автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Управление процессами контактного взаимодействия элементов трибосопряжений машин и технологических систем путем применения активных сред

На правах рукописи

ПЕТРОВ Владимир Маркович

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЙ МАШИН И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ АКТИВНЫХ СРЕД

Специальность 05.02.04 - Трение и износ в машинах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский Институт Машиностроения»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Вейц Владимир Львович.

Официальные онпоненты:доктор технических наук, профессор Буше Николай Александрович, доктор технических наук, профессор Погодаев Леонгард Иванович; доктор технических наук Фадин Юрий Александрович.

Ведущая ор1 анизация: Федеральное Государственное Унитарное Предприятие

Центральный Научно Исследова1ельский Институт Технологии Судостроения

ФГУП ЦНИИ ТС (г Санкт - Петербург).

Защита состоится 18 января 2005 года в 1400 на заседании диссертационного совета Д 212. 229 19 в ГОУ ВПО «Санкт - Петербургский Государственный Политехнический Университет» (ГОУ «СПбГПУ»),

по адресу 195251, г. Санкт-Петербург, ул Политехническая, д 29 в ауд №_

С диссертацией можно ознакомится в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «СПбГПУ»

Автореферат разослан 18 декабря 2004 г

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, '

профессор 1>у ^--Востров В.Н.

г^и гиь ш

\ТЬ0 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Основная направленность разрабатываемой в диссер1ации проблемы заключается в необходимости обеспечении требуемой надежности трибосопряже-ний энергетических и транспортных машин в течении межремонтного срока их эксплуатации, а также усюйчивости процесса механической обработки заготовок из разных консфук-ционных материалов с заданной производительностью, требуемым качеством обработанных поверхностей и гарантированным периодом стойкости режущего инсгрумента.

Анализ результатов современных исследований, связанных с построением моделей процессов трения при эксплуатации механизма в режимах трения с отсутствием смазочного материала в зоне трения, ограниченным количеством смазочного материала в виде пленок, а также при механической обрабоше материалов, не позволяют с достаточной полнотой отобразить указанные процессы трения. Основным недостатком существующих моделей, описывающих процессы трения, является рассмотрение процесса с позиции квазистатической теории Поэтому применение комплексного динамического подхода позволит существенно расширить возможности технических расчетов и в сочетании с эмпирически полученными коэффициентами на основе стендовых и натурных испытаний, с использованием вычислительных средств создать информативные работоспособные модели процесса трения.

Проблема осуществления управляемого трения и износа элементов трибосопряжений машин и технологических систем в настоящее время решается различными способами созданием специальных конструкционных материалов; модификацией поверхностного слоя; изменением характеристик смазочной среды посредствам добавления антифрикционных препаратов и ПАВ, применением специальных инженерных решений и пр Однако применением каждого из указанных способов решаются, как правило, частные задачи. Необходимо разработать комплексный подход, охватывающий все этапы, начиная с проектирования, изготовления и эксплуатации узла трения, с учетом его работоспособности, надежности и ресурса.

Целью диссертационной работы. Основной целью исследований является повышение эффективности работы трибосопряжений за счет создание комплекса динамических моделей в качестве основы для расчета и управления параметрами процессов трения и износа, определяющих работоспособность трибосопряжения, посредством учета активных сред на этапах проектирования, изготовления и эксплуатации элементов узла трения

Достижение поставленной цели обеспечено решением следующих частных задач.

- обоснование и выбор критериев, определяющих динамические характеристики трибосопряжения при наличии активных сред;

- построения математических моделей трибосопряжений в качестве основы для решения задачи оптимизации динамичаоких параметров-качеетва;

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ | БИБЛИОТЕКА I С Петербург 4 |

о» ю

формирование алгоритмов и законов управления процессами в трибосопряжениях, обеспечивающих достижение требуемых параметров качества технологических систем и трибосопряжений;

разработки системы комплексной диагностики эксплуатационных параметров качества поверхностного слоя элементов трибосопряжений машин и технологических систем при условии влияния активных сред

Методы исследований. В работе использованы основные положения динамики трибосопряжений и технологических систем для различных видов трения, основные положения теории трения и изнашивания коне грукционных материалов, принципы прикладной механики, методы теории автоматического управления, методы системного анализа, оптимизации динамических параметров трибосистем, развитые в задачи мониторинга и диагностики Три-босопряжения, состоящие из взаимодействующих элементов энергетических, транспортных и технологических машин при наличии активных сред рассматриваются как сложная система, требующая для своего исследования и выработки рекомендаций на базе системного подхода В основе исследования полагается оценка динамических явлений, с анализом степени их влияния на эксплуатационные характеристики. Методы исследования, оценивающие влияние динамических параметров на показатели качества работы трибосопряжения, оптимизация динамических параметров связаны с задачей математического моделирования трибосопряжения.

Научная нови»на. Научная новизна результатов исследований заключается в следующем

предложена и обоснована единая концепция обеспечения работоспособности трибосопряжений как научно-техническая проблема, решаемая в ходе оптимизации динамических параметров трибосистем и диагн0с!ики технического состояния; исследован и описан механизм оценки влияния параметров трибосистем на показатели динамического качества на основе применения метода структурирования; разработан обобщенный векторный критерий качества состояния поверхностного слоя деталей трибосопряжения, отображающий с доступной полнотой совокупность требований' по точности размеров и формы деталей трибосопряжения. по достигнутой шероховатости на основе параметрических оценок, по уровню основных параметров напряженно - деформированного слоя с учетом технологической и эксплуатационной наследственности;

предложены методы управления параметрами процесса трения и износа трибосистем на основе диагност ики параметров качества и точности, - предложен системный подход и эффективный метод исследования динамических характеристик станков с напрявляющими скольжения в переходных режимах, что

позволило определить влияние активных антифрикционных модификаторов к жидким смазочным материалам на показатели динамического качества, разработан новый экспресс-метод определения физико-механических характеристик поверхностного слоя деталей трибосопряжений на основе измерения микротвердости, используемый при построении динамических моделей процесса трения и изнашивания,

- разработаны методы комплексной оценки свойств поверхностного слоя пар трения, основанные на использовании специальной аппаратуры и новых измерительно-вычислительных комплексов (#Ж);

- выдвинут и обоснован принцип действия активных наномодификаторов карбон-ной группы фуллероидных материалов на проектируемые антифрикционные материалы, смазочные материалы и покрытия с заданными триботехническими свойствами;

- предложен применительно к трибосопряжениям метод модификации материалами фуллероидной группы как материалов триботехнического назначения, покрытий, так и смазочных материалов (СМ) и технологических смазочных сред (СОТС)

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработаны методики и ал1 оритм решения задачи синтеза трибосистем при удовлетворении критериев качества в стационарном и переходных режимах работы трибосопряжения;

предложенная методика расчетов, алгоритм и программная реализация диагностики технического состояния трибосистемы, определяющего влияние активной среды на параметры качества, а также показатели трения и износа трибосопряжения;

- разработана методика многоуровнего контроля состояния модифицируемых антифрикционных ма1ериалов и смазок наномодификаторами карбонной группы фул-лероидными материалами, на всех этапах изготовления и испытаний;

- на уровне изобретения разработаны новые антифрикционные и смазочные материалы, а также конструкции, позволяющие снизить износ, изменить условия трения, повысить надежность и увеличить долговечность трибосопряжений

Достоверность и обоснованность результатов исследования обусловлены использованием фундаментальных положений физики твердого тела, теории трения, основных положений динамики механических систем, теории колебаний, построением корректных магема-тических моделей исследуемых процессов трения, применением эффективных вычислительных методов и средств программного обеспечения для ПЭВМ Научные положения и выводы, полученные аналитически, подтверждены экспериментально и положительными результатами применения в производственных условиях Достоверность полученных результатов

исследования контактных взаимодействий трибосопряжений подтверждена удовлетворительным соответствием результатов с основополагающими решениями, полученными в работах по процессам трения в трибосопряжениях и технологических системах механической лезвийной обработки.

Основные положения, представленные к защите:

единая концепция обеспечения качества работы грибосопряжения при наличие активной среды - как сложной многофакторной системы,

математические модели и методика исследования динамики трибосистемы, разработанные на основе иерархического подхода,

аффективный метод построения целевой функции оптимизации параметров качества поверхностного слоя и параметров трения рассматриваемых трибосопряжений при решении задачи оптимизации,

- результаты теоретических и экспериментальных исследований динамических параметров трибосистемы и эксплуатационных характеристик качества работы три-босопряжения,

методики измерений, принцип действия и конструкции модернизированных три-ботехнических стендов и ИВК для оценки параметров напряженно-деформированною состояния поверхностного слоя деталей пар трения, система коми гексною мониторинг параметров качес1ва и диагностики состояния поверхностного слоя пар трения как инструмент управления фением и износом деталей трибосопряжения,

выдвинутая и эксперимент ально обоснованная модель действия активных наноадо-дификаторов карбонной группы фуллероидных материалов на проектируемые ан-шфрикционные материалы смазочные материалы и покрытия с заданными трибо-техническими свойствами

Личный вклад автора.

В диссертадии изложены результаты много четпих исследований, полученные автором самостоятельно, г также совместно с сотрудниками ГОУ ВГ10 ПИМАШ ДВ Васильковым, В А Ники-иным, ГОУ ВПО СПбГПУ - С Г Чулкиным, АЮ Шабановым, ФГУ11 ЦНИИКМ «Прометей» - В Е Бахаревой, И Ю Абозиным, М А Герцыком При этом лично автору принадлежат

- обоснование направления исследований, постановка задач, разработка методологии исследований; планирование и проведение экспериментальных исследований, связанных с триботехническими испытаниями на стендах и комплексной оценкой параметров качества Н1 приборах и измерительно-вычислительных комплексах;

разработка нового экспресс метода определения физико-механических характеристик поверхностного слоя деталей и покрытий пар трения методом вдавливания алмазного индептора,

разработка модели для оценки комплексного влияния антифрикционных наномо-дификаторов карбонной группы на проектируемые аннтифрикционные материалы, смазочные материалы и покрытия,

- обобщение экспериментальных исследований, построение на их основе математических моделей, и установление основных закономерностей исследуемых процессов;

разработка и внедрение ресурсосберегающих технологий в промышленности и на транспор ге на основе наномодификаторов карбонной группы фуллероидных материалов.

Реализация результатов работы.

Предложенные методы комплексной оценки основных эксплуатационных параметров качества трибосопряжений и методы проектирования конструкционных, смазочных материалов, покрытий триботехнического назначения и СОТС нашли применение'

в энергетическом машиностроении, судостроении и станкостроении при проектировании индивидуальных ответственных пар трения «метал - композиционный материал» (ОАО Концерн «Силовые машины» ЛМЗ, ФГУП ЦНИИКМ «Прометей», ОАО «Санкт Петербургский Завод прецизионного станкостроения»); в машиностроении на операциях механической обработки, при разработке новых масляных СОТС и СОТ С на водной основе, содержащих наномодификаторы карбонной группы фуллероидные материалы (ОАО Концерн «Силовые машины» ЛМЗ. ЗАО Завод «Композит»),

в машиностроении при оценке основных эксплуатационных характеристик поверхностей деталей, подвергающихся различным видам изнашивания после механической обработки детали судовых дизелей (ОАО «Звезда»), турбшшых лопаток последних ступепий, выполненных из титановых сплавов после механической обработки и методом ионной имплантации (ОАО Концерн «Силовые машины» ЛМЗ), обработки методов пластического деформирования детали трубки парона-гревателя (ОАО Концерн «Силовые машины» ЛМЗ),

при отработке технологий применения антифрикционных препаратов к жидким смазочным материалам двшателеи внутреннего сгорания на этапах триботехниче-ских и стендовых испытаний (ГОУ ВПО СПбГПУ, кафедра ДВС, ФГУП ВНИ-ИЖТ г Москва, ФГУП ВНИКТИ г Коломна);

на железнодорожном и автомобильном транспорте при разработке новых жидких и пластичных смазочных материалов (ФГУП Русэкотранс).

Материалы диссертации внедрены в учебный процесс и использованы при подготовке дисциплин на технологическом факультете ГОУ ВПО ПИМАШ, таких как'

1) «Триботехника» - по разделу «Применение модификаторов и антифрикционных препаратов для создания триботехнических материалов с особыми свойствами», «Влияние динамических параметров трибосистеады на параметры трения и износа».

2) «Динамика технологических систем» - по разделу «Влияние динамических параметров технологической системы на производительность, точность и качество обработанных заготовок».

3) «Взаимозаменяемость и стандартизация» и «Метрология» по разделу «Методы и средства контроля параметров точности и качества».

4) «Основы техноло] ия машиностроения» - по разделу «Влияние параметров точности и качества на основные эксплуатационные характеристики пар трения ».

5) «Резание и режуший инструмент» - по разделу «Износ и стойкость режущего инструмента Методы повышения обрабатывемости конструкционных материалов и износостойкости режущего инструмента».

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались в период 1987 i. но 2004 г на ряде научномехнических конференций, симпозиумах, совещаниях и семинарах ЛДНТП (г Ленинград. 1990-1991), Дом ученых им M Горького РАН (г С -Петербург, 1992-1993). ИГТА (г Иваново, 1995), ДНТП (г С -Петербург 1991- 1995), международной конференция "Технология-96" (г Новгород, НовГУ 1996), международной конференции «Ресурсо- и энерго- сберегающие технологии» (г Одесса, УДЭНТЗ. 1995). Commerciali/ation Advances in Large-Scale Production of CARBON NANOTI^ES (April 22-23 1999, Washington, USA), всероссийской научно-техническои конференции "Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моде шро-вания процессов"' (г Рыбинск, РГТА, 1999), «Fullerenes and Atomic Clasters», 4lh Biennial International Workshop m Russia IWFAC*99 (1999, St Petersburg, Russia), международном симпозиуме по транспортной триботехнике «Триботехника на транспорте», «Транс i рибо-2001, 2002» (г С-Петербург, СПбГТУ, 2001, 2002), международной на>чно практической конференции "Качество поверхностного слоя деталей машин" (i С -Петербург, 2003), международной научно практической конференции "Автоматизация технологических процессов в машиностроении Режуший инструмет и оснастка" (г С -Петерб>рг, 2003), международной научно практической конференции "Технолотии третьего тысячелетия" (г С -Петербург, 2003), международной научно-практической конферении, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга «Безопаснос1ь водного транспорта» (г С-Петербург, 2003), на НТС РОС-КОММАШ (1994), УМПО (г Уфа, 1991), ГЮ «Звезда» (г С.-Псгребург, 1995), ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» (г С-Петербург, 2000-2001), ФГУП «Рособоронэкспорт» ДГУП «Гранит -

ный» (г Североморск, 2002), на V съезде Российского Автотранспортного Союза и Расширенного заседания Сове 1а Службы автомобильного и городского транспорта и транспортной инспекции Министерства Транспорта России (г Москва, 2003), ФГУП ПКБ ЦТ МПС (г Москва, 2003), ГУП Московский метрополитен (г Москва, 2004), ФГУП ВНИКТИ (г. Коломна, 2004)

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 76 печатных работы, в том числе 6 монофафии, две брошюры, 5 публикаций в центральных и 14 отраслевых изданиях и журналах, а также в трудах Международных и Всероссийских конференций, получены 2 патента и положительное решение на пагеш

Структура и объем дисссщации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 241 наименований и содержит 335 страниц текста, включая 12 таблиц, 100 рисунков и двух приложений, подтверждающих внедрение результатов диссертационной работы на отраслевом и региональном уровнях.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность рабогы, показана ее научная и практическая значимость, сформулированы цель и задачи исследования, основные положения, выносимые на защиту

В первой главе изложено состояние проблемы Основные цели и задачи исследования. Исследование выполнено на основе анализа публикаций в научно- технических изданиях России и зарубежных стран.

Значительный вклад в науку и практику изучения процессов трения и изнашивания внесен отечественными учеными А С Ахматовым, Э.Д. Брауном, Н.А Буше, И.А Буянов-ским, Д.Н Гаркуновым, Б В Деря1иным, ИВ Крагельским, А Ю Ишлинским, НЛ Кайдановским, Ле Суань Ань, Л И. Погодаевым, П А. Ребиндером, С О Хайкиным, Д.М. Толстым, А В Чичинадзе и др.

Характеризуя общее состояние проблемы отмечено, чго недостаточно иссчедованны-ми являются следующие задачи.

1) Процессы перехода от состояния покоя к движению и наоборот при наличии активных сред на поверхностях трения

2) Сила трения скольжения в машинах с движущимися звеньями рассматривается как усилие в приводе соответствующего звена Для определения динамической силы трения необходимо фиксировать ускорение элемента звена во всем диапазоне скоростей.

3) Недостаточно разработана теория фрикционных автоколебаний с учетом предварительного смещения контактирующих поверхностей, содержащих активные среды, которое рассматривается в статическом аспекте

4) Практически отсутствуют работы, связанные с изучением влияния активной среды на динамические процессы, происходящие при трении

Основу современного подхода к решению проблем контакшого взаимодействия три-босопряжений может составлять системный анализ, в соответствии с которым необходимо решать задачи моделирования и оптимизации динамических режимов При этом состояние системы определяется как минимальное количес1во информации, необходимое для описания ее поведения в заданный момент времени Рассматривая основные положения с общих позиций теории систем, можно подчеркнуть, что трибосистема в целом обладает интегра-тивным свойством, которое проявляется только для системы в целом и не характерно для ее элементов В динамике трибосистем целесообразно использовать феномелогические модели, отображающие поведение различных звеньев, как отдельно, так и во взаимодействие между собой

При модельном представлении трибосистемы с сосредоточенными параметрами разделяют упругую и диссипативную характеристики звеньев Упругие характеристики, с приемлемой для практики точности могут быть отображены на основе методов прикладной теории упругости Многочисленные варианты описания процессов диссипации могут рассматриваться как разновидности феноменологических моделей.

