авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 11 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАУЧНЫЙ СОВЕТ РАН ПО ПРОБЛЕМАМ МАШИНОВЕДЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ УЧРЕЖДЕНИЕ ...»

-- [ Страница 6 ] --

Для решения задач внутренней механики шин могут быть использованы различные по степени детальности и точности модели. Одной из наиболее простой и самой распространённой из действующих математических моделей шин является шина, моделируемая на основании теории Е. Fiala [11] Физически эта модель содержит ступицу А, пневматический элемент В, который моделирует упругое основание и сетку диагонально уложенных слоев каркаса шины в боковых стенках. Тонкая лента С, обладающая изгибной жесткостью в боковом направлении, моделирует каркас и брекер в короне шины. Рабочая лента D с рабочей поверхностью, способной к сдвигу в тангенциальном направлении моделирует протектор шины. Как показывает практика данная модель с достаточной точностью воспроизводит упругие и сцепные характеристики шины, необходимые для сравнительного анализа показателей маневренности, управляемости и устойчивости движения моделируемых автотранспортных средств. Математическая модель шины построена с учетом следующих допущений:

1) прямоугольное пятно контакта;

2) равномерное распределение давления по пятну контакта;

3) шина смоделирована как балка на эластичном основании.

Ряд моделей шин, построенных на основании теории Х. Б. Пачейки по известной «Магической формуле (Magic Formula)» [10] созданы преимущественно эмпирически и содержат набор математических формул, которые частично основываются на общих физических законах. "Magic Formula" вычисляет силы (Fx, Fy) и моменты (Мx, Мy, Мz), действующие на шину при чистых и комбинированных условиях скольжения, используя значения продольного и/или поперечного скольжения (,), изгиба колеса () и вертикальной силы (Fz) как входные данные. Модель принимает во внимание многослойность и конусность и была расширена добавлением возможности описания переходного и колебательного поведения шины вследствие чего дает адекватные результаты при моделировании до 8 Гц и длины волны неровности более 2 метров.

Одним из недостатков всех перечисленных моделей является недостаточно четкое описание пятна контакта и, соответственно, процессов, происходящих в нем при взаимодействии шины с опорной поверхностью в условиях моделирования движения автомобиля на предельно малых скоростях. Этот недостаток проявился при использовании стандартных моделей шин (FIALA и PACEJKA), включенных в пакет моделирования динамики и кинематики механических систем MSC.ADAMS, при оценке управляемости и маневренности автомобиля, а именно, при движении с предельно малыми скоростями (до 5 км/час) в задачах маневренности и при расчетном определении усилия на рулевом колесе стоящего автомобиля.

Результаты расчетного анализа показали некорректное поведение модели автомобиля при работе на выше указанных режимах. Проанализировав используемые модели шин, удалось выяснить, что при их сочетании с режимами движения автомобиля на малых скоростях некорректно воспроизводились условия работы шин в пятне контакта. Существующие модели не учитывают полной картины распределения сил в пятне контакта, при том, что в некоторых расчетных случаях, пятно контакта было и вовсе вырождено.

Учитывая вышесказанное, авторами предложен новый подход моделирования шины, применительно к задачам расчетной оценки маневренности и управляемости а именно проведения оценки усилия на рулевом колесе на базе методики разработки полуаналитической модели шины [8] с уточнением моделирования контактного взаимодействия шины с опорной поверхностью при помощи конечно-элементного анализа и многокомпонентного моделирования механических систем. Математическая модель шины в общем виде представлена в виде решения системы уравнений вида:

Fx = Fxa + Fxs = Fx (, s x, x s ) Fy = Fya + Fys = Fy (, s x,, x s, Fy, M z ) M z = M za + M zs = M z (, s x,, x s, Fy ) x s = x s (, s x,, Fy, M z ) где Fx - продольная сила в пятне контакта;

Fy - боковая сила в пятне контакта;

Мz - стабилизирующий момент;

Fxa, Fya, Mza - обобщенные силы по сцеплению;

Fxs, Fys, Mzs - обобщенные силы по скольжению;

- угол увода;

Sx - продольное скольжение;

xs - размер области сцепления;

- угол.

Алгоритм работы математической модели шины с предмоделированием контактного взаимодействия приведен на рисунке.

Математическая модель шины с предмоделированием контактного взаимодействия была разработана при выполнении совместных российско-белорусских исследований по проектам Т10Р-204 БРФФИ, 10-08-90022- Бел_а РФФИ и реализована при проведении виртуальных испытаний маневренности и расчетной оценки усилия на рулевом колесе автомобилей и автопоездов МАЗ, в том числе и концептуальной разработки ГНУ "Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси" многозвенного автопоезда.

Список использованных источников 1. Высоцкий, М.С. Харитончик С.В. Динамика криволинейного движения многозвенного грузового магистрального автопоезда: компьютерное и физическое моделирование / М.С. Высоцкий, А.Н. Колесникович, Кочетов С.И., Суша С.А., Харитончик С.В. // Механика машин, механизмов и материалов. Сер. физ.-тех. наук. – 2009. – №4(9). – С. 5–15.

2. Белоусов Б.Н., Попов С.Д. Колесные транспортные средства особо большой грузоподъемности. Конструкция. Теория. Расчет»/Под общ. Ред. Б.Н. Белоусова-М.:

Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. –728 с.:ил.

3. Купреянов А.А., Шеломков С.А., Морозов М.В. Разработка математической модели колёсного движителя для прогнозирования эксплуатационных свойств проектируемых многоосных колёсных машин. Тезисы доклада. // «Трибология и надёжность». Сборник научных трудов VIII международной конференции. Изд-во "Петербургского государственного университета путей сообщения". Санкт-Петербург, 2009. С. 220-222.

4. Купреянов А.А., Швецов А.М. Особенности моделирования взаимодействия колёсного движителя с опорной поверхностью при исследовании новых систем рулевого управления. // «Трибология и надёжность». Сборник научных трудов VIII международной конференции. Изд-во "Петербургского государственного университета путей сообщения". Санкт-Петербург, 2009. С. 210-220.

5. Левин М.А., Фуфаев Н.А. Терия качения деформируемого колеса. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989.-272с.

6. С.В. Шилько, В.В. Можаровский, С.Б. Анфиногенов, А.В. Хотько, Анализ контактного взаимодействия автомобильной шины с колесным диском и дорожным покрытием /Механика - 2007: сб. науч. тр. III Белорусского Конгресса по теоретической и прикладной механике ОИМ НАН Беларуси, Минск, 16-18 октября 2007 г. /ОИМ НАН Беларуси;

под общ ред. акад М.С. Высоцкого.- Минск, 2007. -416 с.

