Academic literature on the topic 'Мастильна плівка'

Побудовано детерміністичну теорію плавлення ультратонкої плівки мастила, яку затиснуто між двома атомарно-гладкими твердими поверхнями. Для опису стану мастила введено параметр надлишкового об'єму, що виникає за рахунок хаотизації структури твердого тіла у процесі плавлення. Узгоджено описано термодинамічне і зсувне плавлення. Проаналізовано залежності стаціонарної сили тертя від температури мастила і швидкості зсуву поверхонь, що труться, при їх рівномірному зсуві зі сталою швидкістю. У межах простої трибологічної моделі описано переривчастий режим тертя, при якому мастило періодично плавиться і твердне. Проаналізовано вплив швидкості, температури і навантаження на переривчасте тертя.Проведено якісне порівняння отриманих результатів із експериментальними даними.

In this work, the physical phenomenon of the formation of an oil film containing fullerenes was further developed, on the friction surface of tribosystems, which, in contrast to the known ones, takes into account the structural viscosity and structure of the formed film under the action of the electrostatic field of the friction surface. An increase in load significantly increases the structural viscosity of the gel structure, 13 - 20 times. The concentration of fullerenes in the base lubricant does not significantly affect the dynamic viscosity of aggregates in the composition of the liquid and the structure of the gel. An increase in the tribological properties of the base lubricant medium reduces the value of the structural viscosity of the gel on the friction surface by a factor of 3. At the same time, the concentration of fullerenes in the range of 0.5 - 1.5% does not have a large effect on these indicators. This phenomenon can be explained by the presence or absence of an additive package in the base lubricating medium. For those oils where the additive package is absent or present in a small amount J/m3, the introduction of a fullerene composition promotes the formation of clusters and micelles, which increase the structural viscosity and, consequently, form a film on the friction surface in the form of a gel structure. Conversely, if fullerenes are introduced into a base oil that contains a large and balanced additive package, where tribological properties are high J/m3, interaction at the molecular level does not occur. Fullerenes to a lesser extent will form stable aggregates in the form of micelles. The effect of reducing the coefficient of friction, equal to 96 %, is typical for low and medium loads of operation of tribosystems and base lubricants with average values of tribological properties. With increasing loads or tribological properties of base oils, the effect of the use of fullerenes decreases.

Паливна апаратура (ПА) є найбільш складною і дорогою частиною сучасного суднового двигуна. Вона робить істотний вплив на надійність, економічність і екологічність роботи двигуна. Знос деталей, що труться сполучень ПА є однією з основних причин зниження ресурсу суднових двигунів. В даний час спостерігається тенденція до зменшення вмісту сірки в бункерних паливах для суднових двигунів з метою поліпшення їх екологічних характеристик Дистилятні палива є мастильним матеріалом для рухомих деталей ПА. Найбільш схильні до зносу прецизійні вузли паливного насоса високого тиску і форсунок. Зниження вмісту сірки в паливі призводить до погіршення їх протизносних властивостей, внаслідок чого відбувається збільшення зносу тертьових пар ПА двигунів. Крім того, видалення сірки з палива в процесі гідроочищення провід до видалення поверхнево-активні речовини (ПАР), які сприяють утворенню змащувальних плівок на поверхні металу.

У статті досліджено вплив технологічних параметрів виготовлення нових антифрикційних композиційних матеріалів на основі шліфувальних відходів сталі 7ХГ2ВMФ з твердим мастилом на структуру, механічні та триботехнічні властивості при високих швидкостях тертя (підшипники працюють при швидкості обертання до 700 об./хв. і тиску до 5,0 МПа в повітрі). Проілюстровано механізм формування структури нових матеріалів та її вплив на властивості після використання розроблених технологічних режимів. Така технологія здатна забезпечити мікрогетерогенну дрібнозернисту структуру. Структура композиту складається з матриці на основі відходів інструментальної сталі та рівномірно розподіленого твердого мастила CaF2. Металева матриця є перлітною і складається з α-твердого розчину на основі заліза та карбідів легуючих елементів. Така гетерогенна структура сприяє високому рівню антифрикційних властивостей при важких робочих умовах. Тверда змащувальна речовина CaF2 рівномірно розподіляється по поверхнях тертя. Фторид кальцію та хімічні елементи контактної пари утворюють антифрикційну плівку, яка забезпечує умови самозмащування. Продемонстрована можливість прогнозування та контролю поведінки антифрикційних матеріалів при високих швидкостях обертання шляхом вибору вихідних металевих шліфувальних відходів для забезпечення високого рівня функціональних властивостей. Використання шліфувальних відходів для отримання ефективних антифрикційних матеріалів дає можливість частково вирішувати глобальну проблему охорони навколишнього середовища.