Для высокой долговечности и надежное!и трибосопряжений. необходимо выполнение двух условий условия структурной приспосабливаемости (СП) поверхностей трибосопря-жения при фрикционном контакте я условия совместимости выбранных триботехнических материалов Это направление исследования процессов трения и изнашивания достаточно подробно отражено в работах Ь И Костецкого, М М Хрущева, ФII Боудеиа, Р М Матвеевскою и др Наиболее полно ключевые моменты данного направления развиты в работах Н.А Ьуше и его сотрудников, применшельно к условиям граничною трения и трения без смазочного материала Работы Л И Погодаева позволяют основные процессы трения и изнашивания при СП рассматривать с энергетической точки зрения

Обработка металлов резанием является в настоящее время наиболее распространенным методом окончательною формообразования поверхностей изделий Устойчивость процесса резания в широком диапазоне технологических режимов определяет требуемое качество и точность изделий Динамическая характериешка процесса резания, представляет собой зависимость изменения силы резания от вызвавшего это изменение относительное смещение заготовки и инструмента и силы грения Данный подход подробно рассмотрен в работе В А. Кудинова Дальнейшее развитие метод нашел в модели М.Е Эзьясберга Модель в исходном виде является нелинейной, а трение в ней учитывается непосредственно через ко-эффициен! трения, который является интегральной квазистатической характеристикой Под-

ход М Е Эльясберга получи дальнейшее развитие в работах В Л. Вейца и Д.В. Василькова., В.В Макеарова В моделях, предложенных ими, вводится динамическая характеристика процесса трения. Модель включает две подсистемы (заг отовки и инструмента), связь между которыми осуществляется через процесс резания. При описании процесса трения, сопровождающего резание, впервые вводится дифференцированный учет характеристики трения на основе использования молекулярно-механического представления о контактном взаимодействии между режущим инструментом и стружкой в виде двухчленного закона трения.

Одной из наиболее сложных, и неокончательно изученной до настоящего времени является проблема моделирования процесса трения и изнашивания при наличии активных срсд в зоне трибоконтакта. Активность поверхностей будет определяется' физико-химическими характеристиками триботехнических материалов, нанесенных покрытий и самих тонких пленок смазочных материалов, образованных в результате адгезии или химических реакций.

Современные успехи в разработке методов физического эксперимента, детального жучения физико-химического состояния поверхностных слоев пар трения позволили построить модели процесса трения и изнашивания с достаточной полнотой описывающие явления, протекающие в определенных условиях Однако получить аналитические зависимости, одинаково применимые для проектирования и про) нозирования долговечности трибос-пряжения без проведения экспериментальных исследований, пока не удалось. Ограничение связано, прежде всего, с большим количеством особых условий трибоконтакта, в том числе наличие колебаний, которые отличают работу реальных трибосопряжений от результатов, полученных на стендах трения.

На основании изложенною сделаны выводы о состоянии рассматриваемых проблем трения и износа, и на их основании сформулированы цель и основные задачи.

Во второй главе приведены результаты по разработке динамических моделей трибо-систеч для решения задачи проектирования узла трения при наличии активных сред. Пред-пожена совокупность показателей x¡, хг, x¡, , х„, характеризующего состояние трибосистемы в виде вектора F¡](xi, х2, x¡, , xj, определяющего количественную оценку основных статических и динамических свойств трибосистемы при наличие активных сред

Рассмотрены структурные особенности трибосистемы в целом, определяющие се как автономную и замкнутую При этом, несущая система механизма или машины в целом взаимодействует через систему базирования и закрепления деталей трибосопряжения, которые через смазывающую среду или поверхностные пленки, называемые т рет ьим телом, образуют трибосопряжение В результате этого взаимодействия происходит замыкание системы и, как следствие, формообразовании заданного контура. При этом формируются' параметры точности, геометрия, микрогеометрия и эксплуатационные параметры качества и напряженно-деформированного состояния Автономность трибосистемы в целом является условной, так как в некоторых случаях приходится учитывать воздействие внешних источников.

Для адекватного описания сложной триботехнической системы необходимо осуществить следующие этапы.

1) Создание модели процесса - математическое описание

2) Анализ неопределенностей и формализация понятия цели (формирование целевой функции, локальных критериев и т п.).

3) Решение оптимизационных и сопутствующих математических задач Существуют два основных способа управления сложными процессами контактного

взаимодействия в трибосопряжениях. активное управление и пассивное. Активное управление основано на изменении потока энергии Оно может быть двух видов' управление процессами за счет внесения дополнительной энергии от источника извне, за счет систем введения обратных связей, которые изменяют энергетические потоки внутри самой системы Все остальные виды управления классифицировать сложно и можно о гнести к пассивным видам управления (к ним, относится структурно-параметрический синтез) Структура пары трения обычно фиксирована (например, вал-втулка), а изменятся могут только параметры системы (например, технологические - нанесение покрытия и ир )

Для успешного выполнения обычно противоречивых условий, предъявляемых к узлам трения, требуется постановка задачи оптимизации Такая задача может быть как обнокри териальной, так и многокритериальная Существенные ограничения связаны с требованиями обеспечения эксплуатационных параметров качества определяющих рабоюспособносгь трибосопряжения В общем виде постановка забачи оптимизации установившегося процесса трения может быть представлена как задача оптимального синтеза трибосопряжения с векторным критерием оптимальности на основе локальных критериев

При моделировании процессов трения могут возникнуть ряд неопределенностей, которые после применения специальных мероприятий не исключают принятие правильного решения Можно выделить три вида неопределенностей целевой функции (неолределеп-ность цели оптимизационного исследования); знаний о преобладающих процессах в зоне трения и выборе в связи с этим достоверных моделей, описывающих процесс неопределенность и непредсказуемость поведения выбранною сочетания триботехнических ма1ериалов и, как следствие -влияние на целевую функцию В результате исследования процесса выбирается способ достижения цели - стратегия Однако назначение самой пели, всегта сложная проблема Например, в случае проектирования и изготовления трибосопряжения мог>т во;-никнуть две задачи обеспечение максимальной технической эффективности трибосопряжения fix) —> max, обеспечение минимальных затрат Fix) —<• min . Обе пели становятся противоречивыми В этом случае используется компромисс, который может быть определен через цепевую функции вида J(x) = fix) -F(x) В случае, если имеет место несколько критериев, предъявляются особые дополнительные требования к работе трибосопряжения fiix) —> max, f/x) —> max, f}(x) —> max, а ресурс для их достижения один - Fix), то нельзя получить однозначный ответ Для нахождения решения в этих случаях можно использовать специальные

методы теории исследования операций. Для решения может рассматриваться метод, позволяющий преодолеть неопределенности цели, когда стоит задача выбора способа действия (вектора л:), обеспечивающего максимальное значение функциям//*), /¡(х), . ,,/„(х) одновременно.

В данном случае может быть использован известный способ линейной свертки Вместо п частных критериев/ рассматривать один критерий вида

где с, - некоторые положительные числа, нормированные определенным способом (напри^

Такой способ свертки вводит, отношение эквивалентности различных критериев (целевых функций) Величины с, показывают, насколько изменяется целевая функция Р(х) при изменении критериев/,(х) на единицу с, = Коэффициент с, - результат экспертизы,

они отражают представление о содержании компромисса, который необходимо принять Таким образом, содержание компромисса состоит в ранжировании цепей, которое вместе с назначением весовых коэффициентов и являются дополнительной гипотезой, которая позволяет свес 1 и задачу со многими критериями к задаче с единственным критерием (1).

Важнейшим вопросом при постановке задач динамического синтеза трибосопряжений различного назначения является формулировка динамических критериев качества (целевых функций) В процессе решения задачи синтеза осуществляется оптимизация (минимизация или максимизация) целевой функции. При этом не менее важно, что построение оптимального решения дает возможность обоснованно оценить имеющиеся сопоставимые варианты, выбра/ь схему компромисса в принятии решения.

В прикладных задачах динамического синтеза проблема выбора принципа оптимальности обычно сводится к задаче скаляризации вектора эффективности, которая заключается в выборе на основе некоторой схемы компромисса обобщенного скалярного критерия эффективности, являющегося функцией локальных критериев - компонент вектора эффективности

Задачу пассивного управления трибосопряжениями рекомендуется решать, используя динамические модели процесса трения как математическую задачу оптимального управления Однако для рассматриваемых сис!ем решение такой задачи является достаточно сложным и не всегда оправданным Суть дела может заключаться не в том, что выбранные пары трибосопряжения не являются оптимальными относительно принятого критерия или крше-риев, а в том, насколько они удалены от оптимальных Во многих практически важных случаях добиваться оптимальности может оказаться экономически невыгодными В таких случаях необходимо рассматривать квазиоптимальные модели, а для некоторых условий трения рассматривать так называемые рациональные системы.

/-1

(1)

п

Одним из перспективных подходов решения указанных задач управления трибосоп-ряжениями является метод программной модификации Управляющие воздействия на трибо-систему можно представить в виде схемы составленной из нескольких уровней, каждый из которых может быть описан своими показателями, отвечающими за процессы трения и изнашивания новерхнос1ей деталей трибосопряжения.

Применительно к трибосистемам метод программной модификации заключается в стедующем' под заданным углом зрения (например, максимальной надежности или эффективности пары трения) рассматривается совокупность критериев, определяющих состояние трибосистемы. На их основе производится количественная оценка основных статических и динамических свойств системы с учетом возможной модификации отдельных характерно-гик или обобщенного параметра качесхва состояния поверхностного слоя в целом

В качестве основных положений, связанных с разрушением поверхности гриботехни-ческих материалов микрорезанием и схватыванием, принята дислокационная теория Процессы контактного взаимодействия описаны комбинацией реологических соотношений.

При пластическом деформировании кристаллической решетки, сопровождающем процессы трения скольжения, имеют место взаимосвязанные процессы упрочнение кристалла и пластический сдвиг Явление упрочнения, обусловливается упругим взаимодействием дислокаций, оставшихся внутри кристалла Пластический сдвиг связан с линейными дефектами, вышедшими па поверхность по одной из систем скольжения Прочность и пластические свойства применяемых металлов и сплавов характеризуются кривыми упрочнения о=/(е) а - скатывающие напряжения в определенной системе скольжения, г - деформация кристалла.

Удаление микрорезанием с поверхностей трения часш гриботехнического материала чикровыступом сопрягаемой поверхности осуществляется путем локализации в сравнительно узкой зоне разрушения (по аналогии с процессом резания ее можно назвать зоной микро-стружкообразования) пластической деформации срезаемот о слоя, превращаемого в стружку, с одновременным образованием новой пластически деформированной контакшой поверхности, по которой происходи г разрушение и отделение части триботехнического материала

Недостатком ряда аналитических исследований закономерности взаимосвязи между параметрами зон разрушения и контакта микровыступа является неясность в представ тении о реологической модели процесса микрорезания, а также отсутствия общей гипотезы, позво-.шющей отразить с достаточной полнотой закономерности взаимосвязи между всеми параметрами реопогической модели Для рассмотрения процессов микрорезания в процессе трения можно использовать результаты работ В Л Вейца. Д.В. Василькова, В В. Максарова в обласш резания лезвийным инструментом При этом в первом приближении процесс микрорезания пластичных материалов можно представить схемой на рис 1. на которой изображено взаимодействие режущего клина единичного микровыступа с контактирующей поверхностью пары трения при плоском образовании продуктов микрос гружкообразовании

Разрушающая часть микровыступа согласно рис 1, действуя передней поверхностью на разрушаемый слой сопрягаемой поверхности детали, деформирует его вначале упруго в зоне, а затем в локальной области осуществляет первичную пластическую деформацию Деформация разрушаемого материала по мере приближения к микровыступу постепенно возрастает до условной плоскости сдвига, где срезаемый микро слой подвергается деформации сдви-1а Условно, до момента образования отделенного объема материала, можно разбить это процесс на два этапа деформация до плоскости сдвига и сдвиг элемента малой толщины по плоскости сдвига.

Схождение стружки по передней поверхности микровыступа определяется отношением касательных напряжений к нормальным в каждой точке контакта Эго отношение напряжений определяется через локальный коэффициент трения стружки по передний поверхности как Цтр-Щв (где в угол трения). Наибольшее значение коэффициент трения имеет в точке отрыва стружки и постепенно уменьшае!ся по мере приближения к режущей кромке микровыступа

При рассмо фении кошактного взаимодействия режущего микровыступа и контртела в процессе стружкообразования было установлено, что при разрушении микрорезанием материала имеют место два режима взаимодействия' скольжение и схватывание (адгезия) Условия осуществления фазовых переходов определяются кинематическими и силовыми элементами сплошной среды - микростружки, которая формирует условия взаимодействия между микровыступом и разрушаемым материалом

Физические свойства деформируемого металла могут быть наглядно отображены в виде некого механического аналога - реологической модели, представленного определенной совокупностью механических элементов, упругости, вязкости и пластичности Каждый из них или их определенное сочетание характеризуют основные свойства материала и позволяют представить напряженно - деформированное состояние материала под действием внешних нагрузок Для математического описания процесса деформации и пластического разрушения трибогехнических материалов микрорезанием с учетом образования микросгружки были рассмотрены три основные реологические модели вязкоупругая модель Максвелла (М), вязко-наследственная модель Фойхта (Г), упруго-пластическая модель Прандтля (Р) и пластическая модеть Сен-Венана (ЛУ. V)

Рис 1 Схема взаимодеиствия поверхностей в трибосопряжении 1- образец; 2 - коптр-гело; 3 - микростружка, 4 - микровыступ

Для моделирования процесса разрушения триботехнических материалов микрорезанием единичным микровыступом наибольший интерес представляют реологические модели с трех и четырехэлементными непериодическими схемами Соединение одноэлементных схем Г\ка, Ньютона и Оен-Венана, а также двухэлементных схем Максветла Фоихта и Прантпя в сложную модель по;вотити получить свойства, которые наиботее по тио отображаю! процесс деформирования и разрушения твердого 1ета, происходящем при трении и микрорезании материа гов В этом с ту чае наиболее применимы сложными рсотогическими модели, трехэлементное реологическое тело Бигмана и четырехэлементные реологические тела Митинского и Шведова

Известно, что поверхностно-активная среда, например антифрикционные препараты (AIT), может оказывать на peo готическое повеление материала не только пластифицирующее но и упрочняющее (отверждающее) влияние Это повышает предел текучести или коэффициент упрочнения и уменьшает скорость ползучести материала под постоянной нагрузкой Упрочняющее действие среды обусловлено на молекулярном уровне уменьшением подвижности приповерхностных дислокации в результате их адсорбционной блокировки, тормозящего действия оксидных и пассивирующих пленок а также под влиянием специфических электрохимических явлений на поверхности твердого тела, протекающих в таких средах

Рассматриваемый триботехнический материал можно представить, как однородную сплошную среду в упругой области и двухслойную с поверхностно - модифицированным пленкой АП (соответственно, более мягким, или ботее твердым) - в пласшческой В зависимости от вида активной среды возможны следующие соотношения между указанными пределами текучести

= 1 в инактивной среде, I

< 1 - в поверхностно - пластифщирующеи среде, ^, (2)

> 1 в поверхностно - упрочняющей среде J

Неиютермическое течение исследуемого С¥ содержащего активный препарат, может быть описано четырехэлементной реологической моделью Шведова, или трехэлементной Бингама с коэффициентами, зависящими от температуры и состава СМ. coi ласно уравнению

тС1;=тд(1) + ц(Т)у, (3)

1де у градиент скорости сдвша, кажущаяся вязкость т(Т), динамический предел прочности тд(Т), пластическая вязкость rj(T) от температуры

Характерным для смазочных магериалов, содержащих АП в виде метко дисперсных порошков металлов или прочих наполнителей, в от гичие от ньютоновских сред яв гяегся аномальное их поведении при малых градиентах скорости сдвига, которое выражается в уменьшении вязкости с увеличением скорости сдвига В работах Д II I аркуиова установче-но, чю «кривые течения» т(у) при Т - const имеют явную нелинейноегь Данная особенность

16

может быть объяснена проявлением «пристенного» эффект, который обычно наблюдается для всякой дисперсной системы например, СМ с дисперсными присадками Подобная особенность объясняется уменьшением концентрации частиц дисперсной фазы в тонком «пристенном» слое толщиной в 2 10 мкм по сравнению с концентрацией их в ядре потока Ранее установлено, что интенсивность влияния «пристенною» эффекта на течение зависш от концентрации частиц в объеме и «пристенном» слое СМ; степени дисперсности структурных элементов; пластической вязкости СМ и каркаса. Повышение дисперсности частиц СМ приводит к снижению «пристенного» эффекта, а повышение концентрации к его увеличению Поэтому необходимо учитывать зазоры в трибосопряжениях, и в случае уменьшения до размеров дисперсных частиц, необходимо учитывать аномалии 1ечсния с помощью специальных корректирующих коэффициентов вводимых в модели, или выбором реологической модели другого типа

В третьей главе представлены результаты моделирования контактных взаимодействий в процессе трения без смазочного материала и при наличие активной смазочной среды

При построении динамических моделей трибосистемы является выбор оператора, отражающего динамические характеристики процесса трения и изнашивания. Существует несколько подходов к описанию этих процессов с использованием квазистатических и динамических представлений Любое из описаний может рассматриваться как аппроксимация исследуемых процессов, и обычно опирающееся на результаты экспериментов, позволяющих идентифицировать необходимые для построения модели параметры Полученные на основе этих данных динамические характеристик при малых возмущениях трибосистемы оказываются достаточно близко совпадающими с экспериментальными. Однако, все попытки экстраполяции потученных данных на достаточно широкие диапазоны изменения отмеченных параметров обычно оказываются несостоятельными Для повышения достоверности расчетов параметров трибосотгряжения при моделировании необходимо дифференцированное описание процессов трения с отказом от квазистатических представлений Теоретические и эксперимен i альные исследования, выполненные В Л Вейцем, Б А Дерягиным, Т Н Лолад-зе. Е М Макушком, А П Семеновым, В Э Хитриком. В.А Шмаковым, Д В Васильковым, В В Макаровым и др , показали, что между контактирующими ювенильными поверхностями «поверхность трения - микровыступ» при трении, происходит местная адгезия возникают пятна схватывания Указанное было исследовано применительно к процессу резания, в рамках нечинейной модели