7. Ульянов Н.А. Колесные движители строительных и дорожных машин: Теория и расчет. - М.: Машиностроение, 1982. - 279с., ил.

8. G. Mastinu, S.Gaiozzi, F. Montanaro, D. Pirola, A Semi-Analytical Tyre Model for Steady and Transient-State Simulations // Tyre models for vehicle Dynamic analysis edited by F. Bohm and H.-P. Willumeit Proceedings of the 2nd International Colloquim on Tyre Models for Vehicle Dynamic Analysis, held at the Technical University of Berlin, Germany, February 20-21, 1997, Vehicle System Dynamics, Volume 27.

9. Belkin A.E., Bukhin B.L., Mukhin J.N., Narskaya N.L., Some models and Methods of Pneumatic Tire mechanics // Tyre models for vehicle Dynamic analysis edited by F. Bohm and H.-P. Willumeit Proceedings of the 2nd International Colloquim on Tyre Models for Vehicle Dynamic Analysis, held at the Technical University of Berlin, Germany, February 20-21, 1997, Vehicle System Dynamics, Volume 10. Pacejka H.B., Besselink I.J., Magic Formula Tyre Model with Transient Properties // Tyre models for vehicle Dynamic analysis edited by F. Bohm and H.-P. Willumeit Proceedings of the 2nd International Colloquim on Tyre Models for Vehicle Dynamic Analysis, held at the Technical University of Berlin, Germany, February 20-21, 1997, Vehicle System Dynamics, Volume 27.

11. Masato A. Vehicle Handling Dynamics. Theory and Application, Elsevier 2009, ISBN-13:978-1-8561-7749-8.

УДК 620.179.1.082.7. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОПАРАМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ТРИБОМОНИТОРИНГА ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ПРОЦЕССОВ ГРАНИЧНОЙ СМАЗКИ К.В. Подмастерьев, Е.В. Пахолкин Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Государственный университет – учебно-научно производственный комплекс», Орел ВВЕДЕНИЕ В условиях граничной смазки предотвращение изнашивания металлических по верхностей достигается за счет формирования на них адсорбированных слоев, назы ваемых граничными. Свойства данных слоев косвенно определяются составом смазоч ного материала (СМ) и свойствами поверхностей трения. Определяющим свойством СМ в данном случае является смазывающая способность. В терминологии межмолеку лярных взаимодействий данное свойство выражается в адгезионной и когезионной спо собности смазочной среды, которая обычно содержит различные поверхностно актив ные вещества.

Для оценки состояния граничных слоев предложено применять комплексный метод трибодиагностики, основанный на измерении двух электрических параметров (электрического сопротивления и параметров микроконтактирования – нормированно го интегрального времени электрического контактирования (НИВ)). В соответствии с предложенной в работе [1] математической моделью фрикционного контакта измери тельная информация, представленная указанными параметрами, обеспечивает оценку адгезионных свойств смазочного материала.

Правильность теоретических положений, на которых базируется разработанная методика оценки смазывающих свойств СМ, подтверждена экспериментально, но на качественном уровне [2]. Расхождение экспериментальных результатов с теоретиче скими оценками, к сожалению, существенно. Целый ряд явлений не поддается объяс нению на предложенном уровне теоретического описания ТТ, представленного гранич ными слоями.

АНАЛИЗ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ГРАНИЧНЫХ СЛОЕВ СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА Применение электропараметрических методов в трибологии связано с именами таких ученых, как Фивег, Клюге, Лунн, С.Н. Постников, А.С. Ахматов, М.М. Снитков ский, К.Д. Золтоев. По данным работы [3] именно Фивег и Клюге впервые провели экс периментальные исследования электрических параметров фрикционного контакта с це лью определения возможности идентификации видов смазки (работа описана в 1930 г.).

Позднее в 1957 г. вышла работа Лунна с описанием использования электропараметри ческого метода для оценки площади электрического контактирования. Причем данный метод можно рассматривать в качестве прототипа современных методов трибомонито ринга, предполагающих применение параметра НИВ. Обобщение накопленного опыта в области электрических методов неразрушающего контроля впервые выполнили А.И.

Свириденок, Н.К. Мышкин, Т.Ф. Калмыкова и О.В. Холодилов [3]. Вопросы электри ческих свойств смазочных слоев также рассмотрены и в более поздних работах, напри мер, в [4].

Анализ многочисленных публикаций позволяет сделать вывод о неоднозначном представлении трибологов об электрических свойствах граничных слоев.

При граничной смазке трущиеся поверхности разделены слоем смазочного ма териала от толщины одной молекулы до 0,1 мкм [4]. Наличие граничного слоя снижает силы трения по сравнению с трением без смазочного материала в 2...10 раз и уменьша ет износ сопряженных поверхностей в сотни раз. Считается, что эти слои резко отли чаются по своим свойствам, в том числе электрическим, от смазочного материала в объеме. Все масла способны адсорбироваться на металлической поверхности. Проч ность пленки зависит от наличия в ней активных молекул, качества и количества по следних. Хотя минеральные смазочные масла являются механической смесью неактив ных углеводородов, они, за исключением неработавших сверхчистых масел, всегда имеют включения органических кислот, смол и других поверхностно-активных ве ществ. Жирные кислоты входят в состав масел растительно-животного происхождения, а также в состав пластичных смазочных материалов. Поэтому почти все смазочные масла образуют на металлических поверхностях граничную фазу квазикристаллической структуры толщиной до 100 нм, обладающую более или менее прочной связью с по верхностью и продольной когезией [4].

Молекулы смазочного материала ориентируются перпендикулярно к твердой поверхности, причем во многих работах граничный слой иллюстрируется классическим рисунком (рисунок 1).

А— участки, воспринимающие нагрузку;

Б—участки непосредственного контак тирования или контактирования при твердых пленках Рисунок 1 – Схема контактирования реальных поверхностей при граничной смаз ке [4] Вполне вероятно, что подобное представление о структуре смазочного слоя при вело к теории, основоположниками которой стали, очевидно, Фивег и Клюге. Сущность теории заключалась в том, что граничный смазочный слой вследствие своей структуры обладает «детекторным эффектом» [3], который проявляется в различном характере проводимости в зависимости от полярности внешнего источника. Отечественные уче ные Снитковский М.М. и Дерягин Б.В. также выявили особые электрические свойства граничных слоев. В трудах Гаркунова Д.Н. констатируется полупроводниковый харак тер поверхностных слоев СМ.

Противником теории о слабых изоляционных свойствах граничных слоев вы ступил К.Д. Золтоев с результатами следующего эксперимента. Металлический шар был покрыт тонким слоем масла и помещен в ртуть. Смазочный слой при этом обладал «высокой электрической прочностью». Наконец, В.В. Кончиц установил, что «резуль таты измерений электрических свойств тонких слоев смазок свидетельствуют не только об отсутствии полупроводниковых эффектов в граничных слоях, но и о высокой элек трической прочности последних» [3].

