Ю.К. Структурная модификация политетрафторэтилена скрытокристаллическим графитом/ Ю.К. Машков, О.В. Кропо-тин, В.И. Суриков, В.А. Егорова, М.А. Зверев //Физическая мезоме-ханика.- 2007.- т. 10., №6.- с. 109- 114.

68. Мерзляков А.А. Термоупругое напряженно-деформированное состояние комбинированного уплотнения типа кольцо-кольцо. / А.А. Мерзляков, Ю.К. Машков //Трение и износ.-1996.-т. 17, № 5- с. 616-620.

69. Мерзляков А.А. Моделирование теплового режима в металлополи-мерной трибосистеме поршневое кольцо-цилиндр/ А.А. Мерзляков, Ю.К. Машков//Трение и износ.-1990.- т. 11, № 3.- с. 441-446.

70. Миркин Л.И. Справочник по рентгенографическому анализу./ Л.И. Миркин -М.: Гос. изд-во физ.-мат.лит.1961.-863с.

71. Молохов И.Д. Физические явления в ультрадисперсных средах./ И.Д. Молохов, Л.И. Тоусов и др. -М.: Энергоатомиздат. 1984.-115с.

72. Новые химические волокна технического назначения./ Под ред. B.C. Смирнова, Е.К. Перепелкина, Л.И. Фридмана.- Л.: Химия. 1973. 245 с.

73. Носко А. Л. Исследование температуры поверхности трения пары металл фрикционный асбополимерный материал термопарами различных типов/ А.Л. Носко, A.M. Ромашко, В.Д.Кожемякина //Трение и износ. -1982 -т.З, № 6.-С.1086-1093.

74. Охлопкова А.А. Особенности трибохимических процессов в наполненном политетрафторэтилене / А.А. Охлопкова, А.В. Виноградов и др. //Трение и износ.-1997- т. 18, № 1-е. 114-120.

75. Охлопкова А.А. Использование природного цеолита для повышения триботехнических характеристик политетрафторэтилена/ А.А. Охлопкова //Трение и износ.-1999,- т. 20, № 2.- с. 228-232.

76. Охлопкова А.А. Фторполимерные композиты триботехнического назначения / А.А. Охлопкова, П.Н. Петрова, О.В. Гоголева, A.J1. Федоров //Трение и износ.-2007.- т. 28, № 6,- с. 627-634.

77. Паншин Ю.А. Фторопласты./ Ю.А. Паншин, С.Г. Малкевич, Ц.С. Дунаевская. JL: Химия. 1978.-232с.

78. Погосян А.К. Трение и износ наполненных полимерных материалов./ А.К. Погосян. М.: Наука. 1977.-139с.

79. Польцер Г. Основы трения и изнашивания./ Г. Польцер, Ф. Майс-нер. -М.: Машиностроение. 1984.-264с.

80. Польцер Г. Внешнее трение твердых тел, диссипативные структуры и самоорганизация/ Г. Польцер, В. Эвелинг, А. Фирковский // Трение и износ.-1988.- т. 9,№ 1.- с. 12-18.

81. Промышленные полимерные композиционные материалы./ Под ред. М. Ричардсона. Пер. с англ.- М.: Химия. 1980. 471 с.

82. Ровинский Д.Я. Оценка возможности применения пироэлектрического радиометра ПУИР-1 для определения температуры трущихся поверхностей/ Д.Я. Ровинский, И.М. Федорченко, Л.С. Кременчугский // Трение и износ. 1984.-T.5, № 4.-е. 622-628.

83. Семенов А.П. Металлофторпластовые подшипники./ А.П. Семенов, Ю.Э. Савинский.- М.Машиностроение. 1976. -192 с.

84. Сиренко Г.А. Антифрикционные термостойкие полимеры./ Г.А.Си-ренко, В.П. Свидерский, В.Д. Герасимов, В.З.Никонова Киев.: Техника. 1978. -246с.

85. Сладкое А.З. Применение термоиндикаторов плавления для оценки температуры трения/ А.З. Сладкое // Заводская лаборатория. 1972. -№ 2.- с.25-29.

86. Солнцев Ю.П. Материалы в криогенной технике: Справочник./ Ю.П.Солнцев, Г.А. Степанов. -Л.Машиностроение. 1982.-312с.