При микрорезании микровыступом (рис 2) или шаржированным зерном на его поверхности со сюроны сходящей стружки, имеют место два режима взаимодействия микровыступа и стружки - скольжение и схватывание Исходя из схемы срезаемого слоя триботех-нического материала, реологической модели разрушения микрорезанием условия фазовых переходов для четырехкоптурной модели трибосопряжения coi ласно рис 2 записаны в виде

(5)

при о < Оп,- деформация до плоскости сдвига

с„ (*-и)<<т„ scp-tgf}, Си Sep c'gP,

при а>ат- сдвиг элемен га малой толщины по плоскости сдвига

с,г (х-и)> (Т^ • Scp ■ tgP, С„ ctgP,

где х, у, и w - координаты трибосистемы; с/г ,сы - коэффициенты жесткости, характеризующие упругое поведение реологической модели разрушения микрорезанием по накрав гениям т и п, <7п, - предел текучее ги, Scp площадь срезаемого слоя (axb ), Д - угол сдвш а

Исходя из уравнений ( 4) и ( 5), установлены условия фазового перехода в виде при а < ат

(х-,)Г+к (y-^rj'«'- s, (6)

при а > пт

ШГй^Г+к. S„ (7)

Исследования проведенные Д В Васильковым в области контактных взаимодействий показали условия cymeci кования двух фазовых состояний

1) Условие схватывания предусматривает строгое одновременное выполнение двух неравенств

Sxn>[SK„],VK<-fVJ, (8)

где Зш нормальная контактная деформация в зоне взаимодействия разрушаемого микрорезанием материала передней поверхнос-1и микроклина (двух сопрягаемых локальных поверхностей деталей трибосо-иряжения), VK - скорость относительного движения разрушенного резанием материала и микроклина (двух поверхностей); [ г5к„] - критическая нормальная контактная деформация, при которой возможно начало адгезионною процесса, [VK] - критическая скорость относи-1ельного движения разрушенного резанием материала и передней поверхности микроклина, ниже которой при контактной деформации, превышающей [&„], Рис 2 Четырехконтурная динамическая модель начипается адгезионный процесс трибосопряжения А - условное обозначение процесса механического взаимодействия, Б - обозначение процесса адгезионного взаимодействия

2) При выполнении условия (8) фаза схватывания продолжается до тех пор, пока выполняется неравенство

Род < S„, (9)

тде Рсд - сдвигающее усилие в контат .с, направленное по касательной к передней поверхности режущего микроклина, S„ - несущая способность контакта

Проведенные исследования показали, чю несущая способность контакта определяется как сумма молекулярной Su мол и механической Su мех составляющих

Sh= Sh мол+Sh мех (10)

Молекулярная составляющая несущей способности контакта определяется уравнением

ТМОЛ ' ~ dS„ МОЛ ¡dt + SH мол = SH МОЛ ' (1 1)

где S*„M0, несущая способность контакта при полном насыщении молекулярных связей и эффекшвной скорости приложения нагрузки, Тмол - постоянная времени процесса адгезионного взаимодействия, Тмол= lM<J[VJ, /м<м - длина участка схватывания в зоне пятна контакта стружки и передней поверхности режущего микровыступа.

При молекулярном контакте площадь участка соприкосновения определяется соотношением

f=^иол ^моч '

ые Ищол - ширина участка соприкосновения определяемая в результате итерационного процесса по выделению участка соприкосновения в зоне контакта, удовлетворяющего условию

i ой ^иол

kf\ js'ffdhdl > (13)

k *о

Здесь kf - кооффициен г приведения площади к опорной поверхности, — l0 + /¡, ¡o, hf¡ -начальные координаты участка соприкосновения в зоне контакта. <5'к - удельная нормальная контактная деформация

Исследование двух фаз осуществляется на основе различных подходов Взаимодействие контактирующих поверхностей meia и контртела в фазе скольжения может рассматриваться как взаимодействие твердых гел При этом тангенциальная сила формируется на основе макропредставлений как величина, пропорциональная нормальной составляющей силы перемещения тела по поверхности контртеча В фазе схватывания между рассматриваемыми подсистемами вводится понятие промежуточной среды - тела, которое определяет условия взаимодействия между телом и контртелом Контактное взаимодействие между телом и контртелом формируется на основе микропредставлений и определяется несущей способностью контакта Sk которая определяется как максимальное значение силы, обеспечивающей переход из фазы схватывания в фазу скольжения

Необходимо знать действительную площадь контакта, которая в большинстве случаев является дискретной На образование площадок, достаточных для формирования необходимого несущего контакта, оказывает существенное влияние шероховатость обработанных по-

верхностей. В л ой связи необходимо выбрать информационно содержательный способ ее контроля, применить приборные средства реализующих принцип ощупывания поверхности алмазной иглой Для получения коэффициент приведения площади к опорной поверхности к/ в зависимосш (13) применяется соотношение (рис. 3)

к,-/,/(аЪ). (14)

Среднее значение площади опорной поверхности трения определяется соотношением /]=их]уу2,] = 1, ,11. (15)

где х}, yJ - среднее значение размеров полуосей эллипсов частично изношенных выступов на опорной поверхности трения

-Л! (16)

здесь 2„ - среднее число выс!упов вдоль стороны а, гь - среднее число выступов вдоль стороны Ь, г - общее число выступов в зоне ахЬ

где, , - среднее значение шагов неровностей по средней линии профилограмм

, / = 1,. .,п,к = 1,

(17)

(18)

1 2 3 4' Ш

и (п!

1 !

1

?

а

а) б)

Рис 3 а - схема участка исследуемой поверхности для определения площади опорной поверхности (зоны 1,2,3,4, п = т = 4), п - число поперечных сечений, т - число продольных сечений; б - модель опорной поверхности трения, 1 - неконтакшая поверхность, 2 - притертые микровыступы

Система дифференциальных уравнений состояния рассматриваемой модели является нелинейной, так как исследуемый процесс представляет собой совокупность чередующихся фаз скольжения и схватывания В фазе скольжения поведение модели описывается на основе традиционного подхода, с использованием постоянных запаздывания При рассмотрении фазы схватывания для получения упруго-диссипативных характеристик необходимо выбрать

вид реологической мочечи в зоне образования микростружек Для этой цели применим экспресс- метод, основанный на анализе процесса внедрения алмазного индентора в поверхностный счой материала и реализованный в ИВК «Твердость» Данный метод позволяй! получить диаграммы состояния поверхностного слоя временную и сичовмо (рис 4)

Учасюк АВ диаграммы, определяющий кратковременную по чзу честь материала пол алмазным индентором, имеет протяженность во времени г = 1 30 с позволяет получить коэффи-циеш диссипации поверхностною слоя исследуемого материала Рас четно-экспериментальные исследования показали применимость для конструкционных и триботехнических материалов реочогических моделей Фойхта и Максвелла, дчя которых деформация определяются соответственно по формулам

£ = (<?0/Е) [\-ехр( Е'Ь) /],£■ = £„ +(<т/2>) I, (19)

где ст0 - (Ив - Е с//гг среднее напряжение в слое глубиной Иц, Е = НУ^/сг - модуль упругос!и в слое, НУ4 - микро1вердость по Виккерсу в тонком поверхностном слое, -средняя деформация в слое. Ь - коэффициент диссипации, с - внутренние напряжения в счое, с - коэффициент формы индентора

Коэффициент диссипации Ь определяется методом последовав 1ьных приближений на основе уравнении (19), как наилучшим образом соответствующая аппроксимации участка АВ временной диаграммы Метод являе1ся предварительным, так как реализуется при квази-стагическом нафужении

Процесс вторичных деформаций и трения у чаляечого разрушенного материала в виде микросфужки привочят к образованию фазовых переходов, состоящих из фаз схватывания (4) и скочьжения (5), которые в зависимости от усчовий деформации формируют функцию переключения Sg(w), где \\>=У3+х — и, - скорость микрорезапия триботехниче-ского материала отдельным микровыс тупом

Процесс пчастического деформирования и контактных взаимодействий разрушаемого стоя осуществляется путем рассмотрения микростружки как сплошной среды при взаимодействии с передней поверхностью микровыступа Важным условием реализации прелта-гаемого метола учета режимов взаимодействия при разрушении микрорезанием триботехнических материалов является корректное описание реологических процессов и условий пере-

Рис 4 Диафаммы внедрения индентора в поверхностный слой исследуемого триботехничсского материала

ключения фа5, описываемых соответствующими дифференциальными уравнениями Поведение .металла в зоне стружкообразования описывается на основе метода кусочно-линейной аппроксимации.

Условия переключения фаз описаны соотношениями (20), (21), (22) и (23) Каждая рассмафиваемая фаза образования микростружки представлена соответствующей реологической моделью на рис 5 Схема отражает алгоритм включения всех элементов модели процесса образования микростружки, что позволяет сформировать реологические уравнения в следующей последовательности изменения режимов фазовых переходов.

1) Уравнение 1 (фаза скольжения, а < аШ1)

С] е =а

2) Уравнение 2 (фаза скольжения, ст > а„,)

Рг

£ 1--Ь = —

,-2 - --

с I с'

с, +с, с, +с,

с, +с,

(20)

(21)

3) Уравнение 3 (фаза схват ывания, о < ат)

С1 Рз с , С1 сз е = _Ръ_ с, + с, с, + с, с, + с,

(22)

4) Уравнение 4 (фаза схватывания, ст > ст™)

с, Рг Рг

Рг А

С, С2+С2 С^С, С,

•г +

оч

с, Д с3+г, сг Д ^ С, С2 +С2 С3 +С[ -с3

с, Д-ц-Д+с, Д+с, Д

С, С2+С, С^+С,

СГ+(7-

с, с,

(23)

с, с^с, с, где ,Дг ,рз диссипативные характеристики, с/, С2 сз - упругие характеристики, а, а - производные по времени

Моделирование на основе кусочно-линейной аппроксимации процесса образования микростружек с учетом чередования фаз скольжения и схватывания позволило разработать методы для построения нелинейных дифференциальных уравнений взаимодействия в трибосистеме Изменения поведения систе-

Рис 5 Схема фазовых переключений в реологичс-

ской модели процесса образования микростружки мы> вызванные отклонением пара-при разрушении резанием триботехническот о метров оценивается с использовапи-материала ем методов хе0рИИ чувствительно-

Фаза скольжения

Фаза схватывания

сти Это позволяет выделить существенные параметры, от которых зависит качество работы рассматриваемой системы При анализе чувствительности различаются конечные малые отклонения параметров (или ошибки в их задании) Выбирается функция у =/ (х, д¡, , дт) -некоторая характеристика рассматриваемой триботехнической системы, где д/, д2, , параметры Под /(х, ,172 цт ) подразумеваются любые величины, характеризующие качество системы, в частности, динамические параметры триботехнической системы ( передаточная функция IV (р, д/, , д„ ), реакция х(1, дь , дт) на входное воздействие у(1); максимум модуля амплитудно-частотной характеристики тах А(м>, ди ))

Если управляющее воздействие (УВ) теоретически рассчитано для значений параметров д, ~ д,о (1 - 1,2, ,т), то параметры д, соогветсгвующей реально выполненной системы считаются имеющими по сравнению с начальными значениями некоторые отклонения А д, = д,- д,0 Для анализа влияния отклонения какого-либо параметра д, из имеющихся т параметров па изменение функции / (х, г/у, , дт ), полагают, что отклонения всех остальных параметров равны нулю Тогда можно получить

8д,

Ад , (24)

8/(х,д,,. ,д,...,дт) где частная производная —

8д

Ч >-«ю

= Т/(х)является функцией абсолютной

чувствите1ьност функции/Ух, д1, , <7,, , дт ) к отклонению параметра д,.

Абсолютная чувствительность является функцией юй же переменной х (например, времени частоты ш или оператора р и т д), что и исследуемая характеристика

/ (х, д:, ,д„ ,дт)

При использовании пластичных смазочных материалов (ПСМ) в зоне трения изменяется харак]ер реологического взаимодействия контактирующих поверхностей, что в свою очередь, приводит к изменению силового и тепчового баланса в зоне трения При рассмотрении учитывается, что ПСМ по своей природе представляют композиционные материалы, как правило, состоящие из двух и более составляющих. При этом несущим является каркас, а антифрикнионность обеспечивает жидкий СМ Реологические процессы, как правило, связаны с релаксационными процессами происходящими в каркасе (см рис 6)

Для процесса разрушения ПСМ вводятся допущения процесс имеет дискретный характер, в фазе адгезии смазочного материала к поверхности трения скорость среды равна нулю при разрушении каркаса, переходе от адгезии в фазу скольжения скорость изменяется скачкообразно, процесс контактного взаимодейс1вия н установившемся режиме трения имеет регулярный характер, в фазе скольжения происходят процессы, которые можно для несущего каркаса рассматривать как механические, полагая силу сопротивления смещению про-

порциональной нормальном) давлению, в фазе адгезии осуществляются мотекутярно-механичсскис процессы, адгезия имеет односторонний характер

а) б)

Рис 6 Стр\ктура ПС"Мс разными модификаторами посте испытаний с частотой вращения 2 об'с на пласювискозиметре ПИРСП-ОЗЛ ротационного типа а - Лигол-24, б - Литол -24 с фуллероидным наномодификатором

Для ПСМ характерно постепенное восстановление структуры, разрушенной под действием механических сил, при нахождении смазки в статическом состоянии, а также восстановление адгезии к поверхностям трения Восстановление пространственной структуры и связанные с этим реологические свойства об)словлены тиксотропными свойствами Поэтому ПСМ можно отнести с неньююновским жидкостям с тиксотропными свойствами

Для смазочных материалов важными характеристиками, определяющими основные реологические свойства, является показатель вязкости напряжение сдвига г и предела прочности тГр Данные характеристики могут быть определены с помощью ротационных пча-стовискозиметров различной конструкции После измерений на приборе

1) Выполняется расчет градиента скорости В с использованием зависимости

Я = —т к, (25) 30 {с!к <0

где ¿с - диаметр рабочей части сердечника, диаметр корпуса; п - частота вращения внутреннего сердечника

2) Определяется напряжение сдвига - общее тобщ (с учетом напряжений при холостом ходе Тхх), используя зависимость согласно

г-=19б2^; (2б)

где Л; - диаметр барабана корпуса на приборе, Л2 - диаметр барабана измерительного тимба. с1г - диаметр рабочей части сердечника, / - длина рабочей части сердечника, С - модуль упр> гости торсиона в деления шкалы лимба

3) Определяются напряжение сдвига испытуемой смазки хыст, с использованием соотношения

Т ИСТ = ХОБЩ ~ ТХХ (27)

4) Определяется коэффициент эффективной вязкости у испытуемого ПСМ согласно соотношению

77 = г ИСТ!В (28)

5) Определяется предел прочности т„р ПСМ с использованием модернизированною пластомера с рифлеными поверхностями цилиндрического канала,

гяр-1962 --3---С <р (29)

ж Я, Л\ (/ + йг/12)

6) Осуществляется корректирование температуры в приборе на величину с целью компенсации разогрева прибора при испытаниях от внутреннего трения ПСМ Величину /)/ с допустимой погрешностью до 0,1 °С определяется соотношением

Д/ = £)-т-5-10~7. (30)

Кроме физико-механических характеристик ПСМ необходимо определяв теплофизи-ческие характеристики теплопроводность А, температуропроводность а, теплоемкость ср Параметры имеют важное значение при расчете параметров механизмов и машин Согласно теории контактного теплообмена тепловая проводимость фрикционной зоны сопряжения деталей а/с определяется соотношением

ак = о.с4-ам, (31)

1де ас проводимость межконтактной смазочной среды, ом- проводимость металлических контактных мостиков.

В четвертой главе рассмотрены вопросы проектирования трибосопряжений с обеспечением стабильности эксплуатационного качества деталей при наличие активной среды

Для уменьшения процесса изнашивания контактирующих поверхностей и снижения величины сил трения в трибосопряжениях применяются разные СМ Смазывание применяется в технологических процессах механической обработки, связанной с удалением части материала резанием, как лезвийной, так и абразивной Поэтому СМ должны обладать свойствами, адаптированными к конкретному процессу трения Рц (хи %2, хх х^ и Р/з (X], Х2, хз, , х„) величинам удельной и полной натрузки в зоне трения; максимальной, средней и объемной температуры, характеру трения в зоне контакта (трение качения, скольжения или смешанное трение), физико-химическими характеристикам материалов пары трения, технологическим и эксплуатационным показателям параметров качества, свойствам окружающей среды и др. Показатели СМ относятся к изменяемым и могут быть описаны и -компонентной вектор-функцией (х/, х2, х}, , х„) Для улучшения работы трибосопряже-ния с использованием СМ применяются специальные активные антифрикционные препараты

(АП) Оправдано разделение препаратов по структуре входящих в АП активных составляющих, свойствам и характеру действия, основных активных компонент, оказывающих воздействие на поверхности трения деталей машины

Наиболее перспективными наномодификаторами в смазочные материалы и антифрикционные материалы, в настоящее время являются наномодификаторы карбонной груп- ( пы фуллероидные материалы (см рис 7) К свойствам фуллероидных наноструктур (ФН) можно отнести:

1) Особые физико-механические и физико-химические свойства ФН (8р2 - Зр1), гиб- ( ритизация и атомарно-химические связи фуллероидов Их способность поглощав большую тепловую энергию с последующей диссипацией ее малыми порциями

2) Наличие капилляра (канала) особенность строения.

3) Наноразмер частицы ФН (10 300 Нм) по сравнению с геомодификаторами трения или металлическими частицами

4) Термобароустойчивость ФН (яанотрубок и астраленов), то есть способность выдерживать нагрузки до 50 МПА при 2800 3 000 °С.