Объяснением могут служить иные представления о структуре граничного слоя.

Граничный монослой толщиной в одну молекулу, как условно показано на рисунке 1, формируется поверхностно-активными веществами, к которым относятся, например, органические кислоты, которые содержатся в маслах. Даже малое содержание актив ных веществ (порядка 0,1 %) приводит к заполнению поверхности трения граничным монослоем. Однако конечным результатом такой адсорбции является формирование последующих слоев, представленных даже неполярными компонентами, т.е., базовыми компонентами СМ [4]. Более того, Д.Н. Гаркунов именно вторичный полимолекуляр ный слой, источником ориентации молекул которого является монослой активных ком понентов, называет собственно граничным. Такое представление о граничном полимо лекулярном слое позволяет склоняться к мнениям К.Д. Золтоева и В.В. Кончица, кон статировавших в целом электроизоляционные свойства граничных слоев.

ОЦЕНКА СМАЗЫВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ Методологическими основами работы является использование теории электроре зистивных методов трибомониторинга при оценке смазывающей способности СМ. При этом для подтверждения работоспособности предлагаемого подхода требуется прове дение подтверждающих экспериментов каким-либо образцовым методом. Простейшим способом оценки маслянистости (смазывающей способности) жидкостей является на несение капли смазочного материала на поверхность металла с измерением геометри ческих характеристик масляного пятна (углы смачивания, диаметр пятна). В качестве образцов были использованы три вида масел: синтетическое масло класса 5W–30, мо торное масло М-8 и минеральное И-20А. Нанесение проб масел на металлическую по верхность (при одинаковых объемах проб и единых условиях эксперимента) позволило установить, что диаметры пятен при растекании масел указанных видов составляют, соответственно, 15,08 мм, 13,54 мм и 13,13 мм. При этом значения краевых углов со ставили, соответственно, 6о47’, 7о51’ и 9о44’. Данный способ оценки взаимодействия смазывающих сред с металлической поверхностью имеет свои недостатки, связанные с тем, что оценка смазывающей способности выполняется при условиях, отличных от условий фрикционного взаимодействия. Тем не менее, метод был использован в каче стве образцового в силу простоты, возможности получения количественной оценки смазывающей способности и наглядности полученных результатов.

Для оценки смазывающей способности масел по электрическим параметрам была применена схема трения «вал – кольцо». Условия фрикционного взаимодействия (ско рость скольжения и нагрузка) обеспечивали режим граничного трения с отсутствием гидродинамического несущего слоя.

Сопоставление результатов образцового метода и результатов измерения пара метров «электрическое сопротивление» и НИВ позволило сделать следующие выводы:

– между диаметром пятна пробы масла на металлической поверхности и значени ем НИВ наблюдается монотонно убывающая зависимость;

– между значениями краевых углов капель СМ указанных видов и параметром НИВ наблюдается монотонно возрастающая зависимость;

– между диаметром пятна пробы масла на металлической поверхности и значени ем сопротивления наблюдается монотонно возрастающая зависимость;

– между значениями краевых углов капель СМ указанных видов и сопротивлени ем наблюдается монотонно убывающая зависимость;

– значения параметра НИВ для масел выбранных типов (класса 5W–30, мотор ного М-8 и минерального И-20А) составили, соответственно, 0,3, 0,55 и 0,95, что соот ветствует теоретическим предположениям о возрастании данного параметра при сни жении смазывающей способности СМ;

– значения параметра «электрическое сопротивление» для масел выбранных ти пов составили, соответственно, 1,1 кОм, 0,85 кОм и 0,15 кОм, что соответствует теоре тическим предположениям об убывании данного параметра при снижении смазываю щей способности СМ.

Таким образом, анализ результатов показывает, что для масла И-20 с худшими смазывающими свойствами наблюдается максимальное значение параметра НИВ и ми нимальное значение сопротивления. Масло М-8 было использовано как промежуточ ный вариант, так как оно содержит минимальный набор функциональных присадок.

Наконец, синтетическое масло, обладая наилучшими возможностями по формирова нию граничных слоев, обеспечивает минимальное значение диагностического парамет ра НИВ и максимальное значение электрического сопротивления.

Полученные предварительные результаты позволяют рассматривать предложен ный подход к оценке смазывающей способности СМ как один из наиболее перспектив ных в силу простоты его технической реализации, простоты интерпретации результатов измерения диагностических параметров, сравнительно низкой стоимости технических средств. Немаловажным является также то, что предлагаемый метод позволяет оцени вать смазочную способность СМ непосредственно в условиях фрикционного взаимоде йствия.

Работа выполняется при поддержке аналитической ведомственной целевой программы “Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 годы)”, код проекта 10423.

Список литературы 1. Пахолкин, Е.В. О комплексном исследовании адгезионной способности сма зочных материалов электрическим методом / Е.В. Пахолкин // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, 2010. – № 1/279 (592). – С. 113-118.

2. Пахолкин, Е.В. Экспериментальные исследования смазывающей способности моторных масел электрическим методом / Е.В. Пахолкин // Фундаментальные и при кладные проблемы техники и технологии, 2010. – № 5 (283). – С. 125-128.

3. Акустические и электрические методы в триботехнике [Текст] / Под ред. В.А.

Белого.– Минск: Наука и техника, 1987. – 265 с.

4. Гаркунов, Д.Н. Триботехника (износ и безызносность): Учебник. – 4-е изд., пе рераб. и доп. – М.: Изд-во МСХА, 2001. – 616 с.

УДК 621. ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФОРМОВАНИЯ КЕРАМИЧЕСКОЙ МАССЫ Барабанщиков Ю.Г., Чулкин С.Г.

Санкт–Петербургский государственный политехнический университет, Россия Водосодержащие дисперсные системы, к которым относится керамическая масса (КМ), обусловливают один из наиболее интенсивных видов изнашивания – абразивное изнашивание [1]. Затраты на ремонт шнекового пресса для производства керамического кирпича, вызванные износом, составляют в год 30-35 % от стоимости пресса [2]. Ха рактер изнашивания зависит от содержания абразивных частиц, их твердости, геомет рии зерен, гранулометрического состава, а также в значительной степени определяется плотностью, прочностью массы, степенью закрепления частиц в ней, поверхностными свойствами дисперсной системы, ее влажностью [3].

В литературе отмечается непостоянство коэффициента трения и противоречи вость результатов его определения у различных авторов.

При скольжении керамической массы по твердой поверхности проявляется ори ентационный эффект в направлении трения [4]. Это приводит к неравномерной усадке при сушке и обжиге и к образованию трещин по границе слоев [5].

