Досліджено вплив залишкового аустеніту в сталі X12 та його дифузійного насичення азотом на її зносостійкість і довговічність за умов тертя кочення. Розроблено рекомендації щодо підвищення даних якостей сталі X12. Виявлено, що наявність залишкового аустеніту в її структурі суттєво впливає на його контактну витривалість за умов дії циклічних навантажень. Встановлено оптимальне значення процентного вмісту залишкового аустеніту 30-ти об'ємних відсотків у структурі матеріалу, що забезпечує найбільшу його контактну витривалість залежно від умов експлуатації. Виявлено, що насичення залишкового аустеніту азотом з використанням запропонованої технології нітрогартування за оптимальним режимом підвищує у 4,5 раза довговічність сталі X12 на контактну витривалість у процесі тертя кочення у порівнянні з її значенням для цього ж матеріалу без насичення азотом за оптимального вмісту залишкового аустеніту. Встановлено, що збільшення початкових значень здатності матеріалів до релаксації мікронапружень і коефіцієнта розсіювання енергії сприяє підвищенню довговічності зразків у процесі тертя кочення. Експериментально доведено, що зі збільшенням кількості залишкового аустеніту, який в результаті пластичної деформації перетворився у мартенсит, зростає мікротвердість на поверхні зразка під час тертя кочення. Для максимального збільшення довговічності конструктивних елементів під час тертя кочення рекомендовано використовувати технологію нітрогартування, яка включає нанесення дифузійних покриттів максимальної товщини методом іонного азотування, подальше гартування від температури, що забезпечує оптимальний вміст залишкового аустеніту та низькотемпературний відпуск.

  Скачати повний текст

Досліджено взаємний вплив електромагнітних полів і високошвидкісного тертя ковзання на динаміку процесу тертя ковзання та формування властивостей поверхневих і глибинних шарів сталей. Встановлено, що електромагнітні поля інтенсифікують у разі високошвидкісного тертя процеси, які призводять, залежно від умов, до підвищення або зниження зносостійкості сталей, ефектів зміцнення чи зниження міцності робочої поверхні, що відбивається на внутрішніх напруженнях, корозійній стійкості, вмісті вуглецю у приповерхневих шарах та їх мікроструктурі. За даних умов вплив змінних магнітних полів на деформовані силами тертя шари більш ефективний, ніж постійних тієї ж напруженості, і, особливо, за наявності у зоні фрикційного контакту рідких чи консистентних мастил, що містять вуглець. На базі отриманих закономірностей розроблено новий фрикційно-магнітний метод підвищення триботехнічних характеристик експлуатаційних поверхонь деталей машин і на прикладах вузлів тертя суднових механізмів здійснено його впровадження з економічним ефектом за рахунок підвищення зносостійкості, корозійної стійкості та заміни легованих сталей вуглецевими.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Запропоновано новий метод визначення нестаціонарного нелінійного електротермомеханічного (ЕТМ) стану сполучених неоднорідних тіл з електропровідними та діелектричними властивостями, які деформуються та можуть рухатись за експлуатаційних навантажень. Розроблено ефективну методику побудови математичних моделей у формі крайової задачі механіки деформованого твердого тіла з урахуванням ЕТМ зв'язності, скінченних переміщень та малих деформацій, фізичної нелінійності та фазових перетворень матеріалів, контактної взаємодії та присутності жорсткісних зв'язків. На єдиній науково-методологічній основі створено нові методи, алгоритм та програмне забезпечення для розрахунку ЕТМ стану сполучених деформованих тіл, орієнтовані на вирішення проблем проектування та створення нової техніки та прогресивних технологій. Одержано нові дані щодо електромеханічної навантаженості та міцності високовольтних ізоляційних конструкцій. Досліджено ЕТМ стан моделей різних за сполученими парами матеріалів високошвидкісної триботехнічної системи "рельсовий прискорювач" за імпульсного навантаження електричним струмом. Встановлено закономірності зміни термомеханічного стану ріжучого інструменту в процесі алмазного точіння виробів з титанових сплавів.

  Скачати повний текст

Розроблено ефективний метод побудови і наближеного числового розв'язку систем сингулярних інтегральних рівнянь з ядрами Гільберта і логарифмічними ядрами в задачах трибомеханіки про контактну взаємодію ізотропних і ортотропних пластин, послаблених криволінійними отворами, та абсолютно жорстких дисків під час їх спряження з нульовим зазором або натягом. Побудовано уточнену математичну модель шліцьового з'єднання, на основі якої сформульовано нові контактні задачі для пластин з частково підсиленими круговими контурами, а також розвинуто числово-аналітичні алгоритми розв'язування задач про взаємодію пружних пластинок і дисків шляхом пружних криволінійних брусів (тонких пружних ліній), які перенесено на шліцьові з'єднання з зубами змінного поперечного перерізу.