5) Высокая электропроводность и теплопроводность ФН и изменение свойств материалов в которые они введены

6) Анизотропия формы способность выстраиваться в цепочки в направлении энергетического воздействия.

Многофункциональное воздействие фуллсреновых материалов в зоне трения обеспечивается эффектом, связанным со снижением температуры в зоне трения, поскольку ФН обладают высокой теплопроводностью и способностью к формированию собственной сетки (каркаса) внутри дисперсной среды (см рис 8) Следствием от снижения температуры в зоне трения является сохранение физико-химических и физико-механических характеристик сма- (

зочной среды и поверхностей трения материалов Из-за повышения сорбционной способности ФН они способны удерживать оболочк> из адсорбированных молекул компонентов смазки и доставлять их в зону трения, когда наступает истощение их в зоне трения и т-за дс- *

сорбции с металлической поверхности Таким образом, происходит предотвращение трущихся металлических поверхностей от адгезионного изнашивания Отмечается общее повышение устойчивости смазочного материала к окислению

Влияние на рабочие поверхности пар трения Необычное электронное строение, наличие электронной оболочки из делокализованныхр-электронов и высокая некомпенсированная поверхностная энергия предопределяют способность заращивать структурные дефекты поверхностного слоя металлов в трибоконтакте, повышая его поверхностную прочность Скольжение дислокаций в приповерхностной зоне обеспечивает повышение пластичности и текучести (см рис 9), что приводит к большей устойчивости трибопары к схватыванию

Уменьшение кавитациоиного износа. Наночастицы, являясь центрами возникновения кавитационных пузырей, воспринимают энергию кавитационною удара и, в силу своей тер-мобароустойчивости и особенностей строения электронной оболочки, аккумулируют ее в виде возбужденных состояний электронов В последующем диссипация этой энергии происходит за счет испускания низкоэнергитичных фононов, не способных вызвать разрушение материала трущихся поверхностей или молекул смазки.

Увеличение поверхностей прочности и микротвердости (см рис. 10) в трибоконтак-те за счет закрепления дислокаций в материале трущихся поверхностей на расстояниях соответствующих размерам наночастиц -те создание с/абильной «сетки» взаимодействующих дислокаций, что приводи! к резкому увеличению прочности материала Износ протекает по зернам без вырывов и образования дефектов

К 50

ихм

30

го

(0

п

№1 №2 №3 №4 №5 №6

№1 №2 №3 №4 №5 №6

а) б)

Рис.10 Сравнительные диаграммы после испытаний 25 часов на 77 МТ-1 в масляной ванне SAE 10W40 образцов 20X13 по контр1елу СЧ20, при скорости 0,012 м/с и нагрузке 4,44 МПа, характеризующие а - линеипый износ образцов, мкм. б - микротвердость ПМ1 -3 (по десяти точкам), 11/ммг, где №1 - базовое масло. №>2 - АЛ дисульфид молибдена, №3 -АП геомодификатор 1рения№4-АП фторопласт, №5 АПфуллерсн, №6 -

АП носитель + ФН

Создание стабильной «вторичной структуры», поскольку размер частиц как раз совпадает с толщиной микро зоны упруго - плас тичной деформации - 10 .100 Им

Кроме этого уменьшается вероятность «схватывания» трущихся поверхностей за счет быстрой сорбции на возникающих участках ювенальной поверхности частиц, обладающих большой не скомпенсированной поверхностной энергией, и, как следствие, уменьшение вероятности встречи двух участков ювенальной поверхности.

- препятствования гомогенизации среды между трущимися поверхностями, которая приводит к возникновению контакта сразу на большой площади (отсутствует эффект «слипания» поверхностей в процессе полировки при чрезмерном измельчении абразива), так как наночастицы обладая экстремально высокой прочностью и не подвергаются измельчению в трибоконтакте,

создание «слоев скольжения» - поскольку наночастицы не слипаются даже при сверх высоких давлениях, а гак же препятствуют слипанию частиц металла, доказательство - трудности при прессовании медного порошка даже с 5% астраленов Наблюдается изменение свойств жидкой фазы смазки

- увеличением текучести в капиллярных слоях за счет пассивации поверхности,

- увеличением давления, необходимо1 о для разрыва масленой пленки за счет упругих свойств сетки наночастиц, возникающей в объеме масла, предотвращением деструкции молекул масла за счет поглощения высоко даерги-тичпьтх фононов, возникающих при микровспышках 1емпературы вследствие соприкосновении неровностей трущихся поверхностей, и последующего испускания низкоэнергитичных фононов, не способных вызвать деструкцию молекул масла

В пятой главе приведены результаты реализации задачи управления параметрами качества работы трибосопряжений при наличие активных сред

Для оценки достоверности теоретических разработок и результатов имитационного моделирования выполнен комплекс экспериментальных исследований динамических характеристик трибосопряжений и состояний поверхностного слоя поверхностей трения после аендовых и натурных испытаний Для проведения исследований использованы триботехнические стенды и машины трения стенд модели 3030 (стенд торцевого трения) по схеме - торцевое трение неподвижного цилиндрического образца 010 мм по вращающемуся диску 0300 мм; стенд модели 77 МТ-1, по схеме - торцевое терние трех неподвижных цилиндрических образцов 010 мм по перемещающемуся возвратно-поступательно плоскому образцу, универсальной машине трения модели 2070 СМТ-1, по схеме скольжения ротика по неподвижному ролику или вставке, машина трения МИ-1М, по схеме - неподвижная колодка по ролику Кроме этого проводились натурные испытания All препаратов к смазочным материалам на стендах ДВС и технологическом оборудовании Оценка основных динамических и триботехнических характеристики, а также параметров качества осуществлялась с помощью программно-аппаратные комплексы в составе ИВК «Динамика», «Твердость», «Профиль», «Latimet Automatic» и «Задир»

ИВК «Динамика» предназначен для экспериментального исследования разработанных динамических моделей контактного взаимодействия технологических систем, машин и механизмов Он представляет собой автоматизированный измерительно-вычислительный комплекс, включающий следующие элементы' единицу технологического оборудования или единицу в виде исследуемой машины (механизма); первичные преобразователи (пъезо- или

а) б)

Д) е)

Рис 7 Микрофотографии полученные на электронном просвечивающем микроскопе ФН• а - единичная мно! ослойная папотрубка, б - фуллсроидные нанос фуктуры, в — короткая многослойная нанотрубка, г — ежик сросшихся ФН, д — змеевидная нанотрубка. е — модифицированные 1л ФН

Снижение вырывания материала из-за водородного охрупчивания В процессе работы углеродного материала в качестве смазочного в результате его деструкции в объеме масла накапчивается водород способный адсорбируясь на поверхности Ме диффундировать в его обьсм при этом резко снижением механических свойств Подготовленные специальным образом ф>пероидные материалы способны конкурировать в отношении содержания П2 с Ме

27

причем сорбционная способность их приводит образования водорода на порядок выше Тем самым происходи г протекторная защита Ме от водородного воздействия

На этапе приработки воздействие нано-модификагора способно существенно снизить время достижения равновесной шероховатости за счет быстрой пластификации рабочих поверхностей При этом резкое снижение воздействия температурных вспышек на смазочные материалы за счет делокализации выделяющегося тепла по объемной сетке из структурного ФН.

Снижение абразивного износа. Образование на Ме поверхности твердых оксидных пленок с плохой адгезией Из-за больших различий в коэффициенте теплового расширения приводит к росту абразивного материала в смазочной среде, и как следствие, к росту абразивно! о износа. Причина заключается в присутствии Оз в молекулярном виде в масле Способность сорбировать О2, а затем взаимодействовав с ним с газообразного продукта на участках с наиболее высокой температурой С + 02 -> С02 по реакции позволяет снижать концентрацию кислорода и предотвращать рост твердых тенок до размеров способных к самоотслоению.

Рис 8 Образование фрактальной сетчатой структуры ФН на поверхности триботехничс-ского ма!ериала после испарения расшорителя

!ремен>ив диагрмом 1 Лротохол 1 Объект 26X13 31-61 ия >рс— тнедреми* с 15 0реия »ш то* с 1Ь 5 рост воаереп с 15 Тес г Яв Гмх г 1В0

СмЛОИЯ 1 Характернее »недр»»« 65 ( 5 14) ДЕЛ<ИХИ) Поля^ЧКСТк 1( 0 М) «пр »оегт 4Э( Э 40} пмспмжтъ 1 Ч> Ь вии.»мо»л к» 1 71 ь иемсс1«но«л кхи 5 бS $0 ГШ« 155 Хсипл энетгет») оцеикА НДС по« ало* Рлбота (жедрения 1и № 112 5В Е 09

I ранен щи црлгрдмм*

Ввеия •иедрення Время висюя с Время аоавр«тв| с Тест

Ь •осетинам

ВС 0 1?) В( 8 Ы>

т\Л*СТ*ЧИОСТЬ Ш 1 111

а)

6)

Рис 9 Временная и силовая диаграмма вдавливания индентора в образец 20X13, полученная на ИВК «Твердость» а - исходное сосюяние (после точения поверхпосш), б -после испытаний 25 часов на 77 МТ-1 в ванне с минеральным маслом ЭАЕ 10\У40 + ФН

тензометрические), усилители, устройства согласования, плата ЦАП-ЛЦП многоканальная двенадцатиразрядная, ПЭВМ, пакет прикладных программ

ИВК «Профиль» предназначен для измерения параметрических характеристик микрогеометрии профиля поверхности в стандарт любой страны, в том числе (Ra, Rz, Rq, Rm, S, Sm, tp и др ). а ¡акжс оценки волнистости (Wa - средним арифметическим отклонением профиля волн, W, - средней высотой волн, tpW - относительной опорной длинои профиля волн, Sm№ - средним шагом волн Smw, - текущее значение шага волн, Rwcf, - средним радиусом выступов both) Кроме лого имеется возможность оценки параметров кривой Аббота-Файерстоуна по стандарту DIN 4776 ( Rpx усредненная высота выступов, Rk - глубина неровностей профиля внешней поверхности, йук - усредненная глубина впадины профиля, оп-реде.тяющих смазывающую способность поверхности) Предусмотрена возможность исключения погрешности установки образцов, кривизны измеряемой поверхности, шумов и наводок электрических сигналов ИВК «Профиль» включае! С1андартный прибор измерения шероховатости типа Калибр 201, 250, 252, 283 или любой другой модификации; интерфейс связи прибора с ПЭВМ; пакет прикладных программ

ИВК «Твердость» предназначен для определения микротвердосги непосредственно под нагрузкой Диапазон измеряемых микротвердостей до 8000 Н/мм2 ИВК снабжен механизмом нагружения, диапазон 0,05 2 Н В качестве инденгора может быть использован любой тип алмазных наконечников (четырехгранный, трехгранный, ромбичекий, бицилиндри-ческий) ИВК имеет в своем составе электронно-механический блок, микропроцессорный контроллер, связанный с ПЭВМ и пакет прикладных программ ПЭВМ управляет процессом нагружения (разгружепия) Закон нагружения (скорость, время, цикл) задается оператором перед началом испытания Преимушеова ИВК «1вердость» по сравнению с серийными измерителями микротвердости состоит в возможности получения, ряда параметров, характеризующих физико-механические характеристики исследуемого материала релаксация; ползучесть, упругое восстановление, внуфенние напряжения в тонком поверхностном слое, мик-ропзердоегь HV, получение временной и силовой диаграммы вдавливания l определением микротвердости по глубине поверхностною слоя, сокращении во времени обработки данных одного измерения, возможности архивирования, статистической обработки и сопровождения результатов многократных измерений ИВК позволяет исследовать тонкие, в том числе многослойные покрытия, оценивать их качество и напряженно-деформированное состояние

ИВК «I atimet Automatic» предназначен для просмотра и измерения поверхностей объектов с точнос!Ью до 0 0001 мм ИВК «Latimet-Automatic» относится к классу оптических микрометров Данный прибор позволяет рассматривать объекты, как в отраженном свете, так и исследовать поверхности на просвет Комплекс состоит из микроскопа, электронно-измерительного блока; блока коррекции, блока настройки размеров; телевизионной камеры, видеомонитора, а также микропроцессорного контроллера и ПЭВМ. Микроскоп позволяет рассматривать объекты с увеличением 50, 100, 200, 500, 1000 крат Программный комплекс

позволяет проводить статистический анализ измеренных и занесенных в базу данных объектов. При анализе объектов исследования и сопоставляя их можно делать заключения о влиянии того или иного препарата его концентрации на появление дефектов, рисок, микровыры-вов, раковин и т п или наоборот стабилизации поверхности при трении

Для определения смазывающих свойств технологических жидкостей и смазочных материалов применяют различные методики Однако существующая методика испытаний имеет недостатки, связанные во-первых, с ограниченностью информации, получаемой за одно испытание, а, во вторых, с ручной обработкой полученных данных Для устранения подобного рода недостатков был разработан триботехнических комплекс ИВК «Задир», состоящий из модернизированного вертикально сверлильною станка модели 2А113 (автоматизированным механизмом нагружения, устройством закрепления образцов), интерфейса, ПЭВМ и пакета прикладных программ. Триботехнический стенд имеет следующие технические характеристики время перемещения груза в нагружающем устройстве до 2 мин, предел нагрузки 10 300 Н, Обороты шпинделя меняю 1ся дискретно 450,800,1400,2500,4500, об/мин, диапазон времени достижения максимальной нагрузки 2,5,10,15 60, с, скорость перемещения груза 0,0445 . 5,36 м/мин

Для оценки реологических свойств модифицированных ПСМ использовался ИВК ПИРСП. ИВК ПИРСП представляет собой комплексную лабораторную установку ротационного типа, позволяющую получать разнообразную информацию о деформационных свойствах материалов в широкой облает измерения реологических параметров На этом приборе могут создаваться два режима деформирования непрерывное сдвиговое течение и периодические гармонические колебания При задании постоянной скорости вращения или постоянной частоты колебаний измеряют касательные и нормальные усилия и рассчитывают коэффициенты вязкости и нормальных напряжений, модуль упругости при сдвиге, комплексный (динамический; модуль упругости и его составляющие. ИВК ПИРСП состоит из универсального привода, измерительного узла, блока управления с регистрирующими приборами, интерфейса, ПЭВМ и пакета прикладных программ. Исследуемый материал деформируется в заданных кинематических условиях в зазоре между конусом и плоским диском в однородном поле напряжений Конус приводится во вращательное или колебательное движение с помощью привода, а ось диска установлена в воздушном обменнике и связана с измерителями касательных и нормальных напряжений

При исследовании состояния поверхностного слоя образцов и деталей пар трения с испо шзованием перечисленных ИВК и методов физических исследовании (рентгеяоетрук-турного анатиза, электронной микроскопии, металлографии) бьпи получены скоррелиро-ванные с динамическими характеристиками параметры и функции, которые показати высокий уровень значимости динамических характеристик трибосопряжений при наличие активных сред изменяющих условия трения и их влияние на состояние поверхностного слоя поверхностей пар трения

На базе разработанных оригинальных программных комплексов и программно-аппаратных средств выполнен значительный объем сопоставительных расчетно-эксперимешальных исследований с целью обоснования исходных предположений, созданных методов, алгоритмов и методик Представлены результаты расчетов и экспериментально полученные характеристики при трении, иллюстрируют удовлетвори 1ельное качество соответствия процессов

Общие результаты и выводы

1 Выполненное исследование позволило выделить актуальную и многомановую проблему проектирования у шов трения с учетом активной среды К рассматриваемым три-босопряжениям предъявляются высокие требования относительно комплекса критериев качества при условии минимизации затрат на изготовление деталей трибосопряжепия и смазочных сред В результате выполненною анализа определен кчасс разных активных сред по характеру их воздействия на элементы трибосопряжсний

2 Предложена совокупность показателей, определяющих динамическое состояние трибосистемы и позволяющих выполнить необходимую количественную оценку основных статических и динамических свойств трибосистемы с учетом возможного изменения условий трения и износа за счет активной среды Указанное образует методологическую основу для выполнения комплексного исследования трибосистем с активными средами и отображает

влияние параметров активной среды на характеристики трибосииемы,

- особенности формирования сфуктуры и параметров трибосистемы, возможность локальной оптимизации структуры трибосистетмы

3 На основе системно! о подхода осуществлено построение адекватной модели три-

метрами и закономерностями процесса фения при динамическом взаимодействии этих подсистем Предложены основные классификационные признаки моделей подсистем применительно к различным видам трения, что позволило с максимально доступной полнотой на основе обобщенных подходов отобразить свойства активных сред в бачансе динамических свойств трибоситсемы

4 Разработан научно обоснованный метод построения на иерархическом принципе совокупности линеаризованных моделей и их у прощенных аналогов в ограниченном частотном диапазоне, использованных при решении, как задач анализа, так и частных задач оптимизации трения при наличие активных сред относительно предложенною комплексного критерия

5 Поиск аппроксимирующих, последовательно уточняющихся моделей малой размерности осуществлен на базе индуктивного подхода Предложена система моделей грибо-сиаемы. построенная на иерархической основе от прос!ейшей двухконтурной до составной

босисгемы путем уточнения анализа взаимодейс/вия ее подсистем с распределенными пара-

многоконтурной, охватывающий при динамическом моделировании широкий класс трибоси-стем

6 Выполненный комплекс исследований контактных взаимодействий при наличие активных сред в смазочных материалах технологического оборудования показал, что традиционный подход с использованием квазистатической характеристики трения исключает возможность дифференцированного учета упруго-пластических свойств в динамике взаимодействия, являющихся важным фактором формирования автоколебательных процессов при трении В описании динамической характеристики трения развит метод основанный на молеку-лярно-механическом представлении о контактном взаимодействии в виде двухфазного процесса, представляющего собой последовательность чередований фаз скольжения и схватывания, продолжительность которых определяется условиями взаимодействия элементов системы

7 При разработке динамической модели трибосистемы с учетом нелинейности характеристики трения предложены эффективные алгоритмы, основанные на использовании современных программных средств, а также эффективных методов получения необходимых исходных данных для выполнения динамических расчетов применительно к контакгаым взаимодействиям в процессе трения с использованием экспресс-методов количественной оценки и имитационно1 о моделирования

8 В результате проведенных исследований поставлены и решены основные задачи динамического синтеза трибосопряжения в ограниченном вариативном пространстве параметров подсистем при наличие активных сред с целью достижения минимального износа деталей трибосопряжений с обеспечением требуемой работоспособноеги пар трения и требуемых характеристик динамического качества В задачах динамического синтеза параметров трибосопряжения по критерию работоспособности при наличие активной среды и качества получены квазиоптимальные решения с последовательно выполняемой пошаговой корректировкой доминирующих параметров трибосистемы и принятием решений на базе экспертных оценок

9 Показано, что оптимизация параметров трибосопряжения по критерию устойчивости является одной из наиболее важных задач проектирования трибосопряжений Данная задача решается как задача параметрической оптимизации с критериями эффективности, oipa-жающими степень устойчивости динамической системы трибосопряжения в пространстве варьируемых параметров.