При трении изменяются электропотенциалы контактирующих тел [6]. В условиях жидкой электролитической среды трение существенно ускоряет процесс анодного рас творения металла в местах фрикционного контакта [7].

В настоящей работе приводятся результаты исследований трения и изнашивания металлической поверхности при движении керамической массы, состоящей из кем брийской глины месторождения «Красный Бор» Ленинградской области (~80 %) и песка из отсевов дробления гранитного щебня с размером зерен до 5 мм (~20 %).

Особенности трения КМ. Установлены два пороговых значения влажности КМ:

Wf13 % и W20 %. При влажности Wf и ниже КМ проявляет свойства твердого тела и скользит по контакту, как единое целое. При влажности W и выше система ведет себя подобно жидкости. Она прилипает к поверхности контртела и скольжение по контакту прекращается, заменяясь течением в объеме. При WWf, сила трения падает с увеличением скорости, как это имеет место в случае твердых тел, если же WWf, то сопротивление движению возрастает подобно тому, как это происходит в жидкости.

Параметры трения и изнашивания, а также электрических явлений изменяются, главным образом, в пределах между пороговыми значениями влажности. В этом же интервале находятся значения формовочной влажности КМ при производстве керамических изделий. При влажности КМ WWf зависимость удельной силы трения от нормального давления p является линейной и подчиняется закону Кулона. При WWf величина d/dp уменьшается при увеличении W. С ростом p удельная сила трения стремится к некоторому постоянному пределу С, а d/dp – к 0. На основе полученных зависимостей предложено уравнение, описывающее процесс трения КМ:

d/dp =0exp(–p), (1) где 0 – коэффициент трения при р=0. – параметр консистентности, зависящий, главным образом, от влажности КМ. По физическому смыслу представляет собой площадь истинного контакта, устанавливающуюся под действием р=1. Обратная вели чина (1/) есть предел текучести пасты. В случае недеформируемых тел =0 и d/dp=0=const, что после интегрирования дает линейный закон трения Кулона. В слу чае идеальной жидкости = и d/dp=0.

Результаты расчетов по уравнению (1) хорошо согласуются с экспериментальны ми данными. Сравнение полученных значений пределов текучести в покое тs и при скольжении тd с 1/ показывает, что величина 1/ имеет весьма близкие значения с тd. При W15 % значения 1/ и тd практически совпадают. Отрезок, отсекаемый кри вой на отрицательной ветви оси абсцисс, равен давлению адгезии pa. Уравнение (1) от ражает то обстоятельство, что трение КМ включает два одновременно протекающих процесса – скольжение по контакту и течение в объеме.

Изнашивающая способность КМ. Исследовано влияние на интенсивность из нашивания J=m/vt следующих факторов: влажности КМ, нормального давления, из носостойкости контртела, содержания и гранулометрического состава абразивной со ставляющей, формы зерен. Из испытанных песков, применяемых в производстве, наи более опасным является песок средней крупности из отсевов дробления гранита. При замене этого песка на морской песок, имеющий окатанные зерна, интенсивность изна шивания снижается на 60 %.

Установлен второй порог влажности W, при котором внешнее трение полностью замещается внутренним. При этом J=0. При влажности Wf интенсивность изнашивания максимальна. Участок зависимости J=f(W) при WWWf может быть с достаточной для практики точностью аппроксимирован линейной функцией, уравнение которой имеет вид:

J=jР(W–W), (2) где j – коэффициент пропорциональности, мг/(мкН%), представляющий собой интенсивность изнашивания при единичной нормальной силе Р, и разности (W–W) в %. Значение j зависит от свойств материалов пары трения, а значение W – только от свойств КМ (табл. 1). Глина, согласно табл. 1, получена в результате удаления из КМ фракции песка с размером частиц более 0,1 мм. При этом порог влажности W увели чился более чем в 1,5 раза, а коэффициент изнашивания j уменьшился в 50–60 раз.

Таблица Влияние характера материалов на параметры j и W Материал Керамическая масса (фракция 5 Глина (фракция 0,1 мм) контртела мм) W, % W, % j, мг/(мкН%) j, мг/(мкН%) Сталь Ст3 2,0 19,8 – – Никель 2,1 20,1 – – Латунь 6,9 20,0 0, 13 32, Медь 7,8 18,9 0, 14 29, Цинк 8,8 19,3 0, 14 29, Формула (2) применима при Р82–4.2W (Р в Н, W в %). Одной из причин откло нения зависимости J=f(N) от линейного закона при высоких Р является «некулоново»

трение (по В.А.Буфееву), проявляющееся в значительной степени в случае вязко пластичных тел. Поэтому при малой нормальной силе площадь фактического контакта устанавливается под действием тангенциальных составляющих тензора напряжений и не реагирует на увеличение Р до определенного критического значения Рк. При РРк увеличение силы Р вызывает пропорциональный рост нормального давления р и соот ветствующий ему рост интенсивности изнашивания J. Возрастание интенсивности из нашивания J при РРк происходит за счет роста фактической площади контакта, вы званного увеличением Р, согласно уравнению Sф=Р/m, где m – предел текучести пас ты. Другой причиной нарушения зависимости (2) является уменьшение вязкости пасты с ростом нормальной нагрузки.

Увеличение скорости перемещения массы приводит к росту скорости изнашива ния J' (износа в единицу времени), однако интенсивность изнашивания J (износ на еди ницу пути) остается неизменной и от скорости не зависит. При этом J'=kv, где коэф фициент пропорциональности k зависит от влажности и может быть приближенно опи сан линейной функцией k=2,54–0,13W. В результате получается уравнение J'=0,13v (19,8–W), где 19,8 – есть W в %, а 0,13 – произведение jN в мг/(м%), при делении которо го на N=0,02 кН получаем j=6,5 мг/(мкН%). Найденные значения параметров j и W хорошо согласуются с результатами опытов.

Соотношение между внешним и внутренним трением. Доля внешнего трения КМ () в общем сопротивлении определяется по разработанной методике, основанной на регистрации процессов, происходящих на фрикционном контакте. К ним относятся:

1) изнашивание контртела, характеризуемое интенсивностью J;

2) трибоионная эмис сия, характеризуемая трибо-ЭДС (Е). Показано, что =J/Jmax=Е/Еmax, где Jmax и Е max – предельные значения J и Е, имеющие место при отсутствии внутреннего трения. Пара метр может быть представлен как =Nf/(Nf+N), где Nf и N – скорости диссипации энергии, соответственно, при внешнем и внутреннем трении.

При влажности Wf и ниже когда система скользит по контакту, как единое целое J=Jmax (соответственно, E=Emax) и =1. При влажности W и выше J=0 (соответственно, E=0) и =0.