87. Старостин Н.П.Расчет нестационарного теплового поля в паре трения "диск колодка" при малых коэффициентах перекрытия / Н.П. Старостин, А.А. Кондаков//Трение и износ.- 2003.- т.24., №3.- с.260- 265.

88. Старченко Ю. П. Особенности протекания тепловых явлений при трении стальных поверхностей/ Ю.П. Старченко, В.М. Мовчун, А.В. Ми-лецкий // Трение и износ. -1989- т.10, № 2-С.262-270.

89. Стукач А.В. Взаимосвязь триботехнических и тепловых характеристик для наполненного полиамида./ А.В. Стукач, О.Ф. Кириенко, Ю.А Фадин //Трение и износ.-2004.- т. 25, № 5.- с. 539-541.

90. Тимошенко С.П. Теория упругости./ С.П. Тимошенко, Дж. Гудьев Москва: Наука. 1979.-612с.

91. Трение, изнашивание и смазка: Справочник в 2-х кн. Кн.1/ Под. ред.И.В. Крагельского, В.В. Алисина М.: Машиностроение. 1978.-400с.

92. Федоров В.В. Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел. Ташкент: ФАН УзССР. 1979.- 168с.

93. Федоров А.А. Моделирование тепловых вспышек при трении/ А.А. Федоров, Д.О. Бытев //Сборник докладов международного конгресса."Механика и трибология транспортных систем-2003г."Т2.-Ростов-на-Дону,2003.-с.330-33 5.

94. Фторполимеры./ Под ред. JI.A. Уолла. Пер. с англ. под ред. И.Л. Клунянцаи, В.А. Пономаренко.- М.: Мир. 1975. 448с.

95. Черский И.Н. Износостойкость самосмазывающихся полимерных материалов в условиях естественного холода./ И.Н.Черский //Тезисы семинара. Абразивное изнашивание деталей машин и их материалов при низких температурах.- Красноярск, 1974.- с. 17 19.

96. Чичинадзе А.В. Температурное поле в дисковом тормозе / А.В. Чичинадзе // Трение и износ в машинах.- 1962,- №15.- с.З 21.

97. Чичинадзе А.В. Тепловая динамика внешнего трения./ А.В. Чичинадзе -М.: Наука. 1967. 272 с.

98. Чичинадзе А.В. Диаграммы переходов и экранирующее действие смазочного слоя/ А.В. Чичинадзе, И.А. Буяновский, Б.Э.Гурский // Трение и износ.- 2002,- т.23., №3. -с.334- 341.

99. Щедров В. С. Температура на скользящем контакте / В.С.Щедров //Трение и износ в машинах.- 1955.- Вып. 10. -с. 155 -196.

100. Щедров B.C. О коэффициенте взаимного перекрыгия/ B.C. Щедров, А.В. Чичинадзе // Повышение эффективности тормозных устройств. Свойства фрикционных материалов.- М.:Изд-во АН СССР, 1959. с. 180-183.

101. Янковская Л.В. Анализ работы ленточного тормоза на основе динамики тормозного контакта/ Янковская Л.В. //Трение и износ в машинах.-1950.- Вып. 6. -с. 85-96.

102. Об.Янковская Л.В. Основные физические процессы на тормозном контакте/Л.В.Янковская//Техническая физика.-1950.-т.20.вып.4.-с.412-419.

103. Патент РФ №2047799, МКИ F 16 J 15/32. Герметизирующее устройство/Ю.К.Машков-Опубл. 10.11.1995,Бюл.№31.

104. Патент РФ №2265767, МКИ F 16 J 15/32.Герметизирующее устройство/ Ю.К. Машков, О.А.Мамаев, В.Р. Эдигаров-Опубл.Ю.12.2005, Бюл. № 34.

105. Патент РФ №2285172, МКИ F 16 J 15/32. Герметизирующее устройство/Ю.К. Машков, З.Н.Овчар-Опубл.10.10.2006,Бюл.№28.

106. Патент РФ №2269046, МКИ F 16 J15/32. Герметизирующее устройство/ Ю.К. Машков, О.А. Мамаев, М.Ю. Байбарацкая, B.C. Зябликов-0публ.27.01.2006,Бюл.№03.