10 Разработанные алюритмы, позвотяющие на основе программной модификации синтезировать рациональную по условиям эксплуатации изделий микрогеометрию поверхности, а также уровень технологических остаточных напряжений в металле поверхностного слоя трения При выполнении оптимизационных процедур предложены и реализованы в рамках эффективных алгоритмов оценки параметрических характеристик и характеристик микрогсометрии по стандарту DIN 4776.

! J. Для осуществления имитационного моделирования при экспериментальном исследовании контактных взаимодействий в процессе трения и механической обработки резанием широко использован программно- аппаратный комплекс в составе ИВК «Динамика» и отдельных его блоков ИВК «Задир» Данные ИВК являются эффективными динамическими имитаторами для широкого класса трибосопряжений, и позволяет проводить программу модельных исследований без непосредственною привлечения дорогостоящих универсальных средств

12 Разработанные методики и программно аппаратное обеспечение ИВК «Профиль», «Твердость», «Задир», «Latimet automatic» явилось основой для комплексного исследования состояния поверхностного слоя материалов пар трения до и после испытаний с возможностью достоверного определения необходимых параметрических и непараметрических количественных оценок и качественных характеристик, отображающих эксплуатационные свойства трибосопряжений.

13. На базе обоснованных динамических моделей и показателей динамического состояния качества трибосопряжений были разработаны, испытаны и предложены для реализации на транспорте и промышленности новые конструкционные материалы, смазочные материалы и покрытия на основе упорядоченных кластеров углерода фуллероидных материалов, как наиболее перспективных для решения фиботехнических задач

14 Основные результаты исследований были внедрены и получили широкую апробацию в условиях действующего производства ОАО Концерн «Силовые машины», ЛМЗ. Элек-фосила, «Завод турбинных лопаток», ОАО «Звезда», ФГУП ЦНИИКМ «Прометей», ФГУП Русжотранс, ФГУП ВНИК1И, ФГУП ВНИИЖТ, ГОУ ВПО «СПбГПУ» и других оргашна-циях и предприятиях РФ

Содержание диссертации опубликовано в 76 pa6oiax. основными из которых являются

1 Петров В М Применение модификаторов в узлах машин для решения триботехнических задач. - СПб. СПбГПУ, 2004 - 282 с

2 Петров В М Триботехнические характеристики и обрабатываемое^ лезвийным инструментом композиционных углепластиков - СПб СПбГПУ, 2004 -250 с

3 Петров В М , Васильков Д В Исследование упруюпласшческих характеристик поверхностного слоя ма1ериалов методом микротвердости// Машиностроение и автомати тция производства Межвуз Сборник Вьш I - СПб СЗПИ, 1996 - С 99-109

4 Васильков Д В , Петров В М Контроль состояния поверхностного слоя консфукцион-ных материалов// Инструмент - 1995 №2 С 28-29

5 Васильков Д В , Петров В М , Сенчило И А Влияние ионно-вакуумной обработки на микрогеометрию рабочих поверхнос гей инсфументов// Инструмент - 1996 №4 - С 22-23

6 Васильков ДВ, Петров ВМ, Сенчило И А Комплексное исследование состояния поверхнос того слоя инструментальных материалов при иопно-вакуумной обработке/

35

Управление качеством финишных методов обработки Сб. науч Тр. Пермь' ПГ1У 1996 - С 176-179

7 Динамика и оптимизация механизмов с гибкими связями / Вейц В.Л , Бейлин И Ш , Мер-кин В.М , Петров В.М / Под общ ред. проф В Л Вейца СПб СПбГПУ, 2004 - 378 с

8 Вейц В Л , Ганзбург Л Б , Петров В.М Бесконтактные магнитные зубчатые редукторы -СПб . СПбГПУ, 2004. - 292 с

9 Оценка параметров шероховатости и микро твердости поверхностного слоя образцов после триботехнических испытаний с разными модификаторами трения / Петров В М , Федосов А В., Чулкин С Г. и др / Международная научно практическая конференция- "Качество поверхностного слоя деталей машин". 24-26 июня, 2003.- СПб : ПИМАШ, 2003 -С 130-137

10. Петров В М Исследование влияния триботехнического состава Т-3 на микротвердость поверхностей пар трения// 1 риботехника на жетезнодородном транспорте Труды второю Международного симпозиум по транспортной триботехнике «Транстрибо-2002» -СПб • СПбГПУ, 2002 - С 324-326

П.Петров ВМ, Васильев АС Оценка параметров волнистости радиальной поверхности образцов, испытанных с модификаторами трения// Триботехника на железнодородном транспорте Труды второт о Международного симпозиум по транспортной триботехнике «Транстрибо-2002». - СПб. СПбГПУ, 2002 - С 327-337.

12 Гончаренко ЮВ, Петров В.М, Шабанов АЮ Восстанавливающие антифрикционные препараты - М • Русэкотранс, 2003 - 40 с

13 Петров В М , Чулкин С Г Исследование влияния препарата «Форсан» на триботехпиче-ские характеристики пар трения из серого чугуна '/ Триботехника на водном транспорте Труды Первого Международного симпозиум по транспортной триботехнике «Транстри-бо-2001» - СПб СПбГТУ, 2001 -С. 83-87

14 Приборы и комплексы контроля качества машин/ Васильков Д В , Валетов В А . Петров В М и др ' Под ред Галасовой К П - СПб АО НПЦ КОНТАКТ, 1995 - 18 с

15 Изнашивание полиуретанов при трении скольжения/ Державсц ЮА, Никитин В А, Петров В М и др // Межвузовский сборник Проблемы машиноведения и машиностроения. Выл 21 - СПб . СЗПИ, 2000 С.79-87

16 Испытательные стенды и меюдика оценки износа антифрикционных композиционных углепластиков применяемых в машиностроении/ Петров В М , Елисеев В.А., Подстреш-ный А В. и др П Проблемы машиноведения и машиностроения Межвуз сб науч тр Вып. 22 - СПб.- СЗПИ, 2001. - С. 121-127.

17 Исследов ание влияния модификаторов и наполнителей фторопласта на основные трибо-технические характеристики бронзофторопластовых подшипников / Петров В М., Гер-цыг М А, Никитин В А и др. / Доклады научно-технического семинара 14-15 ноября 2000 г «Полимерные композиты в триботехнике Проблемы создания и применения. Опыт эксплуатации» // Вопросы материаловедения - 2001 №2 (26). - С 148-157

18 rieipoe В M , Чулкин С Г Исследования фиботсхнических хараюеришик композиционных углепластиков, модифицированных упорядоченными кластерами углерода // Триботехника на водном транспорте- труды Первого Международного симпозиум по транспортной триботехнике «Транстрибо-2001» - СПб СПбГТУ, 2001 - С 67-71

19 Перспективы применения антифрикционных углепластиков дтя пар трения контрольно-измерительных приборов/ Бахарева В.Е , Никитин В А , Петров В М. и др / Доклады научно-технического семинара 14 15 ноября 2000 г «Полимерные композиты в триботехнике Проблемы создания и применения Опыт эксплуатации» // Вопросы материаловедения,- 2001 №2 (26).- С. 93-98

20 FuIIeroid nanomatenals as modifying agents of consistent lubneants/ VANikitm, A N Ponomarev, V M Petrov and avers//Abstracts of Invited Lectures and Contnbuted Papers. Fullerenes and Atomic Clasters 6th Biennial International Workshop in Russia. lune 30 -July 4, 2003,St.Petersburg, Russia, 2003 - P. 112-115

21 Комплексные исследования состояния поверхностного слоя ответственных деталей машинных ацетатов / Васильков Д В , Петров В.М , Иванов С Ю , Прима В.И.// Тяжелое машиностроение - 1998 №3 -С 31-34

22 Обеспечение стабильности качества поверхностного слоя изделий при механической обработке на основе оптимизационного проектирования/ Васильков Д В , Валетов А В , Кочура А.Е, Петров В М. // Межвуз сборн Научи тр Вып 11 - С-Пб СЗПИ, 1998-С 78-83

23 Петров В M Перспективы использования СОТ С для управления явлениями процесса резания и износом режущего лезвийного инструмента //Современное машиностроение Сб науч груд Вып.2 -С-Пб ПИМАШ 2000. - С. 194 - 200.

24 Перспективы применения антифрикционных углепластиков для пар трения контрольно-измерительных приборов/ Абозин И Ю , Никитин В А , Петров В M и др./ Доклады научно технического семинара «Полимерные композита в триботехнике Проблемы создания и применения Опьп эксплуатации» С-Петербург , ЦНИИ КМ «Прометей» 14-15 ноября 2000 г //Вопросы материаловедения -2001 №2(26) С 93-98

25 Абозин И Ю Петров В M Некоторые вопросы механической лезвийной обработки углепластиков/ Доклады научно - технического семинара «Полимерные композиты в триботехнике Проблемы создания и применения Опыт эксплуатации» С-Петербург . ЦНИИ КМ «Прометей» 14-15 ноября 2000 т И Вопросы материаловедения - 2001 №2 (26) -С 86-93

26 Петров В M Исследование механической лезвийной обработки композиционных углепластиков / Доклад II Международной конференции "Технологии треть« о тысячелетия", 23-25 мая, 2002 г С-Пе1ербург//Инструмент и технологии - 2002 №7-8 - С 244-252

27 Петров В M Исследование износа лезвийного режущего инструмента при механической обработке композиционных материалов / Информатизация Естествознание - техника -образование - культура Вып 2 -СПб ЛАЭС,2000 -С 165 -177.

28 Исследование влияния модификаторов и наполнителей фторопласта на основные фибо-технические характеристики бронзофторопластовых подшипников/ Петров В М , Чулкин С.Г., Никитин В А , Герцык М.А // Триботехника на водном транспорте: Труды Первого Международного симпозиум по транспортной триботехнике « Транстрибо - 2001». СПб СПбГТУ, 2001.-С. 71-81

29 Аратский П Б , Петров В М., Чулкин С Г' Исследование приработочных свойств геомодификаторов трения // Триботехника на водном транспорте- Труды Первого Международною симпозиум по гранспортной триботехнике « Транстрибо - 2001» СПб.-СПбГТУ, 2001 -С 132- 135.

30 Исследов ание влияния ремонтно-восстанавливающих препаратов на параметры точност и и микрогеометрии поверхности деталей машин / Петров В.М., Васильев А.С , Федосов А В , Чулкин С Г / Доклад Международной научно практической конференции "Прогрессивные технологии обработки материалов, режущий инструмент и оснастка", 18-20 декабря, 2002 г С-Петербург // Инструмент и технологии - 2002.№9-10 - С 31 -37

31 Петров В М , Сойту Н Ю , Чеботарев А В Исследование износа спиральных сверл фирмы «Wedewag» при обработке нержавеющей стали №757 /Доклад Международной научно-практической конференции "Прогрессивные технологии обработки материалов, режущий инструмент и оснастка", 18-20 декабря, 2002.г С-Петербург// Инструмент и технологии,-2002 №9-10-С 37

32 Петров В М Расчет напряжений при разр>шспии композиционных yi тетаешков резанием/Доклад Международной научно пракшческой конференции "Технологии третьего тысячелетия", 24-25 апреля, 2003 г С-Петербург// Инструмент и технологии-2003.№11-12 - С 192 198

33 Петров В М Реологическая модель разрушения \глетастиков при резании лезвийным инструментом//Вопросы материаловедения 2002 №3(31) - С 104-110

34 Петров В М , Сойгу H.IO , Чеботарев А В Комплексный подход при диагностике режущей способности лезвийного инструмента и опенке обрабатываемости конструкционных ма!ериалов/ Доклад Международной научно практической конференции "Автоматизация технологических процессов в машиностроении. Режущий инструмент и оснастка", 18-20 июня, 2003 i С-Петербург // Инструмент и технологии - 2003 №13-14 - С 73 -74.

35 Петров В М. Исследование обрабатываемости нержавеющей стали №757 поверхностно модифицированными сверлами фирмы «Wedevag» / Доклад Международной научно-технической конференции "Электротехнологии-2003 (ЭЛТЕХ - 2003)", 17-18 апреля, 2003 г С-Петербург Сборник трудов - С 23-25.

36 Петров В М Оценка шероховатости точеной поверхности де1алей выполненных из композиционных углепластиков /Доклад Международной научно практической конференции "Качество поверхностного слоя деталей машин", 24-26 июня, 2003 г С-Петсрбург Сборник докладов С 138-143

37 Петров В М Управление процессом лезвийной обработки с помощью рационально выбранной СОТС /Доклад Материалы Российской научно - технической конференции

38

"Проблемы определения технологических условий обработки по заданным показателям качества изделий "-Рыбинск РГАТА, 2003.- С 55 -58.

38 Петров В М Возможность применения восстанавливающих антифрикционных препаратов в ремонтных технологиях /Современное машиностроение- Сборн науч трудов Вып 5 С-Пб: ПИМАШ,2003 -С 191 -194

39 Петров В.М Определение модуля упругости и деформации при разрушении резанием лезвийным инструментом однонаправленных армированных углеплаешков /Доклад . Международной научно практической конференции."Прогрессивные технологии обработки материалов, режущий инструмент и оснастка", 17-19 декабря, 2003 С-Пб //Инструмент и технологии - 2003 №15-16.- С. 136-144

40 Петров В М. Комплексный подход при управлении процессами контактного взаимодействия элементов трибосопряжений машин и технологических систем /Доклад на Международном форуме технолог ов-машиностроителей, посвященной памяти профессора А А Маталина 25-26 марта, 2004, СПбг// Инструмент и технологии - 2004 №17-18,- С. 172-175

41 Антифрикционная композиция - Патент на изобретение РФ №2188834, от 10 09 2002 (Рыбин В В , Пономарев А Н , Абозин Ю В , Бахарева В Е., Никитин В А , Петров В М , Малинок М В )

42 Сегмент подпятника. Патент на полезную модель РФ №35858 от 10.02 2004 (Ильин М.И , Петров В М , Васильев А С , Лукин С А.).

43 Антифрикционный композиционный материал Решение о выдаче патента РФ на изобретение 21 02 2003, Заявка №2002131367/04. (033204) от 21.11 2002 (Бланк ЕД„ Виноградов С Е , Герцык М А , Никитин В А , Орышенко А.С , Пономарев А Н , Рыбин В.В., Слепнев В Н , Петров В М , Чистяков В В , Шекалов В.И )

44 Петров В М , Чулкин С Г , Гчинин 10 В Исследование влияния ультрозвуковой обработки на микротвердость и шероховатость поверхностей образцов трения /Доклад на Международной научно-практической конференции, посвященной 300-летию С-Петербурга. Безопасность водного транспорта Труды международной научно-практической конференции Под общ Ред Н Г Смирнова, А С Бутова, О К Безюкова / Том 3 - СПб ИИЦ СПГУВК, 2003 - С 232-236

45 Петров В М Управление процессами трения и износа трибосопряжений машин и элементов технолот ических систем/ Доклад на 6-ой практической конференции. 13-16 апреля 2004 г. Технологии ремонт, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций. - СПб СПбП У, 2004,- С.28-31

1

«

Подписано в печать 44 /2. Я)0Ч . Формат 60x84/16 Печать офсетная. Уч. псч. л. Л/ . Тираж /0 . Заказ .

Отпечатано с готово) о оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства ПолИ1ехннческого университета 195251, Санкт-Петербург, Политехническая, 29.

«

«

I

щ*e 4

РНБ Русский фонд

2006-4 1730

4 стр.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ТРЕНИИ И КОНТАКТНЫХ ПРОЦЕССАХ В ТРИБОСОПРЯЖЕНИЯХ.

1.1. Квазистатическая теория трения.

1.2. Трение при наличии граничного слоя смазочного материала

1.3. Динамические характеристики трения.

1.4. Процесс контактного взаимодействия при трении как сложная система.

1.5. Способы влияния на процессы трения и износа, основанные на * учете явлений структурной приспосабливаемости и совместимости контактирующих поверхностей трибосопряжений.

1.6. Методы динамического моделирования контаткных взаимодействий в элементах трибосопоряжений технологических систем при механической лезвийной обработке.

1.7. Параметры качества поверхностного слоя деталей трибо-сопряжения при нормальном трении.

1.8. Цель и задачи исследования.

2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИ ТРЕНИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЙ.

2.1. Управление и оптимизация параметров процессов, происходящих в трибосистеме. Способы их осуществления.

2.2. Общин подход при составлении схемы для определения основ-^ ных эксплуатационных параметров качества трибосистемы с целью повышения ее эффективности. ir 2.3. Основные моменты деформирования и разрушения металлов в процессе трения при резании.

2.4. Физические основы моделирования стружкообразования в процессе разрушения единичным микровыступом.

2.5. Реологическое представление контактных взаимодействий поверхностей при отсутствии смазочного материала в зоне трения.