Корреляция между J и Е позволила разработать способ непрерывного контроля интенсивности изнашивания путем измерения трибо-ЭДС в технологическом процессе.

Параметр уменьшается с ростом влажности и при увеличении нагрузки.

Влияние внешнего трения на прочность и структурные характеристики ма териалов. Образцы-цилиндры, изготовленные из керамической массы и бетонной сме си, после соответствующей обработки и приобретения ими прочности испытывали на сжатие, изгиб и растяжение при раскалывании. Каждая партия образцов состояла из двух серий. Образцы основной серии в вязко-пластичном состоянии (до отвердевания) подвергали трению (трибообработке) по торцовым поверхностям стальными контрте лами в течение 90 с при n=0,5 с–1 и при нормальном давлении 0,33 или 2,25 МПа. Об разцы контрольной серии трибообработке не подвергались.

Установлено, что трение влияет на прочность материалов при всех видах испыта ний. В результате трения прочность на изгиб и сжатие керамического сырца повышает ся на 5-15 % Прочность на растяжение при раскалывании при влажности близкой к Wf (12-14 %) возрастает после трения на 30-48 % и растет с повышением p. При влажности WWf (15-19 %) прочность при раскалывании в результате трения снижается. В слу чае керамического черепка трибообработка оказала такое же влияние на прочность, как и в случае сырца.

Для образцов цементного камня получено снижение прочности на растяжение при раскалывании на 11,5 % и повышение прочности при сжатии на 20 % после трения.

Аналогичные результаты получены для бетона. Снижение прочности на растяжение при раскалывании бетона тем больше, чем выше В/Ц.

Трибо-ЭДС. Между двумя электродами, один из которых находится в непод вижном контакте с КМ, а другой скользит по ее поверхности, возникает разность по тенциалов под действием которой во внешней цепи протекает электрический ток, пока происходит скольжение. При полной физической симметрии трибоячейки потенциалы электродов в состоянии покоя равны а=к=0. Потенциал скользящего электрода смещается в отрицательную сторону и приобретает значение f. Потенциал неподвиж ного электрода 0 остается без изменения. Разность потенциалов Е=f–0 является электродвижущей силой (трибо-ЭДС).

При увеличении влажности КМ E сначала возрастает, достигает максимума при W=Wf 12-13 %, а затем снижается в связи с уменьшением. Это показывает, что элек тризация вызвана внешним трением.

В случае цементного раствора (ЦР) зависимость E от водоцементного отношения также проходит через максимум (при В/Ц=0,40). Портландцемент в составе теста пока зал значения E не ниже, а в отдельных случаях – выше, чем ЦР. Кварцевый песок (фракции 0,05-2,5 мм, влажностью около 10 %) характеризуется низкими значениями E.

Таким образом, величина трибо-ЭДС цементного раствора и бетона определяется тон кодисперсной составляющей – портландцементом.

С увеличением нормального давления трибо-ЭДС сначала быстро возрастает, а затем принимает постоянное значение.

Распространенная в литературе гипотеза о пленочном механизме возникновения трибо-ЭДС, не объясняет ряда экспериментальных фактов, например, влияния скорости или возрастания E при уменьшении изнашивающей способности КМ в результате уда ления абразивной составляющей (песка).

Трибоионная эмиссия. Установлено, что с увеличением скорости скольжения v внутреннее электрическое сопротивление КМ (r=E/Iкз) падает. Увеличение электропро водности КМ с ростом скорости имеет место и при пропускании тока от внешнего ис точника. Обнаружено, что электропроводность во время трения зависит от направления тока, снижаясь при отрицательном потенциале на скользящем электроде и возрастая при обратной полярности. Эффект асимметричной проводимости исчезает при оста новке движения. Это подтверждается также смещением синусоиды переменного тока относительно нулевого значения при пуске и остановке движения. При этом сумма ам плитуд полуволн сохраняется неизменной. При изменении полярности приложенного напряжения в 1 В, скачок потенциала на скользящем электроде, в отличие от непод вижного, не изменяет своего знака, то есть действию внешнего электрического поля противостоит противоположно направленное поле в двойном электрическом слое (ДЭС), который поддерживается на скользящем электроде процессом трения. Симмет рию проводимости нарушает неизменная полярность ДЭС на фрикционном контакте, т.

к. в одном из направлений тока носители заряда перемещаются по полю ДЭС, а в дру гом – против поля, преодолевая потенциальный барьер.

Процесс возникновения разности электрических потенциалов при трении КМ можно объяснить следующим образом. В состоянии покоя трибосистемы катион, нахо дящийся в решетке металла на его поверхности, обладает определенной потенциальной энергией. Перемещение катиона вглубь решетки требует большой работы на преодоле ние сил отталкивания. Если граничащей с металлом дисперсионной средой является полярная жидкость, например вода, то ион при переходе в водный раствор, как извест но, становится гидратированным. При этом высвобождается энергия гидратации и уро вень энергии иона понижается. Гидратированный катион удерживается на расстоянии энергетического минимума.

По мере перехода катионов в раствор растет разность электростатических потен циалов между металлом и раствором, затрудняя процесс растворения и облегчая обрат ный процесс (катодный). В результате понижается уровень потенциальной энергии ио на на поверхности металла и повышается уровень потенциальной энергии иона в рас творе Через короткое время эти уровни становятся одинаковыми и устанавливается ди намическое равновесие, при котором скорости анодного и катодного процессов равны.

Включение процесса трения нарушает установившееся равновесие вследствие со общения катиону кинетической энергии. При этом уровень катиона в металле повыша ется. С этого момента начинается дополнительный переход катионов из металла в рас твор, который в итоге дает выигрыш в энергии. При разомкнутой внешней цепи про цесс перехода будет продолжаться до достижения нового равновесия. Разность потен циалов между металлом и КМ в результате трения увеличится на величину равную трибо-ЭДС.

Методом перезарядки во время трения КМ, влажностью 12,6 %, по контртелу из стали 12Х18Н10Т при скорости 10,9 см/с и нагрузке 166 Н получено среднее значение емкости двойного электрического слоя, равное 25,4 мкФ/см2. При E =325 мВ это дает работу, затраченную на перенос заряда около 1,3·10–6 Дж/см2.

Если внешняя цепь замкнута по ней протекает электрический ток за счет переме щения электронов от скользящего электрода к неподвижному. Внутри КМ устанавли вается поток катионов встречного направления. Катионы покидают металл скользящего электрода (трибоионная эмиссия) и откладываются на неподвижном электроде (избира тельный перенос). Таким образом, происходит растворение металла при трении (элек трохимическое изнашивание), что отмечалось в литературе.