  Скачати повний текст

Визначено особливості мастильного процесу, закономірності зміни динаміки триботехнічних параметрів, кількісні та якісні показники мастильного шару, а також основні закономірності динаміки зношування контактних поверхонь відповідно до процесів, які визначають руйнування, відновлення та динамічну рівновагу граничного мастильного шару на перехідних режимах роботи. Комплексно розглянуто швидкоплинні фізико-механічні поцеси у локальних зонах фрикційного контакту і мастильному шарі в умовах граничного змащування. Розкрито характер мастильної дії під час масляного голодування для умов ковзання, кочення з ковзанням, особливості зміни динаміки товщини мастильного шару щодо твердості робочих поверхонь тертя і реологічних характеристик. Виявлено основні показники працездатності, які обумовлені ступенем зношеності пар тертя, визначено допустимі величини зміни даних показників, що є необхідною умовою у прогнозуванні технічного стану трибоспряжень та розробки методів їх прискорених іспитів на зносостійкість. Подано метод оцінки триботехнічних характеристик мастильних матеріалів широкого класу за параметрами, які реєструються в умовах впливу зовнішніх змінних факторів для локальних контактів у неусталеному режимі роботи трибоспряжень. Розроблено нелінійну математичну модель, яка описує залежність товщини мастильного шару в умовах впливу зовнішніх змінних факторів від ряду незалежних параметрів в умовах граничного змащування.

  Скачати повний текст

Вперше визначено характер розподілу особливостей у разі термомеханічного контакту двох клинів з довільними кутами й установлено незалежність порядку особливості у розподілі контактного тиску від порядку особливості теплових потоків. На прикладі контакту довгої циліндричної оболонки з бандажем визначено характерні випадки топології ділянок контакту та відставання оболонки, а також виявлено наявність трьох характерних розмірів, які визначають різко відмінні масштаби зміни компонент термопружного стану. Удосконалено моделі для опису термомеханічного контакту тонкостінних елементів конструкцій, які відрізняються від раніше відомих тим, що умови контакту записані для точок на контактній поверхні з більш коректним урахуванням стискання стінки вздовж нормалі, а також введенням додаткового ступеня вільності для опису розподілу температури по товщині. Удосконалено оболонковий скінченний елемент, який відрізняється від традиційних модернізованим способом урахування контактних умов на чільній поверхні замість серединної, що дало можливість моделювати контакт без традиційного використання тривимірних елементів зі збереженням фізичних особливостей розподілу змінних стану в контакті.

  Скачати повний текст

Розроблено та науково обгрунтовано новий метод лабораторних випробувань на знос пар тертя за схемою клин-площина з визначенням параметрів моделей сталого зношування. На базі загального підходу розроблено метод модельних випробувань на знос різального інструмента без використання процесу різання. Теоретичною основою методу для розрахункової схеми клин-контртіло слугував комплекс контактних прямих і зворотніх задач за наявності зносу з обліком режиму зношування, початкових умов, переносу клина та характеру руху, співвідношення зносу елементів. Отримано розрахункові формули для визначення параметрів моделей зношування за результатами випробувань. Процедуру й ефективність запропонованих методів доведено конкретними прикладами, зокрема, оцінкою зносостійкості різального інструмента та підшипників ковзання.

  Скачати повний текст

Побудовано розв'язки теплових задач тертя з урахуванням фрикційного теплоутворення, зміни швидкості ковзання з часом та зношуванням. Проаналізовано двовимірне температурне поле та термонапружений стан, що виникають внаслідок квазістаціонарного фрикційного високошвидкісного нагрівання поверхні напівбезмежного тіла. Знайдено резольвенту ядра інтегрального рівняння Вольтерра другого роду зі слабосингулярним ядром, до якого зводиться задача за змішаних крайових умов. Одержаний розв'язок апробовано у процесі дослідження розігріву рейки під час гальмування (розгону) колеса. Знайдено аналітичні формули для визначення коефіцієнта розподілу теплових потоків між колесом та рейкою. Побудовано розв'язок цієї задачі для випадку термочутливого матеріалу тіла. Вивчено розподіл просторового нестаціонарного температурного поля у півпросторі, що нагрівається у круговій області поверхні рухомим фрикційним потоком тепла. Досліджено перехідні температурні процеси під час нагрівання та охолодження тіла. Показано, що на базі розв'язку цієї задачі можна вивчати зародження та рух (кінетику) "гарячих плям", що утворюються на поверхнях тяжко навантажених фрикційних контактів. Одержано розв'язок квазістаціонарної теплової задачі тертя для півпростору з захисним покриттям. Побудовано аналітичні розв'язки цієї задачі для стаціонарного та високошвидкісного режимів фрикційного нагрівання та знайдено інтерполяційні формули для розрахунку максимальної температури у всьому діапазоні зміни параметра Пекле. З використанням розв'язку нелінійної нестаціонарної теплової задачі тертя та урахуванням експоненціальної залежності коефіцієнта тертя від температури проведено числовий розрахунок зміни швидкості ковзання, температури та зношування на робочій поверхні для серійної пари фрикційних елементів гальмівних систем чавун ЧНМХ - металокераміка ФМК-11.