2.6. Реологическое представление контактных взаимодействий поверхностей при наличие активных сред в зоне трения.

2.7. Результаты и выводы по главе. $ 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНТАКТНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ПРОЦЕССЕ ТРЕНИЯ В СИСТЕМАХ МАЛОЙ РАЗМЕРНОСТИ НА ОСНОВЕ НЕЛИНЕЙНОГО ПОДХОДА.

3.1. Математическая модель трибосопряжения.

3.2. Моделирование условий фазовых переходов в процессе разрушения триботехнических материалов микрорезанием при трении

3.3. Определение основных характеристик, описывающих условия контактного взаимодействия в процессе трения и разрушения триботехнических материалов при сухом трении.

3.4. Определение характеристик, описывающих основные реологические и теплофизические характеристики активных смазочных сред.

3.5. Применение основных положений теории чувствительности для решения задач управления трибосопряжениями.

3.6. Результаты и выводы по главе.

4. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ, ПРОТЕКАЮЩИМИ В ТРИ* БОСОПРЯЖЕНИИ, ПОСРЕДСТВОМ ПРИМЕНЕНИЯ АКТИВНЫХ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПРЕПАРАТОВ

4.1. Основные эксплуатационные требования, предъявляемые к антифрикционным препаратам.

4.2. Основные характеристики присадок и антифрикционных препаратов, входящих в состав СМ трибосопряжений двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

4.3. Применение геомодификаторов трения на основе серпентинитов для решения триботехнических задач.

4.4. Применение наномодификаторов карбонной группы (фуллеро-идных наномодификаторов) для решения триботехнических за$ дач.

4.4.1 Общее состояние проблемы получения и использования фулле-роидных наномодификаторов.

4.4.2 Применение теории фракталов при решении триботехнических задач с использованием фуллероидных наномодификаторов.

4.4.3 Механизм работы углеродных фуллероидных наномодификаторов в трибосопряжениях.

4.5 Триботехнические испытания смазочных материалов, содержащих антифрикционные препараты, на машинах трения.

4.6 Исследование влияния антифрикционных препаратов в пластичных смазках на изменение основных параметров трения, микротвердости и реологических свойств смазок.

4.7 Исследования структурных изменений поверхностных слоев стальных образцов под действием антифрикционных препаратов.

4.8 Результаты и выводы по главе.

5. РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТ

ВИЯ И СОСТОЯНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИ ТРЕНИИ СКОЛЬЖЕНИЯ

5.1. Обобщенная модель качества состояния контактирующей поверхностей деталей пар трения.

5.2. Экспериментальное обоснование разработанных методов и средств триботехнических испытаний и контроля показателей качества.

5.2.1. Триботехнические стенды для натурного моделирования контактного взаимодействия в процессе трения.

5.2.2. Измерительно-вычислительные комплексы контроля показателей качества поверхностного слоя деталей пар трения.

5.2.3. Динамические стенды для натурного моделирования контактных взаимодействий в процессе трения.

5.2.4 ИВК ПИРСП для изучения реологических свойств полимеров, жидких и пластичных смазочных материалов.

5.3 Применение активных препаратов для создания СОТС и материалов, обладающих новыми триботехническими свойствами.

5.3.1. Испытания масляных СОТС, содержащих наномодификаторы карбонной группы.

5.3.2. Натурные испытания геомодификаторов трения к жидким смазочным материалам на токарно-винторезном станке.

5.4 Результаты и выводы по главе.

ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Проблемы, связанные с изучением процессов трения и износа в сопряжениях механизмов и машин, до настоящего времени остаются одними из наиболее актуальных. Указанное связано с невозможностью компенсации последствий проявления трения и износа трибосопряжений известными способами, что приводит к потере работоспособности и снижению эффективности работы машины. Особенно актуально решение данной проблемы для дорогостоящих, сложных технологических и энергетических машин и агрегатов. Трибосопряжения, образуемые взаимодействующими элементами звеньев механических систем энергетических, транспортных и технологических машин, рассматриваются как сложные системы, требующие для исследования и выработки научно обоснованных рекомендаций системного подхода [19].

Механические системы современных машин включают, различные механизмы, образованные телами, предназначенными для преобразования движения одного или нескольких тел от источника энергии к исполнительным органам. Входящие в состав механизмов звенья соединяются кинематическими парами, образующие кинематическую цепь. Относительное движение элементов кинематических пар сопровождается процессами трения. Наличие трения в кинематических парах определяет в большинстве случаев эксплуатационные показатели отдельных механизмов и машин в целом, в частности, энергетические показатели, показатели долговечности, динамические показатели и пр. Многообразие явлений, сопровождающих процесс трения в различных трибосопряжениях, определяет сложность исследований и разработки на их основе эффективных методов решения инженерных задач, включая задачи оптимизации параметров и управления процессами трения.

При проектировании машин и механизмов перед инженерами возникает множество задач, непосредственно связанных с трением и износом сопряжений. Существуют механизмы, в которых необходимо решать задачу фрикционного контакта с заданными свойствами, например, тормозные устройства, резьбовые соединения, в технологических процессах механической обработки давлением и резанием. Известны механизмы, в которых приходится обеспечивать передачу механической энергии бесконтактными способами, исключая трение в подвижных соединениях. В качестве примера отметим установки криогенного и химического технологического оборудования, в которых рабочие процессы связаны с перемешиванием и перемещением химически активных веществ. В этих случаях необходимо отделить двигатель или передаточный механизм от исполнительного комплекса с помощью бесконтактных герметизирующих устройств [39]. Существует достаточно большая группа механизмов, в которых необходимо решать задачи передачи движения посредством сил трения, например, механизмы с гибкими связями [72]. Механизмы с гибкими связями могут использоваться не только как функциональные для передачи движения в приводах различных машин, но и использоваться как транспортные устройства в технологических процессах. К подобного рода технологическим устройствам предъявляются особые требования, которые связанны со стабилизацией трения в месте контакта ленты с ведущим и поддерживающим роликами.

Эффективным способом обеспечения требуемых эксплуатационных показателей работы трибосопряжения в течение заданного срока службы являются определение и оптимизация показателей, отображающих эксплуатационное качество на этапах: синтеза (проектирования), изготовления, испытания, а также на этапе нормальной эксплуатации и в экстремальных режимах, при диагностике и мониторинге технического состояния трибосопряжений отдельных механизмов и машины в целом.

Процесс, протекающий в трибосопряжениях машин и механизмов, в элементах технологических систем является многоплановым. В настоящее время существует несколько подходов к решению проблем, связанных с явлениями при взаимодействии контактирующих тел:

- с одной стороны, известны методы математического моделирования процессов трения на основе дифференциальных и интегральных уравнений, описывающих контактные деформации и учитывающих гидродинамические процессы на основе механики сплошной среды. Этот подход позволяет качественно оценить процессы происходящие в зоне трения;

- с другой стороны, в инженерной практике используются эмпирические методы, которые основаны на условиях регистрации конкретных экспериментальных данных для сопряжений в заданных условиях, но не позволяет экстраполировать полученные результаты на другие, даже близкие, ситуации и условия работы трибосопряжений. Например, результаты, полученные на призматических образцах с малой площадью контакта, не позволяют уверенно перейти на направляющие металлорежущих станков со значительной контактной площадью;

- кроме того, при реальных деформациях контактирующих тел возникает глобальная задача - масштабирования и влияния промежуточной среды на контактные явления при трении и связанное с этим установление возможности управления этими процессами с целью обеспечения требуемых показателей. При этом могут рассматриваться различные эффекты, проявляющиеся на поверхностях раздела контактирующих тел. Целесообразно выделить результаты данных исследований на чистых материалах и средах, и использовать их при решении прикладных инженерных задач применительно к реальным конструкционным и триботехническим материалам. Данные, полученные на качественном уровне, и особенности проявления свойств среды в контакте необходимы для использования в разработке обоснованных рекомендаций при проектировании трибосопряжений; - наличие среды на поверхностях трения необходимо рассматривать не в виде инертной прокладки (в виде третьего тела), которое только в количественном отношении изменяют условия взаимодействия, а рассматривать среду как активный компонент, который посредством своих физико-химических характеристик может существенно влиять на условия трения. Необходимо также отметить, что процесс трения к настоящему времени является достаточно широко изученным. Разработан ряд моделей трения в контакте твердых тел и соответствующих подходов в их исследовании. Однако возможность применения этих моделей трения для конкретных инженерных расчетов весьма ограничена, поскольку требует учета специфических условий работы узла. Сложности в разработке адекватных моделей, прежде всего, обусловлены многоплановостью проявления процесса трения и изнашивания, необходимостью учета значительного количества факторов, предъявляемыми требованиями оптимизации процесса трения относительно многих критериев. Поэтому для постановки и решения задач необходимо разработать комплексный подход, основанный на положениях теории, определяющей ключевые характеристики рассматриваемого процесса. Кроме того, обычно оказывается необходимым введение в используемые зависимости эмпирически полученных корректирующих коэффициентов, учитывающих отличия моделируемых процессов от реально осуществляемых. Такой подход, используя достижения существующих теорий, описывающих отдельные аспекты процесса трения и изнашивания, позволит с достаточной полнотой отобразить в задачах синтеза разнообразные критерии, применением которых можно определить необходимые технические параметры, гарантирующие работоспособность узлов трения.

Объект нсслсдопппня. Объектом исследования в диссертации являются трибосопряжения широкого класса, работающие в условиях отсутствия смазочного материала (сухое трение) или при ограниченном доступе смазочного материала в зоне трения (граничное трение), работа которых удовлетворяет заданным эксплуатационным критериям качества в течение регламентированного срока службы изделия. Для достижения требуемых критериев качества необходима разработка многоуровневых моделей, которые с достаточной полнотой позволят отразить особенности работы проектируемого трибосопряжения машины, а также, в случае необходимости, внести в процессе эксплуатации необходимые изменения условий трибоконтакта за счет введения активных сред.

Таким образом, исследуются важнейшие аспекты проблемы управления процессом контактного взаимодействия пар сухого и граничного Л' трения, решение которой позволит улучшить работоспособность и обеспечить надежность работы трибосопряжений машин и технологических систем.

Целыо днссертпииоиион работы. Основной целыо исследований является повышение эффективности работы трибосопряжений за счет создания комплекса динамических моделей в качестве основы для расчета и управления параметрами процессов трения и износа, определяющих работоспособность трибосопряжения, посредством учета активных сред на этапах проектирования, изготовления и эксплуатации элементов узла трения.

Достижение поставленной цели обеспечено решением следующих частных задач:

- обоснование и выбор критериев, определяющих динамические характеристики трибосопряжения при наличии активных сред;

- построение математических моделей трибосопряжений в качестве основы для решения задачи оптимизации динамических параметров качества;

- формирование алгоритмов и законов управления процессами в трибосопряжениях, обеспечивающих достижение требуемых параметров качества технологических систем и трибосопряжений;

- разработка системы комплексной диагностики эксплуатационных параметров качества поверхностного слоя элементов трибосопряжений машин и технологических систем при условии влияния активных сред.

Методы исследовании. В работе использованы основные положения динамики трибосопряжений и технологических систем для различных видов трения, основные положения теории трения и изнашивания конструкционных материалов, принципы прикладной механики, методы теории автоматического управления, методы системного анализа, оптимизации динамических параметров трибосистем, развитые в задачи мониторинга и диагностики. Трибосопряжения, состоящие из взаимодействующих элементов энергетических, транспортных и технологических машин при наличии активных сред рассматриваются как сложная система, требующая для своего исследования и выработки рекомендаций на базе системного подхода. В основе исследования полагается оценка динамических явлений, с анализом степени их влияния на эксплуатационные характеристики. Методы исследования, оценивающие влияние динамических параметров на показатели качества работы трибосопряжения, оптимизация динамических параметров связаны с задачей математического моделирования трибосопряжения.

Научная новизна. Научная новизна результатов исследований заключается в следующем:

- предложена и обоснована единая концепция обеспечения работоспособности трибосопряжений, как научно-техническая проблема, решаемая в ходе оптимизации динамических параметров трибосистем и диагностики технического состояния;

- исследован и описан механизм оценки влияния параметров трибосистем на показатели динамического качества на основе применения метода структурирования;

- разработан обобщенный векторный критерий качества состояния поверхностного слоя деталей трибосопряжения, отображающий с доступной полнотой совокупность требований: по точности размеров и формы деталей трибосопряжения; по достигнутой шероховатости на основе параметрических оценок; по уровню основных параметров напряженно - деформированного слоя с учетом технологической и эксплуатационной наследственности;

- предложены методы управления параметрами процесса трения и износа трибосистем на основе диагностики параметров качества и точности;

- предложен системный подход и эффективный метод исследования динамических характеристик станков с напрявляющими скольжения у в переходных режимах, что позволило определить влияние активных антифрикционных модификаторов к жидким смазочным материалам на показатели динамического качества;

- разработан новый экспресс-метод определения физико-механических характеристик поверхностного слоя деталей трибосопряжений на основе измерения микротвердости, используемый при построении динамических моделей процесса трения и изнашивания;

- разработаны методы комплексной оценки свойств поверхностного слоя пар трения, основанные на использовании специальной аппаратуры и новых измерительно-вычислительных комплексов (ИВ10;

- выдвинут и обоснован принцип действия активных наномодификаторов карбонной группы фуллероидных материалов на проектируемые антифрикционные материалы, смазочные материалы и покрытия с заданными триботехническими свойствами;

- предложен применительно к трибосопряжениям метод модификации материалами фуллероидной группы как материалов триботехнического назначения, покрытий, так и смазочных материалов {СМ) и технологических смазочных сред (СОТС).

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработаны методики и алгоритм решения задачи синтеза трибосистем при удовлетворении критериев качества в стационарном и переходных режимах работы трибосопряжения;

- предложена методика расчетов, алгоритм и программная реализация диагностики технического состояния трибосистемы, определяющего влияние активной среды на параметры качества, а также показатели трения и износа трибосопряжения;

- разработана методика многоуровнего контроля состояния модифицируемых антифрикционных материалов и смазок наномодификаторами карбонной группы фуллероидными материалами, на всех этапах изготовления и испытаний;

- на уровне изобретения разработаны новые антифрикционные и смазочные материалы, а также конструкции, позволяющие снизить износ, изменить условия трения, повысить надежность и увеличить долговечность трибосопряжений.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обусловлены использованием фундаментальных положений физики твердого тела, теории трения, основных положений динамики механических систем, теории колебаний, построением корректных математических моделей исследуемых процессов трения, применением эффективных вычислительных методов и средств программного обеспечения для ПЭВМ. Научные положения и выводы, полученные аналитически, подтверждены экспериментально и положительными результатами применения в производственных условиях. Достоверность полученных результатов исследования контактных взаимодействий трибосопряжений подтверждена удовлетворительным соответствием результатов с основополагающими решениями, полученными в работах по процессам трения в трибосопряжениях и технологических системах механической лезвийной обработки.

Основные положения, представленные к защите:

- единая концепция обеспечения качества работы трибосопряжения при наличие активной среды - как сложной многофакторной системы;

- математические модели и методика исследования динамики трибосистемы, разработанные на основе иерархического подхода;

- эффективный метод построения целевой функции оптимизации параметров качества поверхностного слоя и параметров трения рассматриваемых трибосопряжений при решении задачи оптимизации;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований динамических параметров трибосистемы и эксплуатационных характеристик качества работы трибосопряжения;

- методики измерений, принцип действия и конструкции модернизированных триботехнических стендов и ИВК для оценки параметров напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя деталей пар трения;

- система комплексного мониторинга параметров качества и диагностики состояния поверхностного слоя пар трения как инструмент управления трением и износом деталей трибосопряжения;

- выдвинутая и экспериментально обоснованная модель действия активных наномодификаторов карбонной группы фуллероидных материалов на проектируемые антифрикционные материалы, смазочные материалы и покрытия с заданными триботехническими свойствами.

Личный вклад автора. В диссертации изложены результаты многолетних исследований, полученные автором самостоятельно, а также совместно с сотрудниками ГОУ ВПО ПИМАШ - Д.В. Васильковым, В.А. Никитиным; ГОУ ВПО СПбГПУ - С.Г. Чулкиным, АЛО. Шабановым; ФГУП ЦНИИКМ «Прометей» - В.Е. Бахаревой, И.Ю. Абозиным, М.А. Герцыком.

При этом лично автору принадлежат:

- обоснование направления исследований, постановка задач, разработка методологии исследований; планирование и проведение экспериментальных исследований, связанных с триботехническими испытаниями на стендах и комплексной оценкой параметров качества на приборах и измерительно-вычислительных комплексах;

- разработка нового экспресс - метода определения физико-механических характеристик поверхностного слоя деталей и покрытий пар трения методом вдавливания алмазного индентора;

- разработка модели для оценки комплексного влияния антифрикционных наномодификаторов карбонной группы на проектируемые аннтифрикционные материалы, смазочные материалы и покрытия;

- обобщение экспериментальных исследований, построение на их основе математических моделей, и установление основных закономерностей исследуемых процессов;

- разработка и внедрение ресурсосберегающих технологий в промышленности и на транспорте па основе наномодификаторов карбонной группы фуллероидных материалов.