Регулирование трения КМ. Внешнее электрическое поле вызывает перемещение влаги в КМ (электроосмос), что изменяет силу трения. Установлено, что при отрица тельном потенциале на контртеле сила трения возрастает, если WWf и убывает, если WWf. При положительном потенциале – наоборот. Cила трения может быть снижена в несколько раз (рис. 6).

Путем расчетов по величине электрокинетического потенциала установлено, что под действием электрического поля происходит смещение объема воды, как едино го тела, в сторону катода. При этом между анодом и водным телом образуется обед ненная влагой зона, шириной x, а вблизи катода – зона шириной, обогащенная влагой.

За 0,6 с от начала опыта составила от 120 до 320 мкм в зависимости от напряженно сти электрического поля H составляющей 3-15 В/см. В средней части образца влаж ность остается неизменной и равной исходному значению W0. Таким образом, электри ческое поле, изменяя внешнее трение не влияет на внутреннее трение КМ.

Указанное распределение влаги подтверждено непосредственным измерением влажности, а также вольтамперными характеристиками различных участков образца, включая граничные слои.

Необходимая напряженность электрического поля должна быть тем больше, чем выше потенциал влаги, меньше объемная плотность зарядов диффузного слоя и влаж ность КМ.

Система регулирования трения апробирована на кирпичном производстве в лен точном прессе СМК-21. Отрицательный потенциал подавался через корпус на мунд штук, головку и шнековый винт, положительный – на футеровочную рубашку цилинд ра пресса. При этом рубашка была электроизолирована от корпуса с помощью прокла док из промасленной крафт-бумаги. Регулируемое электрическое поле создавалось с помощью источника постоянного тока ИПТ-12М. При работе пресса контролировали потребляемую мощность, измеряя индукционным способом силу потребляемого тока.

Оптимальное значение подаваемого напряжения, соответствующее минимальной по требляемой мощности, составило 160-180 В. В результате увеличения влажности по верхностного слоя изделий было сокращено количество поверхностных дефектов, улучшен внешний вид кирпича и повышена его марка со 100 до 125. Количество брака сокращено на 45 %.

Заключение. В результате проведенных исследований авторами:

1) установлены основные закономерности трения КМ по металлической поверх ности;

2) предложено математическое выражение, учитывающее нелинейный характер трения КМ;

3) разработана методика экспериментального определения количественного соот ношения между внешним и внутренним трением;

4) исследованы электрические явления при трении КМ. Дано объяснение меха низма возникновения электродвижущей силы при трении КМ. Установлено что трение вызывает анизотропию электрической проводимости граничного слоя КМ на скользя щем электроде;

5) исследованы процессы изнашивания металлической поверхности керамической массой и предложена математическая модель интенсивности изнашивания.

Литература 1. Хрущов М.М. Абразивное изнашивание: монография /М.М.Хрущов, М.А.Бабичев – М.: Наука, 1970. – 252 с.

2. Коротеев В.В. Проблемы повышения износостойкости рабочих органов шнековых прессов для керамических изделий : монография / В.В. Коротеев – М.: ЦНИИТЭ строймаш, 1989. – 48 с.

3. Тененбаум М.М. Износостойкость и долговечность сельскохозяйственных машин:

монография / М.М.Тененбаум, С.Н.Шамшетов – Нукус: "Каракалпакстан", 1986.

– 150 с.

4. Фадеева В.С. Формирование структуры пластичных паст строительных материа лов при машинной переработке : монография / В.С.Фадеева – М. : Издательство литературы по строительству, 1972. – 222 с.

5. Козлов В.В. Влияние ориентации глинистых частиц на обжиговые свойства лег коплавких глин / В.В. Козлов, В.Ф. Павлов // Совершенствование технологии в производстве изделий строительной керамики. – М.: НИИстройкерамика, 1981. – С. 131-144.

6. Акустические и электрические методы в триботехнике : монография / Свириденок А.И., Мышкин Н.К., Калмыкова Т.Ф., Холодилов О.В. – Минск: «Наука и техни ка», 1987. – 280 с.

7. Лазарев Г.Е. Особенности трения и изнашивания материалов в агрессивных сре дах / Г.Е.Лазарев, Т.Л.Харламова, В.И.Верейкин // Трение и износ. – 1981. – Т. 2.

– № 1. – С. 43-52.

УДК 669.5:539.376:53. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОНДЕРОМОТОРНОГО ДЕЙСТВИЯ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВИБРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНАХ И МЕХАНИЗМАХ Троицкий О.А., Правоторова Е.А.

Институт машиноведения им А.А.Благонравова РАН ИМАШ РАН Термин «пондеромоторный» происходит от латинского слова ponderis - вес и motor - приводящий в движение. На основе пондеромоторных сил тока или пинч-эффекта ( ПЭ) от английского слова pinch - щипок можно создавать в машинах и механизмах специальные эдектромеханические узлы (ЭМУ), приводящие в движение те или иные элементы машин в разовом или в периодическом режимах, и вызывающие вибрационные процессы для тех или иных технологических целей.

В основе ПЭ и действия ЭМУ лежит взаимодействие импульсного тока с вызванным им собственным магнитным полем проводника, по которому проходит импульсный ток. Проводник начинает периодически сжиматься в радиальном направлении с частотой следования импульсов тока. При этом амплитуды упругого сжатия проводника пропорциональны квадрату амплитуды тока и квадрату диаметра проводника.

Указанный эффект можно создавать в специально созданном проводнике, входящем в ЭМУ, или в подходящих готовых элементах машин и механизмов, желательно протяженных и круглого сечения.

Пондемоторные силы импульсного тока могут создавать регулируемую вибрацию в любом проводящем материале, находящимся в конденсированном состоянии, включая жидкую проводящую среду, где с помощью ее можно, например, определять поверхностное натяжение жидкого металла.

На Рис1 приведена схема мехатроники, взятая из Интернета. Раздел мехатроники, находящейся на стыке электротехники, электроники и механики машин, а также механики деформируемого тела мы предлагаем называть электромеханической мехатроникой. Именно на основе этой зарождающейся фундаментальной и технологической науки можно создавать и осуществлять следующие новые направления исследований.

1. Изучение влияния искусственно созданной с помощью ПЭ вибраций на основные параметры процессов трения скольжения и качения ( коэффициент трения и силу трения) в узлах трения машин и механизмов с помощью специально созданных устройств ЭМУ.

2. Изучение влияния управляемой вибрации, создаваемой с помощью ПЭ, в деталях машин и механизмов для стимулирования процесса поступления смазки в узлы трения за счет усиления капиллярного эффекта.

3. Исследование возможности очистки металлических поверхностей от твердых накипных отложений под влиянием совместных действий упругих колебаний поверхности под влиянием ПЭ и действия поверхностно активных веществ ( ПАВ) на примере очистки от накипи трубок теплообменников на теплостанциях.