  Скачати повний текст

У контексті дисипативної природи явищ, що ініціюються зовнішнім навантаженням, комплексно розглянуто механічні реакції та реологічні процеси контактної взаємодії та їх вплив на триботехнічні характеристики сполучених поверхонь. Установлено взаємозв'язок між проявом механічних і фізико-хімічних релаксаційних процесів і швидкісно-навантажувальними та температурними умовами динамічного контактування за однонаправленого та реверсивного (фреттинзі) тертя. Наведено механіко-хімічну модель процесу тертя та зношування. Вивчено вплив фреттинг-корозії на чутливість сталі та корозійного розтріскування. Досліджено ефективність існуючих та запропоновано нові методи обробки поверхонь тертя та регулювання газовмісту рідинного середовища з метою підвищення зносостійкості та тривалості міцності металів.

  Скачати повний текст

Розроблено принципово новий підхід до вибору основних параметрів регульованих сферичних опор рідинного тертя просторових механізмів з застосуванням методів Монте-Карло. Вперше запропоновано струменеву систему регулювання положення сфери шляхом зміни гідродинамічного опору потоку на виході щілини гідро-, аеростатичної або комбінованої аеро-гідростатичної сферичної опори. Сформульовано основні положення теорії проектування сферичних опор, які реалізовані в розробках на рівні макетного та дослідного зразка та встановлено закономірності реальної геометрії точних сферичних поверхонь, які базуються на розв'язку багатовимірної задачі оптимізації методом Монте-Карло. Побудовано математичні моделі статичних і динамічних характеристик сферичної опори рідинного тертя.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання підвищення зносостійкості елементів трибоспряжень, що працюють у корозійно-активних середовищах, шляхом нанесення боромістких покриттів з використанням ХТО та лазерної обробки. Наведено метод оцінки триботехнічних характеристик корозійно-тривких покриттів за параметрами реєстрації за наявності зовнішніх змінних чинників у зоні контакту за нестабільних режимів роботи трибосистеми. Розроблено нелінійну математичну модель, що описує залежність корозійної активності за умов дії зовнішніх перемінних чинників від ряду незалежних параметрів у процесі корозійно-механічного зношування. Описано модельний підхід до використання покриттів за умов тертя та корозійно-механічного зношування. З'ясовано вплив початкового потенціалу на інтенсивність зносу легованих боридних покриттів.

  Скачати повний текст

Розглянуто обгрунтований теоретично й експериментально підтверджено новий підхід до розв'язання проблеми експресного усунення за неспеціалізованих чи експлуатаційних умов відмов, викликаних внаслідок зношування, надмірним збільшенням зазорів і витоків у циліндро-поршневих парах аксіально-поршневих гідромашин, з одночасним підвищенням їх робочих характеристик без обов'язкового використання під час відновлення прецизійних видів обробки зношених отворів блоків гідроциліндрів. Визначено закономірності зміни профілів зношування контактуючих поверхонь, зазорів, величин і знака коефіцієнта конусності, тисків і витоків за різних положень поршня в циліндрі та терміну наробітку пари. На підставі одержаних розрахункових і експериментальних закономірностей запропоновано та сконструйовано вузли тертя з елементами, що спеціально деформуються пружно чи пластично, підсумовуючого та диференціального принципу дії. Установлені на поршнях ці елементи здатні зменшувати зазори у зношених блоках гідроциліндрів, виявляючи здатність у багато разів знижувати витоки навіть за підвищених температур мастила та за малих робочих тисків. З ростом тиску мастила та температури їх ефективність зростає. Показано шляхи керування робочими характеристиками таких комбінованих пар тертя, зокрема підвищення терміну їх служби, що перевірено на модельних зразках і експериментальних гідромашинах, і рекомендовано для впровадження.

  Скачати повний текст

Запропоновано новий спосіб дибалансної синхронізації елементів кінематичних пар для забезпечення їх безударної взаємодії. Розроблено методику розрахунку зношування, яка дозволяє прогнозувати ресурс роботи спряження та враховує основні триботехнічні параметри спряження та їх еволюцію в процесі зношування. Показано, що на процеси тертя та зношування кінематичної пари суттєво впливають умови початкового контактування тіл тертя. Обгрунтовано можливість та принципи направленого впливу на механіку взаємодії елементів кінематичної пари з розривами поверхонь та їх зношуванням у напрямку підвищення її працездатності за критеріями віброударної стійкості та зносостійкості.