Реализаиия результатов работы. Предложенные методы комплексной оценки основных эксплуатационных параметров качества трибосопряжений и методы проектирования конструкционных, смазочных материалов, покрытий триботехнического назначения и СОТС нашли применение:

- в энергетическом машиностроении, судостроении и станкостроении при проектировании индивидуальных ответственных пар трения «метал - композиционный материал» (ОАО Концерн «Силовые машины» ЛМЗ, ФГУП ЦНИИКМ «Прометей», ОАО «Санкт Петербургский Завод прецизионного станкостроения»);

- в машиностроении на операциях механической обработки, при разработке новых масляных СОТС и СОТС на водной основе, содержащих наномодификаторы карбонной группы фуллероидные материалы (ОАО Концерн «Силовые машины» ЛМЗ, ЗАО Завод «Композит»);

- в машиностроении при оценке основных эксплуатационных характеристик поверхностей деталей, подвергающихся различным видам изнашивания после механической обработки - детали судовых дизелей (ОАО «Звезда»), турбинных лопаток последних ступений, выполненных из титановых сплавов после механической обработки и методом ионной имплантации (ОАО Концерн «Силовые машины» ЛМЗ), обработки методом пластического деформирования - детали трубки паронагревателя (ОАО Концерн «Силовые машины» ЛМЗ);

- при отработке технологий применения антифрикционных препаратов к жидким смазочным материалам двигателей внутреннего сгорания на этапах триботехнических и стендовых испытаний (ГОУ ВПО СПбГПУ, кафедра ДВС, ФГУП ВНИИЖТ г. Москва, ФГУП ВНИКТИ г. Коломна);

- на железнодорожном и автомобильном транспорте при разработке новых жидких и пластичных смазочных материалов (ФГУП Русэкотранс).

Материалы диссертации внедрены в учебный процесс и использованы при подготовке дисциплин на технологическом факультете ГОУ ВПО ПИМАШ, таких, как:

1. «Триботехника» - по разделу «Применение модификаторов и антифрикционных препаратов для создания триботехнических материалов с особыми свойствами», «Влияние динамических параметров трибосистемы на параметры трения и износа».

2. «Динамика технологических систем» — по разделу «Влияние динамических параметров технологической системы на производительность, точность и качество обработанных заготовок».

3. «Взаимозаменяемость и стандартизация» и «Метрология» - по разделу «Методы и средства контроля параметров точности и качества».

4. «Основы технологии машиностроения» - по разделу «Влияние параметров точности и качества на основные эксплуатационные характеристики пар трения ».

5. «Резание и режущий инструмент» - по разделу «Износ и стойкость режущего инструмента. Методы повышения обрабатывемости конструкционных материалов и износостойкости режущего инструмента».

АироПаиия работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались в период с 1987 г. по 2004 г. на ряде научно -технических конференций, симпозиумов, на совещаниях и семинарах: ЛДНТП (г. Ленинград, 1990-1991); Дом ученых им. М. Горького РАН (г. С.Петербург, 1992-1993); ИГТА (г. Иваново, 1995); ДНТП (г. С.-Петербург, 1991-1995); международной конференции "Технология-96" (г. Новгород, НовГУ, 1996); международной конференции «Ресурсо- и энергосберегающие технологии» (г. Одесса, УДЭНТЗ, 1995), Commercialization

Advances in Large-Scale Production of CARBON NANOTUBES (April 22-23,

1999, Washington, USA); всероссийской научно-технической конференции

Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов" (г. Рыбинск, РГТА, 1999);

• th

Fullerenes and Atomic Clasters», 4 Biennial International Workshop in Russia; IWFAC*99 (1999, St.Petersburg, Russia); международном симпозиуме по транспортной триботехнике «Триботехника на транспорте»; «Транстрибо— 2001, 2002» (г. С.-Петербург, СПбГТУ, 2001, 2002); международной научно-практической конференции "Качество поверхностного слоя деталей машин" (г. С.-Петербург, 2003); международной научно-практической конференции "Автоматизация технологических процессов в машиностроении. Режущий инструмент и оснастка" (г. С.-Петербург, 2003); международной научно-практической конференции "Технологии третьего тысячелетия" (г. С.Петербург, 2003); международной научно-практической конференции, посвященной 300- летию Санкт-Петербурга: «Безопасность водного транспорта» (г. С.-Петербург, 2003); на НТС: РОСКОММАШ (1994); УМПО (г. Уфа, 1991); ПО «Звезда» (г. С.-Петербург, 1995); ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» (г. С.-Петербург, 2000-2001), ФГУП «Рособоронэкспорт» ДГУП «Гранитный» (г. Североморск, 2002); на V съезде Российского Автотранспортного Союза и Расширенного заседания Совета Службы автомобильного и городского транспорта и транспортной инспекции Министерства Транспорта России (г. Москва, 2003); ФГУП ПКБ ЦТ МПС (г. Москва, 2003); ГУП Московский метрополитен (г. Москва, 2004); ФГУП ВНИКТИ (г. Коломна, 2004).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 76 печатных работы, в том числе б монографий, две брошюры, 5 публикаций в центральных и 14 отраслевых изданиях и журналах, а также в трудах Международных и Всероссийских конференций, 2 патента и положительное решение на патент, 6 учебно-методических пособий.

Структура и объем диссертпиии. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 241 наименования, содержит 335 страниц текста, включая 12 таблиц, 100 рисунков и двух приложений, обеспечивающих метрологическую поддержку разработанных аппаратных средств и подтверждающих внедрение результатов диссертационной работы на отраслевом и региональном уровнях.

14.Основные результаты исследований были внедрены и получили широкую апробацию в условиях действующего производства ОАО КОНЦЕРН «Силовые машины», ЛМЗ, Электросила, «Завод турбинных лопаток», ОАО «Звезда», ФГУП ЦНИИКМ «Прометей», ФГУП Русэкотранс, ФГУП ВНИКТИ, ФГУП ВНИИЖТ, ГОУ ВПО СПбГПУ и других организаций и предприятий РФ.

1. Антифрикционная композиция. Патент на изобретение РФ №2188834, от 10.09.2002. (Рыбин В.В., Пономарев А.Н., Абозин Ю.В., Бахарева В.Е., Никитин В.А., Петров В.М., Малинок М.В.)

2. Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения. М.: Физматгиз, 1963.-472 с.

3. Балабанов В.Н. Безразборное восстановление трущихся соединений автомобиля, (методы и средства).-М.:Астрель,2002.-64 с.

4. Бартенев Г.М., Лаврентьев В.В. Трение и износ полимеров. М.: Химия, 1972.-240 с.

5. Бейлин И.Ш., Вейц В.Л. Синтез параметров механической системы машинного агрегата// Зубчатые и червячные передачи: Некоторыевопросы кинематики, динамики, расчеты и производство/ Под. Ред. Н.И. Колчина.-JT.: Машиностроение, 1974.- с.267-285.

6. Белецкий М.С. Рентгенографическое и элсктроннографическое исследование структур пленок поверхностно активных веществ, адсорбированных поверхностью деформированного алюминия: Дис. д-ра. техн. наук / ВАМИ.Л, 1954. 370 с.

7. Белкин И.М., Виноградов Г.В., Леонов А.И. Ротационные приборы. -М.: Машиностроение, 1968.-С. 155-219.

8. Билик Ш.М. Пары трения металл-пластмасс в машинах и механизмах. -М.: Машиностроение, 1965.-311 с.

9. Болотин В.В Статистические методы в строительной механике. -М.: Стройиздат, 1965.-280 с.

10. Болотин В.В. Случайные колебания упругих систем.-М.: Наука, 1979.-336 с.

11. Борисов В.И. Проблемы векторной оптимизации/ Исследование операций: методологические аспекты.- М.: Наука, 1972.- с.72-91.

12. Боуден Ф.П., Тейбор Д. Трение и смазка твердых тел. М.: Машиностроение, 1968.-543 с.

13. Боуден Ф.П., Тейбор Д. Трение и смазка.- М.:Машгиз, 1960.-151 с.

14. Брайсон А., ХО Ю-ШИ. Прикладная теория оптимального управления/ Пер. с анг.- М.: Мир, 1972.- 544 с.

15. Брейтуэйт Е.Р. Твердые смазочные материалы и антифрикционные покрытия / Пер. с анг.-М.:Химия, 1967.- 320 с.

16. Бусленко Н.П. Лекции по теории сложных систем. М.: Советское радио, 1973. -440 с.

17. Буше Н.А., Копытько В.В. Совместимость трущихся поверхностей. М.: Наука, 1981.- 128 с.

18. Быховский М.Л. Чувствительность и динамическая точность систем управления //Техническая кибернетика. 1964. №6. - С. 24-28.

19. Быховский МЛ. Основы динамической точности электрических и механических цепей.-М.: АН СССР, 1958,-158 с.

20. Валетов В.А. Оптимизация микрогеометрии поверхностей деталей в приборостроении.- Л.: ЛИТМО, 1989.-100 с.

21. Валетов В.А., Васильков Д.В., Воронин А.В, Могендович М.Р. Автоматизированная система непараметрической оценки микрогеометрии поверхности / Межвуз. Сб. науч.тр.Вып.2,- С-Пб.: СЗПИ,1995. С.54-67.

22. Васильков Д.В. Теория и практика обеспечения стабильности и качества механической обработки маложестких заготовок/ Машиностроение и автоматизация производста: Межвуз. Сборник. Вып З.-СПб.: СЗПИ, 1996.-С.54-76.

23. Васильков Д.В. Теория и практика оптимизационного проектирования механической обработки маложестких заготовок: Дис. д-ра. техн. наук: 05.03.01/ГТУ. СПб., 1997. 426 с.

24. Васильков Д.В., Роменская Т.В. Анализ чувствительности динамической системы механической обработки к изменению параметров/ Современное машиностроение. Сб. науч. труд, (приложение к журналу «Инструмент»). Вып. 1.-СПб.: Инструмент, 1997.-С.24-26.

25. Васильков Д.В., Вейц В.Л., Лонцих П.А. Динамика технологической системы при обработке маложестких заготовок.- Иркутск: Иркут. Ун-та, 1994.-98 с.

26. Васильков Д.В., Вейц В.Л., Шевченко B.C. Динамика технологических систем механической обработки. СПб.: ТОО «Ивентекс», 1997. - 230 с.

27. Васильков Д.В., Петров В.М. Контроль состояния поверхностного слоя конструкционных материалов // Инструмент. 1996, № 2. - С. 28-29.

28. Васильков Д.В., Петров В.М., Сенчило И.А. Влияние ионно вакуумной обработки на микрогеометрию рабочих поверхностей инструментов// Инструмент. - 1996. Кч4.- С.22-23

29. Васильков Д.В., Петров В.М., Сеичило И.А. Комплексное исследование состояния поверхностного слоя инструментальных материалов при ионно вакуумной обработке/ Управление качеством финишных методов обработки. Сб. науч. Тр.- Пермь: ПГТУ, 1996.- С. 176-179.

30. Вейлер.С.Я. В. И. Лихтман. Действие смазок при обработке металлов давлением.- М.: Изд-во АН СССР, I960.- 232 с.

31. Вейц В.Л. Вопросы динамики машин: Дис. д-ра. техн. наук./ ЛПИ. Л., 1966. 330 с.

32. Вейц В.Л. Динамика машинных агрегатов. Л.: Машиностроение, 1969. - 370 с.

33. Вейц В.Л., Васильков Д.В. Определние параметров дискретной эквивалентной модели тонкостенного закрученного стержня// Вибротехника. Вильнус :Мокслас,1990.№60 (3).-С.55-64.

34. Вейц В.Л. Применение самотормозящихся передач в механизмах подачи станков. // Станки и инструмент.- 1958. №7. С. 15-17.

35. Вейц В.Л. Расчет механизмов подачи тяжелых станков на плавность и чувствительность перемещения // Станки и инструмент.- 1958. № 3. С. 3-7.

36. Вейц В.Л., Ганзбург Л.Б., Петров В.М. Бесконтактные магнитные зубчатые редукторы. СПб.: СПбГПУ, 2004. - 292 с.

37. Вейц В.Л., Доброславский В.Л., Панов Ф.С. Способ повышения надежности неподвижных фрикционных соединений деталей / а.с. № 165040, БИ, М., 1964, 17.

38. Вейц В.Л., Дондошанский В.К., Чиряев В.И. Вынужденные колебания в металлорежущих станках. М.: Машгиз, 1959. - 288 с.

39. Вейц В.Л., Коловский М.З., Кочура А.Е. Динамика управляемых машинных агрегатов.- М.: Наука, 1984.-325 с.

40. Вейц В.Л., Кочура А.Е. Динамика машинных агрегатов с двигателями внутреннего сгорания. -Л.: Машиностроение, 1976.- 384 с.

41. Вейц B.JI., Кочура А.Е., Мартыненко A.M. Динамические расчеты приводов машин.-Л.: Машиностроение, 1971.-352 с.

42. Вейц В.Л., Кочура А.Е., Федотов А.И. Колебательные системы машинных агрегатов.-Л.: Изд-во Ленингр. Ун-та, 1979.- 256 с.

43. Вейц В.Л., Максаров В.В., Лонцих П.А. Динамические процессы, оценка и обеспечение качества технологических систем механичекой обработки.-Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2001.-299с.

44. Вейц В.Л., Максаров В.В. Лонцих П.А. Динамика и моделирование процессов резания при механической обработке. Иркутск: ИГИУВ, 2000.- 189 с.

45. Вейц В.Л., Чиряев В.И. Некоторые вопросы расчетов механизмов подачи тяжелых металлорежущих станков на плавность и чувствительность перемещения // М.: ЭНИМС, 1958. 32 с.

46. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. М.: Металлургия, 1984.- 280 с.

47. Вульфсон И.И. О влиянии фазовых сдвигов на развитие квазилинейных фрикционных автоколебаний. Вильнюс: Вибротехника, 1970. -С. 2631.

48. Гаркунов Д.Н., Крагельский И.В., Поляков А.А. Избирательный перенос в узлах трення.-М.:Транспорт,1969.-104 с.

49. Гаркунов Д.Н. Повышение износостойкости на основе избирательного переноса.-М.Машиностроение, 1977.- 214 с.

50. Гельдфанбейн Я.А. Методы кибернитической диагностики динамических систем.- Рига: Зинатие, 1967.-542 с.

51. Гладкий В.Ф. Динамика конструкции летательного аппарата. М.: Наука, 1969.-496 с.

52. Гончаренко Ю.В., Петров В.М., Шабанов АЛО. Восстанавливающие антифрикционные препараты. М.: Русэкотранс,2003. - 40 с.

53. Горячева И.Г., Добычин М.Н. Контактные задачи в трибологии. М.: Машиностроение, 1988.-256 с.

54. Григорьев М.Л., Галактионов А.Е., Левит С.М. Методика ускоренных стендовых испытании на безотказность бензиновых двигателей легковых автомобилей// Двигателестроение,№1,1996.-С.54-56.

55. Грин А.П. Пластическое течение металлических соединений при совместном действии сдвига и нормального давления // Машиностроение.- 1955.№6.-С. 43-58.

56. Грин А.П. Трение между несмазанными материалами, теоретический анализ модели металлического соединения // Машиностроение. 1955. №8.-С. 58-69.

57. Гроп Д. Методы идентификации систем/ Пер. с англ. М.: Мир, 1979.302 с.

58. Дейч A.M. Методы идентификации динамических объектов.- М.: Энергия, 1970.- 240 с.

59. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. М.: Наука, 1970.-227 с.

60. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. М.: Машиностроение, 1981.- 244 с.

61. Денисов А.А., Колесников Д.Н. Теория больших систем управления.- Л.: Энергоиздат, 1982.-288 с.

62. Дерягин Б.В. Что такое трение. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 230 с.

63. Дерягин Б.В., Кротова Н.А. Адгезия.-М.-Л.:Изд-во АН СССР, 1949.-244 с.

64. Дерягин Б.В., Кротова Н.А., Смилга В.П. Адгезия твердых тел.-М.: Наука, 1973.-280 с.

65. Дерягин Б.В., Пуш В.Э., Толстой Д.М. Теория скольжения твердых тел с периодическими остановками (фрикционные автоколебания 1-го рода) // Техническая физика, 1956, Т. 26, Вып. 6. С. 1329-1342.

66. Дерягин Б.В., Пуш В.Э., Толстой Д.М. Теория фрикционных автоколебаний с периодическими остановками // Труды III Всесоюзнойконференции по трению и износу машин, Т. 2. М.: Изд-во АН СССР,I960. - С. 132-152.

67. Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы.-М.:Наука, 1987.-399 с.

68. Джонсон У., Меллор П.Б. Теория пластичности для инженеров. / Пер. с англ. А.Г. Овчинников.- М.: Машиностроение, 1979.- 567 с.

69. Динамика и оптимизация механизмов с гибкими связями/ Вейц B.JL, Бейлин И.Ш., Меркин В.М., Петров В.М./ Под общ. ред. проф. B.JI. Вейца. СПб.: СПбГПУ, 2004. 378 с

70. Елецкий А.В. Новые направления в исследованиях фуллереиов// Успехи физических наук.-1995.т. 164.№9. С. 1007-1009.

71. Елизаветин М.А., Сатель Э.А. Технологические способы повышения долговечности машин.-М.: Машиностроение, 1969.-400 с.

72. Епифанов Г.И Трение как сопротивление сдвигу тонких поверхностных слоев твердых тел // ДАН СССР.- 1957. т.114. №4. с. 327.

73. Епифанов Г.И. О двухчленном законе трения / Исследования по физике твердого тела. М.: Изд-во АН СССР, 1957. - С. 60-70.

74. Епифанов Г.И., Ребиндер П.А. Влияние поверхностно-активных сред на граничное трение и износ / Развитие теории трения и изнашивания. М.: Изд-во АН СССР, 1957. - С. 47-58.

75. Епифанов Г.И., Санжаровский М. Исследование естественной площади трения // Трение и износ, №15, Изд-во АН СССР, 1962. С. 41-44.

76. Захаров С.М., Никитин А.П., Загорянский Ю.А. Подшипник коленчатых валов тепловозных дизелей.-М.: Транспорт, 1981.-180 с.

77. Зеленый JI.M., Милованов А.В. Фрактальная топология и странная кинетика: от теории перколяции к проблемам космической электродинамики// Успехи физических наук.- 2004. Т.174.№8. С. 809852.

78. Зимов А.Д. Адгезия пыли и порошков. Изд.2-е, пер. и доп.-М.:Химия, 1976.-432 с.

79. Зимов А.Д. Адгезие жидкости исмачивание. М.:Химия, 1974.-416 с.