4. Определение поверхностного натяжения жидкого металла с помощью пондеромоторных сил импульсного тока.

Осуществление новых направлений исследований и их практическую реализацию в случае получения положительных результатов целесообразно проводить поэтапно через создание специальных исследовательских стендов по каждой теме для провендения НИР и НИОКР, накопления фундаментальных знаний, заключение хозяйственных договоров с заинтересованными организациями и предприятиями для практической реализации разработок.

Указанный перечень новых направлений исследований может быть значительно расширен за счет добавления в него других известных процессов в машинах и механизмах с целью их интенсификации.

Перечень может быть расширен также за счет добавления новых и старых физических эффектов и явлений в конденсированных проводящих средах, на которые могут влиять регулируемые вибрации, создаваемые электродинамическим пондеромоторным действием импульсного тока.

Как упоминалось [ 1-3] и показано [ 4,5], а также в работах [6-8] ПЭ является одним из основных эффектов, входящих в кооперативное явление электропластическая деформация металла (ЭПДМ). На этом примере можно показать, что ПЭ является реальным фактором, влияющим на скачкообразную деформацию металла. С помощью импульсного тока, пропускаемого в верхней недеформируемой части двойных образцов, как показано на Рис.3а, можно создавать регулируемую скачкообразную деформацию металла в нижней деформируемой части, по которой ток не проходит. Это показано на Рис.3б.

Переходя к физическому механизму ПЭ, отметим, что под влиянием действия собственного магнитное поля импульсного тока происходит оттеснение электронов проводимости и линий тока от поверхности вглубь металла, как показано на Рис. 2а. Возникающая при этом поляризация электронной системы металла в приповерхностных областях вызывает возникновение поперечного электрического поля Холла, которое препятствует дальнейшему сжатию электронной плазмы металла и становится причиной появления механических напряжений и указанных выше вибраций с частотой следования импульсов тока. Давление собственного магнитного поля тока на проводник в радиальном направлении показано на Рис.2г. механическое давление на поверхность H круглых образцов от пинч-эффекта составляет p = [дн/см2] или р1,610-2(Jr)2. Из последнего выражения следует, что при одной и той же плотности тока, например, J = 105 А/cм2, пинч-эффект будет выражен тем больше, чем больше радиус использованных образцов.

Таким образом, пинч-эффект является масштабным эффектом. Он квадратично зависит от R (а также от Jm). Для образцов малого радиуса он практически не наблюдается, чем в свое время воспользовались американцы. По данным американских ученых [6-8], при радиусе образцов 0,25мм этот эффект не оказывает какого-либо действия на деформацию титана с током. В наших опытах образцы имели радиус 0,5 мм, что также относится к малым размерам. При пороговых значениях плотности тока 400 500 А/мм2 на поверхности образцов возникало поле напряженностью Н = 700-800Э, которое создавало механическое давление в радиальном направлении величиной р = 0,9104 Па. Подобные напряжения могли вызывать усиление пластической деформации кристаллов цинка, растягиваемых или сжимаемых с постоянной скоростью в испытательной машине. Что касается влияния материала образца, то, как указывалось, пинч эффект тем больше, чем больше проводимость металла. Таким образом, по величине пинч-эффекта на первом месте стоит медь, на втором – цинк и на третьем – сталь.

Первоначальной силой и первопричиной возникновения пинч эффекта является сила Лоренца, которая действует со стороны собственного магнитного поля тока на движущиеся с дрейфовыми скоростями e электроны проводимости или движущуюся электронную плазму металла с отжиманием ее к оси образца. Возникающие при этом значительные механические напряжения обусловлены действием поперечного поля Холла на ионный остов решетки. Указанные напряжения первоначально действуют в радиальном направлении и возникают с частотой следования импульсов тока.

Создается вибрация кристаллической решетки за счет упругих колебаний узлов по типу ультразвуковых. Это приводит в конечном итоге к интенсификации пластической деформации металла через решеточную подсистему, даже если импульсный ток проходит в недеформируемой части образца ( Рис 3 б).

Величина пинч-эффекта при одной и той же плотности импульсного тока различна для всех металлов в силу различий в скоростях диффузии магнитного поля вглубь образцов. Поэтому возникающие механические напряжения p от пинч-эффекта различны для металлов из разных групп таблицы Менделеева. Скорость диффузии магнитного поля вглубь металла влияет на величину и интенсивность пинч-действия импульсного тока.

Использованная литература 1. О.А.Троицкий, Электромеханический эффект в металлах, ж. Письма в ЖЭТФ, т.2, № 10, стр 18 – 22, 1969 г.

2. О.А. Троицкий, А.Г. Розно, Электропластическая деформация в металлах, ж. Физика твердого тела, т. 12, №1, стр 203 – 209, 1070 г.

3. О.А. Троицкий, Ю.В. Баранов, Ю.С. Аврамов и А.Д. Шляпин, Физические основы и технологии обработки современных материалов ( теория, технологии, структура и свойства), том 1 и том 11 Изд-во АНО ИКИ ( Москва - Ижевск ) г, 563 стр и 467 с.

4. О.А. Троицкий, Изв. АН СССР, сер. № 6, 118 - 122, 1977, Пластическая деформация металла, вызванная пинч-эффектом 5. В.И. Спицын, О.А. Троицкий, ДАН СССР, № 5, 1070 – 1073, 1975, Моделирование теплового и пинч-эффекта импульсного тока на пластическую деформацию металла.

6. K.Okazaki, M. Kagava, H. Conrad, Electroplastic effect in metals, Scr.

Met.,12, 1063 (1978).

7. K. Okazaki, M. Kagava, H. Conrad, Scr. Met., 13, 277 (1979).

8. K. Okazaki, M. Kagava, H. Conrad, Scr. Met., 13, 473 (1979).

Рис 1 Электромеханическая мехатроника а \ б Рис 3 а) Двойные образцы, созданные специально для исследования влияния пинч-эффекта на пластическую деформацию кристаллов.

б) Диаграммы растяжения двойных образцов при пропускании импульсов тока по деформируемой (а) и недеформируемой (б) части. Наличие скачков деформации во втором случае, когда действие импульсов тока должно отсутствовать по примененной постановки опыта, свидетельствует о Рис. 2 а) Z и Q - пинч-эффекты. 1 - линии наличие самостоятельного влияния пинч-эффекта, упругие колебания 3т тока внутри Z и Q - пинч-эффекты. 1 - лини Рис. 2 а) образца;

2 - линии магнитного которого передавались сверху на нижнюю деформируемую часть образца поля вокруг образца. Q - пинч-эффекты. 1 - ли тока внутри Z и Рис. 2 а) образца;

2 - линии магнитног и там стимулировали пластическую деформацию кристалла. Разность в б)поля вокруг образца.