  Скачати повний текст

Проведено дослідження контактної взаємодії тіл з узгодженими поверхнями за локального фрикційного проковзування в околі ділянок зі змінними контактно-поверхневими параметрами. Сформульовано нові плоскі контактні задачі теорії пружності й термопружності для ізотропно півнескінченних тіл з урахуванням зчеплення та фрикційного проковзування за законом Кулона - Амонтона, що виникає у межах поверхневих виїмок, відшарувань, ділянок зі зниженим коефіцієнтом тертя та неідеальним тепловим контактом за дії розподілених і локалізованих механічних навантажень і теплового потоку. Запропоновано методику розв'язання сформульованих контактних задач, що базується на комплексному поданні напружень, переміщень і температури за допомогою функції висоти виїмки та невідомих функцій висоти міжповерхневого просвіту, відносного зсуву поверхонь у межах зазору та ділянок проковзування, перепаду температури між краями зазору, та наступному зведенні задач до сингулярних інтегральних рівнянь відносно цих функцій. Для визначення невідомих зон локалізації міжповерхневих просвітів і проковзування сформульовано додаткові умови. Проаналізовано еволюцію ділянок проковзування за умов силового та теплового навантаження. Вивчено особливості впливу сил тертя на розподіл відносного зсуву меж тіл, контактних напружень та їх концентрацією.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено вивченню направлення дослідження фретинг-зносу та фретинг-втоми металів, що зумовлені реологічними явищами, які характеризують релаксаційну здатність матеріалу. Встановлено нові наукові закономірності та ефекти, на підставі яких розроблено засоби щодо підвищення надійності та довговічності вузлів тертя машин. Експериментально доведено, що фретинг-корозія контролюється структурними та механічними факторами. Корозійні процеси виникають лише на більш пізніх етапах циклічного навантаження. Адгезія є основною причиною формування поверхневих розтягуючих напруг, яких достатньо для зародження тріщин. Розрахунковим шляхом визначено інтенсивність зношування металів і температуру поверхонь, що контактують за умов фретингу. Розглянуто вплив амплітуди, навантаження, кількість циклів вібрації на фретинг-втомну довговічність та міцність металів. Запропоновано методи обробки поверхонь тертя металів з метою підвищення їх фретинг-втомної міцності та довговічності.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено метод визначення трибологічних властивостей шляхом дряпання поверхні, що отримав назву скреч-метод (СМ). Вивчена механіка контактної взаємодії твердої чотиригранної алмазної піраміди з пластичною поверхнею при вдавлюванні та дряпанні, як основи СМ. Виготовлено прилад та розроблена методика визначення границі контактної міцності поверхні при дряпанні. Встановлені закономірності руху піраміди при зсуві в залежності від ступеня зміцнення матеріалу. СМ розвинуто і використано для оцінки якості тонких твердих анодно-іскрових покриттів дуралюміну Д16Т.

  Скачати повний текст

На прикладах двигунів внутрішнього згоряння розроблено теоретичні засади створення вузлів тертя машин із заданими диференційованими зносостійкими властивостями, що забезпечують рівномірний знос робочих поверхонь під час експлуатації. Наведено математичну модель розрахунку зносу поверхні в кожній точці. Визначено склад нових чавунів і лігатур для отримання втулок та поршневих кілець дизелів. Описано ряд нових технологій виготовлення гільз і втулок циліндрів дизелів із заданою перемінною зносостійкістю робочої поверхні. Наведено результати аналізу впливу режимів роботи двигунів на характер зносу циліндрів. Отримано дані широкомасштабних стендових та експлуатаційних випробувань тракторних та суднових дизелів.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано механізм утворення оксидів і відкладення плівок графіту під час тертя боровмісних матералів. Плівка графіту утворюється в основному внаслідок перебігу трибохімічних реакцій на поверхні тертя, а не дифузії вуглецю з об'єму матеріалу. Розраховано та побудовано діаграми фазових рівноваг у системах B - C - O і Fe - B - C - O, які дають можливість установити умови формування вторинних структур під час тертя боровмісних матеріалів та прогнозувати їх фазовий склад. Показано, що зміна температури (723 - 1644 К) і тиску (0,1 і 15000 МПА) не суттєво впливають на процеси фазоутворення на контактних поверхнях. Запропоновано моделі межового шару за умов сухого тертя для систем Fe - Mn - C - B - Si - Ni - Cr, Fe - B - Cr та боридних покриттів з урахуванням трихімічних реакцій, які відбуваються за контактної взємодії матеріалів і фазового складу продуктів зношування.

  Скачати повний текст