80. Зимов А.Д. Дезактивация.-М.: Атомиздат, 1975.-280 с.

81. Зорев Н.Н. Вопросы механики процессов резания металлов. М.: Машгиз, 1956. - 367 с.

82. Изнашивание полиуретанов при трении скольжения/ Державец Ю.А., Никитин В.А., Петров В.М. и др.// Межвузовский сборник. Проблемы машиноведения и машиностроения. Вып 21 СПб.: СЗПИ, 2000. - С.79-87.

83. Имитационное моделирование производственных систем/ Под общ. Ред. Чл.-кор. АН СССР А.А. Вавилова.- М.: Машиностроение; Берлин: Техника, 1983.-416 с.

84. Исследования в области поверхностных сил/Под ред. Дерягина Б.В. Сб. докл. III конференции по поверхностным силам. М.: Наука, 1967. - 543 с.

85. Ишлинский АЛО. и Крагельский И.В. О скачках при трении// Ж-л Техническая физика.- 1944. Т. 14. вып. 5-6.-С. 276-283.

86. Ишлинский АЛО. Теория сопротивления перекатыванию и смежных явлений / В кн. Трение и износ в машинах. 1-я Всероссийская конференция по трению и износу в машинах M.-JL: Изд-во АН СССР, 1940, Т.Н.-С. 255-264.

87. Кайдановский H.J1. Природа механических автоколебаний, возникающих при сухом трении // Техническая физика.- 1949. Т. 19. Вып. 9. С. 985996.

88. Кайдановский H.JL, Хайкин С.Э. Механические релаксационные колебания//Техническая физика. 1933. Т.З. Вып.1. - С.91-109.

89. Касти Дж. Большие системы. Связность, сложность и катастрофы/ Пер. с англ.- М.: Мир, 1982.-216 с.

90. Ко Р., Брокли С. Измерение трения и колебаний, вызванных силами трения// Проблемы трения и смазки. -М.: Мир, 1970. Вып. 4. С. 9-14.

91. Кокотович П.В. Метод точек чувствительности в исследовании и оптимизации линейных систем уравнения// Автоматика и телемеханика.-1964.№2.-С.32-47.

92. Колев К.С., Горчаков J1.M. Точность обработки и режимы резания.- М.: Машиностроение, 1976.- 144 с.

93. Колмогоров А.Н. О логарифмически нормальном законе распределения размеров частиц при дроблении.-Докл.АН СССР, 1941, Т.31,№2,-С.99-101.

94. Комплексные исследования состояния поверхностного слоя ответственных деталей машинных агрегатов / Васильков Д.В., ПетровB.М., Иванов С.Ю., Прима В.И.// Тяжелое машиностроение. -1998, №3.C. 31-34.

95. Крагельский И.В. Влияние шероховатости поверхности на трение. М.: Изд-во АН СССР, 1947. - 247 с.

96. Крагельский И.В. О двучленном законе трения // ДАН СССР, 1961, т. 140, №5,-С. 1048-1050.

97. Крагельский И.В. Трение и износ.- М.: Машгиз, 1967.- 400 с.

98. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968. - 480 с.

99. Крагельский И.В., Виноградов И.Э. Коэффициенты трения. М.: Машгиз, 1962.-220 с.

100. М.Крагельский И.В., Некоторые понятия и определения, относящиеся к трению и изнашиванию. М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 12 с.

101. Крон Г. Исследование сложных систем по частям (диакоптика)/ Пер. с англ.-М.:Наука,1972.- 544 с.

102. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967.-359 с.

103. Кудинов В.А. Динамические характеристики процесса сухого трения / Сухое трение. Рига: Изд-во АН Латв. ССР, 1961.-е. 37-41.

104. Кудинов В.А., Толстой Д.М. Трение и колебания // Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х т. / Под ред. И.В.Крагельского и В.В.Алисина. М.: Машиностроение, 1979. - Т.2. - С. 11-22.

105. Ланнэ А.А. Оптимальный синтез линейных электрических цепей. М.: Связь, 1969.- 292 с.

106. Ле Суань Ань. Автоколебания при трении // Машиноведение.- 1973. №2. С. 20-25.

107. Ле Суань Ань. Механические релаксационные автоколебания // Механика твердого тела. 1973. №2. - С. 47 - 50.

108. Ле Суань Ань. Экспериментальное исследование механических автоколебаний при трении // Механика твердого тела.- 1972. №4. С. 32-38.

109. Лебедев В.Л. Случайные процессы в электрических и механических системах.-М.: Физматгиз,1958.-176 с.

110. Левит Г.А., Лурье Б.Г. Расчет направляющих механизма подач по характеристикам трения // Станки и инструмент. 1962. №1. - С. 35-38.

111. Левит Г.А., Лурье Б.Г. Расчет гидростатических замкнутых направляющих // Станки и инструмент. 1963. №10. - С. 28-34.

112. Левит Г. А., Лурье Б.Г. Совершенствование методов смазки направляющих механизма подач // Станки и инструмент. 1961. №11. - С. 29-30.

113. Левит Г.А., Цырлин М.М., Лапидус А.С. Материалы, конструкции и системы смазки опор планшайб тяжелых карусельных станков. Расчет гидростатических незамкнутых направляющих // Станки и инструмент.-1963. №10.-С. 34-40.

114. Липатов Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров,- М.: Химия,1977.-304 с.

115. Литвинов В.Н., Михин Н.М., Мышкин Н.К. Физико-химическая механика избирательного переноса при трении. — М.: Наука, 1979. -187 с.

116. Лихтман И.В., Щукин Е.Д., Ребиндер П.А. Физико-химическая механика металлов. М.: АН СССР, 1961.- 304 с.

117. Лонцих П. А. Методика и комплект программ расчета систем виброзащиты и стабилизации. Информационный листок о научно-технических достижениях ЦНТИ №87-10, Серия 50.07.03., Иркутск, 1987.-С. 5-7.

118. Лурье Б.Г. Коэффициенты трения материалов для направляющих станков // Станки и инструмент.- 1959. №3. С. 17-19.

119. Макхаров В.В. Реологическое представление при моделировании стружкообразовапия в процессе резания. II Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. Сб. Вып.14. — СПб.: СЗПИ, 1999. — С.21-24.

120. Максаров В.В. Теория и методы моделирования и управления процессом стружкообразовапия при лезвийной механической обработке Дис. док. техн. наук.:05.03.01/ Северо-Западный заочный политехнический институт. СПб., 1999. 337 с.

121. Максаров В.В. Реологическое представление при моделировании стружкообразовапия в процессе резания// Машиностроение и автоматизация производства.Межвуз.сб.Вып.14.-СПб.: Изд-во СЗПИ, 1999.-С.21-24.

122. Матвеевский P.M. Температурная стойкость граничных смазочных слоев и твердых смазочных покрытий при трении металлов и сплавов.- М.: Наука, 1971.-227 с.

123. Мезон Г.Г., Циммерман Г. Электронные цепи, сигналы и системы. М.: ИЛ, 1963.- 320 с.

124. Метод испытания на микротвердость/ Под. ред. М.М. Хрущева.-М.: Наука, 1965.-264 с.

125. Методы комплексного исследования реологических свойств полимерных систем. Виноградов Г.В., Малкин А.Я., Плотникова Е.И., и др. // Механика полимеров. 1997.№8. -С.-226-229.

126. Михин Н.М. Трение в условиях пластического контакта. М.: Наука, 1968. - 104 с.

127. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.-488 с.

128. Морговский Ю.Я., Рубашкин И.Б., Гольдин Я.Г. Взаимосвязные системы электропривода. Л.: Энергия, 1972.-200 с.

129. Мурашкин Л.С., Мурашкин С.Л. Прикладная нелинейная механика станков. Л.: Машиностроение, 1977. - 192 с.

130. Нелинейно оптический элемент для ограничения потоков электромагнитного излучения. Патент РФ.№ 2238577,20.10.2004, (Белоусов В.П., Белоусова И.М., Данилов О.Б., Никитин В.А. и др.)

131. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного/ Пер. с англ.-М.: Мир, 1990.-344 с.

132. Николис Г., Пригожин И. Саморегуляция в неравновесных системах.-М.:Мир,1979.-367 с.

133. Николаенко Н.А., Ульянов С.В. Статистическая динамика машиностроительных конструкций. М.: Машиностроение,1977.-368 с.

134. Новое в области испытания на микротвердость/ Под. Ред. М.М.Хрущев.-М.:Наука, 1974.-272 с.

135. Папок К.К., Рагозин Н.А. Словарь по топливам, маслам, смазкам, присадкам и специальным жидкостям (химмотологический словарь). Изд. 4-е. пер. и доп., М.: Химия, 1975.- 392с.

136. Пановко Я.Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем. М.: Физматгиз,I960.-193 с.

137. Первозванский А.А., Гайцгори В.Г. Декомпозиция, агрегатирование и приближенная оптимизация. М.: Наука, 1979.- 344 с.

138. Петров В.М., Васильков Д.В. Исследование упругопластических характеристик поверхностного слоя материалов методом микротвердости// Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. Сб. Вып 1.- СПб.: СЗПИ, 1996.- С.99-109.

139. Петров В.М. Перспективы использования СОТС для управления явлениями процесса резания и износом режущего лезвийного инструмента //Современное машиностроение: Сб. науч. труд. Вып.2. -СПб: ПИМАШ,2000.- С. 194 200.

140. Петров В.М. Исследование износа лезвийного режущего инструмента при механической обработке композиционных материалов / Информатизация: Естествознание — техника — образование — культура. Вып.2. СПб.: ЛАЭС,2000. - С. 165 -177.

141. Петров В.М. Исследование механической лезвийной обработки композиционных углепластиков/ Доклад. II Международной конференции. "Технологии третьего тысячелетия", 23-25 мая, 2002. С-Петербург // Инструмент и технологии.- 2002. №7-8. С. 244 -252.

142. Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа. № 2196731,20.12.2003.(Пономарев А.Н., Никитин В.А.).

143. Петров В.М. Реологическая модель разрушения углепластиков при резании лезвийным инструментом// Вопросы материаловедения.- 2002. №3(31).-С. 104-110.

144. Петров В.М. Возможность применения восстанавливающих антифрикционных препаратов в ремонтных технологиях /Современное машиностроение: Сборн. науч. трудов. Вып.5. С-Пб: ПИМАШ,2003.-С. 191 - 194.

145. Петров В.М. Повышение эффективности обработки лезвийным инструментом на основе учета физико-механических характеристик материалов: Дис. канд. техн. наук.:05.03.01/ ПИМАШ. СПб. 1995. 224 с.

146. Петров В.М. Применение модификаторов в узлах машин для решения триботехнических задач. СПб.: СПбГПУ, 2004. - 282 с.

147. Петров В.М., Васильков Д.В. Исследование упруго-пластических характеристик поверхностного слоя материалов методов микротвердости // Межвуз. сб. научн. тр. Вып 1. СПб: СЗПИ, 1995. - С.99-109.

148. Петров В.М. Новый автоматизированный комплекс измерения микротвердости и других физико-механических параметров поверхностного слоя деталей машин/ Динамика виброактивных систем. Межвуз. сб.науч.тр Иркутск:. Иркутск, ун-та., 1994. - С.37-46.

149. Петров В.М. Триботехнические характеристики и обрабатываемость лезвийным инструментом композиционных углепластиков.- СПб.: СПбГПУ, 2004. 250 с.

150. Петров Н.П. Гидродинамическая теория смазки. М.: Изд-во АН СССР, 1948.-552 с.

151. Поверхностная прочность материалов при трении/ Костецкий Б.И., Носовский И.Г., Караулов А.К. и др./ Под общ. ред. Костецкого Б.И.Киев.: Техшка,1976.- 296 с.

152. Повышение износостойкости на основе избирательного переноса/ Под. ред. Д.Н. Гаркунова.- М.: Машиностроение, 1977.- 215 с.

153. Погодаев JI.И., Кузьмин В.Н., Дудко П.П. Повышение надежности трибосопряжений.-СПб.: МКС, 2001. 304 с.

154. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. М.: Высшая школа, 1974. - 587 с.

155. Поляк Б.Т. Введение в оптимизацию.- М.:Наука, 1983.-384 с.

156. Практическое руководство по управлению качеством/ Пер. с 4-го Японского издания С.И. Мышкиной; Под. Ред. В.И. Гостева.- М.: Машиностроение, 1980.-215 с.

157. Приборы и комплексы контроля качества машин/ Васильков Д.В., Валетов В.А., Петров В.М. и др./ Под ред. Галасовой К.П. СПб.: АО НПЦ КОНТАКТ, 1995. - 18 с.

158. Пуш В.Э. Малые перемещения в станках. М.: Машгиз, 1961. - 124 с.

159. РТМ 44 -62. Методика статистической обработки эмпирических данных. - М.: Гостандарт, 1963. - 112 с.

160. Райбман Н.С. Что такое идентификация? -М.: Наука, 1970.- 121 с.

161. Райбман Н.С., Чадеев В.М. Построение моделей процессов производства.- М.: Энергия, 1975.- 374 с.

162. Ребиидер. П.А. Избранные труды. Физико химическая механика. М.: Наука, 1979.384с.

163. Редько С.Ф., Ушкалов В.Ф., Яковлев В.П. Идентификация механических систем. Киев: Наукова думка, 1985.-216 с.

164. Решетов Д.Н., Портман В.Т. Точность металлорежущих станков.- М.: Машиностроение,-1986.- 336 с.

165. Робишо Л., Буавер М., Кобер Ж. Направленные графы и их приложение к электрическим цепям и машннам.-М.- Л: Энергия, 1964. 214 с.

166. Розенвассер Е.Н., Юсупов P.M. Чувствительность систем управления.-М.: Наука, 1981.-464 с.

167. Сагомонян А.Я. Проникание.- М.:Изд-во Москов. Универс., 1974.- 300 с.

168. Сегмент подпятника. Патент на полезную модель РФ №35858 от 10.02.2004. (Ильин М.И., Петров В.М., Васильев А.С., Лукин С.А.)

169. Сшшцын В.В. Подбор п применение пластичных смазок. М.: Химия, 1969.-376 с.

170. Синицын В.В. Подбор и применение пластичных смазок. М.: Химия,1974.-414 с.

171. Синтез электромеханических приводов с цифровым управлением/ Веиц B.JL, Вербовой П.Ф., Больберг O.JI. и др. Киев: Наукова думка, 1981.232 с.

172. Смазки. Сборник стандартов.-М.: Комитет стандартов, 1967.-512 с.

173. Скучек Е. Простые и сложные колебательные системы/ Пер. с англ.- М.: Мир, 1971.- 557 с.

174. Сборник стандартов «Смазка». -М.: Изд-во Стандартов, 1967.- 512 с.

175. Словарь справочник по трению, износу и смазке деталей машин/ Под ред. Шведкова E.JL, Ровинский Д.Я., Зозуля В.Д., Браун Э.Д. - Киев: Наук, думка, 1979. - 187 с.

176. Справочник по триботехнике. Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения/ Под. общ. ред. М. Хебды. М.: Машиностроение, 1990.- 412 с.

177. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем.- М.: Высшая школа, 1985.-271 с.

178. Суслов А. Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. □ М.: Машиностроение, 2000.- 320 с.2Ю.Тлустый И. Автоколебания в металлорежущих станках/ Пер. с чеш. М.: Машгиз, 1956.-395 с.

179. Толстой Д.М. Скольжение жидкостей и дисперсионных систем по твердым поверхностям: Дис.док. техн. наук. / СТАНКИН. М. 1953. 330 с.

180. Толстой Д.М., Каплан Р.Л. К вопросу о роли нормальных перемещений при внешнем трении / Новое в теории трения. М.: Наука, 1966. - С. 4259.

181. Томович Р., Вукобратович М. Общая теория чувствительности/ Пер. с сербск. М.: Сов.радио, 1972.-240 с.

182. Томсон Э. , Энг Ч., Кобаяши Ш. Механика пластических деформации при обработке металлов/ Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1969. -504с.

183. Фалб П., Калман Р., Арбиб М. Очерки по математической теории систем/ Пер. с англ.-М.: Мир, 1971.-400 с.

184. Фиалков А.С. Формирование структуры и свойств углеграфитовых материалов.- М.: Металлургия, 1965.-288 с.

185. Финкель В.М. Физические основы торможения разрушением.- М.: Металлургия, 1977. 359 с.

186. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Механические испытания. Конструкционная прочность. М.: Машиностроение, 1974.Т. 1 .-368 с.

187. Фрейдзон И.Р. Математическое моделирование систем. Автоматическое управление на судах.-Jl.: Судостроение, 1969.- 494 с.

188. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей.-М.: АН СССР, 1945.-418с.

189. Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века. -М.: Техносфера,2003.-336 с.

190. Хнтрик В.Э., Шмаков В.А. Исследование закономерностей трения скольжения в нестационарных режимах движения // Вибротехника.-1981, №2(32).- С.97-106.

191. Хитрик В.Э., Шмаков В.А. Нестационарная характеристика трения скольжения в задачах динамики машин/ Нелинейные задачи динамики и прочности машин. По. Ред. В.Л. Вейца.-Л.:Изд-во Ленингр. Ун-та, 1983.-С. 152-175.

192. Хрущев М.М., Бабичев М.А. Исследование изнашивания металлов.-М.: Изд-во АН СССР, I960.- 260 с.

193. Хрущев М.М. Исследование приработки подшипниковых сплавов и цапф. Ин-т машиноведения. М.: Изд-во АН СССР, 1946.- 160 с.

194. Цурков В.И. Декомпозиция в задачах большой размерности.-М.: Наука, 1981.-352 с.

195. Шабанов A.IO. Очерки современной автохимии. Мифы или реалыюсть?-СПб.: Иван Федоров, 2004.-216 с.

196. Шенк X. Теория инженерного эксперимента/ Пер. с англ.-М.: Мир, 1972.381 с.

197. Шпилевский М.Э., Шпилевский Э.М., Стельмах В.Ф. Фуллерены