В статті представлено результати досліджень з особливостей формування параметрів шорсткості Ra при тонкому круглому ельборовому шліфуванні робочих поверхонь композитних самозмащувальних деталей на основі промислових шліфувальних відходів інструментальної сталі 05Х12Н6Д2МФСГТ з домішками твердого мастила, що призначені для роботи у високообертових вузлах офсетних циліндрів друкарських машин. Показано, що на параметри шорсткості Ra істотно впливають зернистість ельборового інструменту, матеріал зв’язки шліфувального круга і технологічні режими різання. В роботі визначено, що для формування рельєфу, який відповідає вимогам до якості поверхонь деталей з нових антифрикційних композитів необхідно застосовувати ельборові шліфувальні круги (ЛО) зернистістю 14–28 мкм на бакелітно-гумовій зв’язці. Робочі поверхні нових самозмащувальних композитів, які були оброблені за визначеними режимами тонкого ельборового шліфування, сприяли швидкому утворенню на контактних ділянках щільних самозмащувальних плівок, і, як наслідок, забезпечили мінімізацію інтенсивності зношування пари тертя. Завдяки тонкій фінішній ельборовій обробці скоротився час припрацьовування контактних поверхонь у 1,5−2 рази порівняно з литою латунню, яка застосовується у зазначених вузлах, що є наслідком утворення щільних самозмащувальних плівок. Триботехнічні випробування показали високі антифрикційні властивості нових композитів після тонкого ельборового шліфування. Високі параметри якості контактних поверхонь, які сформувались при тонкому круглому ельборовому шліфуванні, стали передумовою реалізації ефекту перманентного змащування ділянок контакту, що сприяло підвищенню зносостійкості, зменшило час припрацьовування і стабілізувало роботу вузла тертя офсетного циліндра.

В теперішній час особливе місце в фізичних дослідженнях займають нанорозмірні системи, оскільки їх поведінка відрізняється від поведінки об’ємних тіл. Зокрема, вузли тертя, що являють собою атомарно-гладкі поверхні, розділені тонким шаром мастила широко використовуються в сучасній техніці.

Дисертацію присвячено дослідженню процесів межового тертя в рамках термодинамічної моделі плавлення ультратонкого мастила, затиснутого між двома атомарно-гладкими твердими поверхнями. Описано поведінку двох простих механічних аналогів трибологічних систем – при зсуві верхньої поверхні тертя в одному напрямку та при зовнішньому знакозмінному впливі. Установлено, що залежно від керуючих параметрів мастила можуть реалізуватись режими сухого, переривчастого та рідинного тертя. Проведена модифікація термодинамічного потенціалу, яка дала змогу описати фазові переходи першого роду в системі. Показано, що наявність пружньої взаємодії між блоком та зовнішнім приводом суттєво змінює гістерезис на залежності сили тертя від температури та швидкості зсуву. Проведено врахування універсальної залежності в’язкості неньютонівського мастила від температури та градієнта швидкості. При цьому досліджено властивості мастила при низьких температурах і швидкостях зсуву. За допомогою врахування залежності в’язкості від температури та градієнта швидкості вдалося описати квазістатичну компоненту сили тертя. Змодельовано ефекти пам’яті межового мастила. Проведено подальшу модифікацію термодинамічного потенціалу, а саме враховано лінійний доданок в розвиненні вільної енергії. Розраховано критичні значення плавлення і тверднення мастила в цьому випадку для фазових переходів першого та другого родів. Знайдено співвідношення між параметрами розкладення при яких в системі реалізується фазовий перехід першого роду, і при яких – другого. Отримані результати розрахунку якісно співпадають з експериментальними даними інших авторів.
Диссертация посвящена исследованию процессов граничного трения в рамках термодинамической модели плавления ультратонкой пленки смазки, зажатой между двумя атомарно-гладкими твердыми поверхностями. Плавление и затвердевание смазки описываются как фазовые переходы первого и второго рода. Описано поведение двух механических аналогов трибологических систем – при сдвиге верхней поверхности в одну сторону и при внешнем знакопеременном воздействии. Показано, что в зависимости от параметров системы возможна реализация режимов сухого, прерывистого и жидкостного трения. Выяснено, что увеличение температуры смазки и/или скорости сдвига приводит к уменьшению максимальных значений силы трения. Изучено влияние коэффициента пропорциональности между вязкостью и скоростью сдвига, коэффициента жесткости пружины, циклической частоты, различных типов смазок (псевдопластических, дилатантных и ньютоновских) на поведение трибологических систем. Анализ термодинамического потенциала позволил выделить критические значения температур плавления и затвердевания смазки, которые совпадают при реализации в системе фазового перехода второго рода, и различны при протекании фазового перехода первого рода. Установлено, что ширина гистерезиса по температуре значительно увеличивается при наличии пружины между блоком и внешним приводом. Гистерезис по скорости сдвига в таком случае отсутствует. Проведен учет универсальной зависимости вязкости полимерных смазок от температуры и градиента скорости. Эта зависимость показывает, что логарифм эффективной вязкости пропорционален логарифму скорости сдвига. Коэффициент пропорциональности изменяет свое значение от 1 в твердоподобном состоянии до 0 в жидкоподобном (ньютоновская жидкость). При этом исследованы свойства смазки при низких температурах и скоростях сдвига. Построена трехмерная зависимость силы трения от температуры и скорости сдвига. С помощью учета зависимости вязкости от температуры и градиента скорости удалось описать квазистатическую компоненту силы трения. Построена зависимость силы трения от времени при продолжительной остановке внешнего привода. Смоделированы эффекты памяти граничной смазки, которые проявляются в том, что поведение системы в последующий момент времени зависит от предыдущего состояния. Изучено поведение при различных значениях внешней нагрузки. Построены зависимости для параметров смазок, состоящих из алканов различной длины, продемонстрированы и объяснены отличия для различных типов смазок. Проведена дальнейшая модификация термодинамического потенциала путем учета линейного слагаемого в разложении свободной энергии по степеням параметра порядка. Рассчитаны критические значения температуры и скоростей плавления и затвердевания смазки в этом случае для фазовых переходов первого и второго рода. Найдено соотношение между параметрами разложения при которых в системе реализуется фазовый переход первого либо второго рода. Показано, что расплавленному состоянию смазки может отвечать ненулевое значение параметра порядка. Такой вид потенциала дал возможность описать квазистатическую силу трения базируясь на новом подходе. На его основе изучено поведение трибологической системы при различных временах остановки внешнего привода для различных времен релаксации параметра порядка. Полученные результаты расчета качественно совпадают с экспериментальными данными других авторов.
The thesis is devoted to the boundary friction processes investigation using thermodynamic model of ultrathin lubricant melting, which is grabbed between two atomically-smooth solid surfaces. The behavior of two simple mechanical analogues of tribological systems have been described: during the shearing of upper block in one direction and during the external periodical influence. It has been found out that depending on lubricant control parameters, regimes of dry, interrupted and sliding friction can be realized. Further thermodynamical potential modification allows us to describe first-order phase transition in the system. The presence of the elastic connection between block and external drive significantly changes temperature and shear velocity hysteresis’s. The universal dependence of viscosity of lubricant on temperature and velocity gradient has been took into consideration. Herewith, the lubricant characteristics have been investigated at the low temperatures and low shear velocities. The guasi-static friction force was described using the viscosity dependence. The further thermodynamic potential modification has been performed. For this purpose, the linear term was added in the free energy expansion into series. The critical values of lubricant melting and solidification were calculated for the phase transitions of the first- and second-order. The relation was found between expansion parameters for which first- or second-order phase transition are realized in the system. Obtained results qualitatively coincide with experimental data.

Межовий режим тертя виникає, якщо змащувальний матеріал або відсутній зовсім, або має товщину в декілька атомарних діаметрів. У цьому режимі реалізується ряд цікавих ефектів – ефекти пам'яті, твердоподібні та рідиноподібні стани мастила, що не є стійкими термодинамічними фазами, переривчастий режим руху, нетривіальна залежність характеристик тертя від прикладеного зовнішнього навантаження, і т.п. Зокрема, при вивченні тертя плоских твердих поверхонь, розділених межовим шаром ароматичних сполук, коефіцієнт статичного тертя зі збільшенням навантаження зменшується, що пов'язано зі зменшенням кількості моношарів змащувального матеріалу.

Дисертацію присвячено дослідженню процесів межового тертя в рамках моделі нанорозмірної трибологічної системи, а також аналізу процесу зсувного плавлення в твердих тілах. Описано поведінку трибологічних систем двох типів – при зсуві верхньої поверхні тертя в одному напрямку та при зовнішньому знакозмінному впливі. Встановлено, що залежно від температури та параметрів мастила може встановлюватись як режим загасаючих коливань, так і автоколивальний режим, представлений у вигляді дивного атрактора. Проведено врахування просторової неоднорідності напружень, деформації та температури мастильного шару. При врахуванні неоднорідного розподілу напружень по площині контакту показано, що в процесі тертя утворюється доменна структура з двома типами доменів. При врахуванні деформаційного дефекту модуля зсуву проаналізовано вплив адитивних флуктуацій напружень, деформації і температури на процес плавлення мастильного матеріалу. Розглянуто модель зсувного плавлення при врахуванні адитивних шумів основних параметрів і проведено аналіз впливу інтенсивності шумів на характер поведінки системи. Показано, що зі зменшенням інтенсивності шуму параметра порядку мультифрактальна поведінка ряду посилюється.
Диссертация посвящена исследованию процессов граничного трения в рамках модели наноразмерной трибологической системы, а также анализу процессов сдвигового плавления в твердых телах. Исследовано плавление ультратонкой пленки смазки, зажатой между двумя атомарно-гладкими твердыми поверхностями при их взаимном перемещении в рамках модели Лоренца. Описано поведение трибологических систем двух типов – при сдвиге верхней трущейся поверхности в одном направлении и при внешнем знакопеременном воздействии. Проведено аналитическое описание процессов, происходящих в результате самоорганизации полей сдвиговых напряжений и деформации, а также температуры смазочного слоя. Установлено, что в зависимости от температуры и параметров смазки может осуществляться как режим затухающих колебаний, так и автоколебательный режим, представленный на фазовой плоскости в виде странного аттрактора. Показано, что на поведение системы критическим образом влияют начальные условия. Проведен математический анализ синергетической модели с целью объяснения возникновения различных режимов работы системы при изменении основных параметров. Тип функционирования трибологической системы описан в соответствии с характером устойчивости особых точек. Исследован пространственно неоднородный случай в рамках модели наноразмерной трибологической системы. При реализации численной процедуры решения одномерного дифференциального уравнения в частных производных, позволяющей проследить эволюцию трибологической системы, получено и описано распределение напряжений по толщине смазки. Прослежена зависимость стационарного состояния от температуры и показано, что с ростом температуры увеличивается относительная скорость сдвига трущихся поверхностей. Проведен учет пространственной неоднородности напряжений, деформации и температуры смазочного слоя. Рассмотрено движение трущихся поверхностей во взаимно противоположных направлениях с одинаковыми скоростями, а также ситуация, когда нижняя поверхность жестко закреплена, а верхняя сдвигается с фиксированной скоростью. Учет пространственного распределения параметров позволяет описать нетривиальное неньютоновское поведение эффективной сдвиговой вязкости смазочного материала. Проведен анализ влияния температуры поверхностей и вязкости материала на стационарный режим трения. При описании неоднородного распределения напряжений по плоскости контакта показано, что в процессе трения образуется доменная структура с двумя типами доменов. Выяснено, что в ходе эволюции система стремится к однородному состоянию, в котором по всей плоскости контакта реализуется одно и то же значение сдвиговых напряжений, задающее относительную скорость движения трущихся блоков. При учете деформационного дефекта модуля сдвига проанализировано влияние аддитивных флуктуаций напряжений, деформации и температуры на процесс плавления смазочного материала. Исследовано влияние параметров системы на фазовую диаграмму, где интенсивность шума температуры и температура поверхностей трения определяют области сухого, жидкостного и прерывистого трения. Построены зависимости эффективного потенциала и распределения вероятностей от величины напряжений, вид которых определяет режим трения. Также исследуется влияние деформационного дефекта модуля сдвига смазочного материала на характер самоподобного поведения временных рядов напряжений при наличии в системе аддитивных некоррелированных флуктуаций. Рассмотрена модель сдвигового плавления при учете аддитивных шумов основных параметров и проведен анализ влияния интенсивности шумов на характер поведения системы. Подробно рассмотрена ситуация, когда интенсивность шума параметра порядка является малой величиной. Характерной особенностью временных зависимостей параметра порядка является наличие в ограниченном диапазоне степенного вида функции распределения, и, как следствие, временной ряд является самоподобным. С помощью метода мультифрактального флуктуационного анализа для всех рассматриваемых случаев рассчитаны зависимости модифицированного показателя Херста от параметра деформации и показано, что с уменьшением интенсивности шума параметра порядка мультифрактальное поведение ряда усиливается.
The thesis is devoted to study of the boundary friction processes within the framework of the nanoscale tribological system model, as well as to analysis of shear melting in solid state. The behavior of two types of tribological systems has been described: during the displacement of the upper friction surface in one direction and under the external alternating influence. It has been determined that both the mode of damped oscillations and auto-oscillating mode, presented in the form of a strange attractor, may be established dependending on the temperature and parameters of the lubricant. The spatial inhomogeneity of the stress, strain and temperature of the lubricant layer has been considered. While considering the heterogeneous distribution of stresses in the plane of the contact, it has been shown that the domain structure with two types of domains appears in the friction process. The influence of the additive fluctuations of stress, strain and temperature on the melting process of lubricating material has been analyzed considering the deformation defect of shear modulus. The shear melting model considering the additive noise of the main parameters has been studied, and the impact of the noise intensity on the system behavior has been analyzed. It has been shown that decrease of intensity of the order parameter noise increases the multifractal behavior of the series.