Изменение напряженности- собственного тока внутри образца;

2 линии магнитн величине скачков А и скачков Б в приближении влияния краевого пинч магнитноговокруг образца. с током (а) и б)поля поля напряженности собственног Изменение образца сопряженного споля напряженности собственн магнитного ним образца с током (а) б) Изменение динамического пинч- эффекта можно считать собственно электронно-пластичным действием эффекта (б).

сопряженного споля образца с током (а магнитного ним динамического пинч тока.

эффекта (б).

сопряженного с ним динамического пи УДК 621000, 620.178, 539. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ОСНОВА ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ТЕЛ ПРИ ТРЕНИИ Рыбников Ю.С.

Московский государственный институт радиотехники электроники и автоматики.

Трибология одно из важнейших направлений познания Природы и свойств материалов (электровеществ), которые применяются в машиностроении, т.к.

объединяет множество направлений Науки и Техники: физика твёрдого тела, трибоэлектричество, триботехника, трибофизика, трибохимия, трибомеханика, материаловедение (электроматериаловедение), электромеханика электричество и т.д..

Износ (потеря материалов) при эксплуатации узлов трения (трибопар) в механике определялся, как правило, измерениями линейных размеров и веса деталей, этих параметров оказалось недостаточно, чтобы объяснить механизм износа при трении, так как видимый материал исчезает и невидимо, поэтому был необходим поиск «видимых», контролируемых параметров.


Ближе всех к решению проблемы трения и износа подошёл А.Д. Дубинин[], который провёл огромный комплекс исследований электрических явлений, но увязать электрические параметры с механическими параметрами не сумел и предложил энергетическую теорию трения и износа, основанную на энергетических переходах явлений при трении. Он основательно исследовал, качественные, характеристики: термоэлектронные, акустические, термические, световые явления при трении и попытался выразить количественно через механический эффект (коэффициент и величину силы трения и износ поверхности) при том, что в результате своих исследований сделал вывод «Трение прежде всего – процесс, а не сила, и раскрыть закономерности протекания его на основании действия сил оказалось невозможным»[2] В разделе физики электричество - трибоэлектричество вообще не рассматривается, явления прямого перехода вещества (электровещества) исключительно в постоянный электрический ток мало кем признаётся потому что выпадают отрицательные электроны, на базируется теория электричества. Кроме того первоисточник электрических нейтральных электроатомов (электрозарядов) генератор Ван дер Граафа исключён из программы школьного и вузовского образования, а это наносит серьёзный ущерб проблемам познания электровещества, электричества и процессов, происходящих в электровеществе и на поверхностях между электровеществами при различных видах взаимодействий.

Электроизнос материала (электровещества) при трении – это потеря электроатомов Всеродов (электрозарядов, электрополей, стоячих электроволн, электрохимических элементов) в процессе трибоэлектризации (трении) трибопар в виде постоянного электрического тока и/или в электроискровых разрядах.

Материал (электровещество) одной электрической плотности характеризуемой твёрдым фазовым состоянием при нормальных условиях НУ (неподвижное состояние - трение покоя) и равновесном зарядообмене это - электромагнитное взаимодействие с малыми изменениями между трибоконтактирующими поверхностями. При перемещении поверхностей в точечных контактных взаимодействиях по поверхностям (подвижное состояние - трение скольжения), происходит смещение контактов и разрушение электромагнитного взаимодействия и прямой переход электровещества в дискретные электроатомы и неравновесный зарядообмен электратомами в виде фиксируемого постоянного (атомарного) тока дискретных электроатомов (разуплотнённое полевое состояние). При этом электроизнос материала становится видимым и контролируемым. Электроизнос – следствие механического разрушения предыдущего электрического контактного взаимодействия (трения покоя) трибопар при одновременном совершении работы выхода заряда, зависящей от электроструктуры материала и условий, при которых протекает процесс трения, самоорганизации накопления избыточного электрического потенциала (электрической объёмной плотности) и релаксации его в электроискровых разрядах.

ЭЛЕКТРОВЕЩЕСТВО – самоорганизованное совокупное и/или дискретное состояние (взаимодействие) электрических объёмных плотностей, единичных и совокупных электроатомов (электрозарядов, электрополей, стоячих электроволн) в форме шаров (сфер) и тел любой формы во всех агрегатных состояниях [3].

ТРЕНИЕ СКОЛЬЖЕНИЕ – это совокупность процессов, происходящих при принудительном перемещении по поверхностям трибоконтактирующих тел (электровеществ), относительно друг друга: разрушение, ранее существовавшего электромагнитного взаимодействия (состояния) равновесного зарядообмена при трении покоя трибопары;

самоорганизация трибосистемы с образованием недостатка электроатомов всерод (электрозарядов) на электродоноре (статический заряд) и накопление, ушедших электроатомов из электродонора в виде избытка электроатомов всерод (электрозарядов) на электроакцепторе (динамический заряд), характеризуемого образованием разницы электрической плотности (электропотенциала) на поверхностях;

нейтрализация электропотенциала в электроискровых разрядах в точках контакта;

электроизнос и электроразрушение электровещества[7,8,9,10]. Трение имеет два режима: 1. без электроизноса и электроразрушения материала (электровещества), когда трибосистема самоорганизованно сохраняет равновесный зарядообмен, т.е. количество электроатомов постоянным, без накопления избытка (электропотенциала). 2.с электроизносом и электроразрушением материала (электровещества) при самоорганизованном накоплении избытка электроатомов (электропотенциала) и нейтрализации (потенциала) в электроискровых разрядах;

[3] БЕЗЫЗНОСНОЕ ТРЕНИЕ СКОЛЬЖЕНИЯ –разрушение ранее существовавшего электромагнитного взаимодействия «трение покоя» между телами в начале и/или постоянным разрушением-восстановлением электроконтактного взаимодействия между телами и самоорганизацией в ходе перемещения, совершения работы выхода заряда в точках контакта, с обязательными равновесными переходами единичных электроатомов электронейтральных тел из совокупных электроатомов электродоноров, с образование заряженных тел (статические заряды) в электроакцепторы (заряженные тела, не компенсированные заряды), генерацией единичных электроатомов в виде постоянного (атомарного) электрического тока менее чем I1х10-9А, без накопления разности электропотенциалов при наличии диэлектрического твёрдого композитного покрытия.

ТРЕНИЕ СКОЛЬЖЕНИЯ с ИЗНОСОМ разрушение ранее существовавшего электромагнитного взаимодействия между телами (трения покоя) в начале и/или постоянным разрушением-восстановлением электроконтактного взаимодействия между трущимися телами, совершения работы перемещения Апер. с одновременной самоорганизацией в ходе перемещения совершения работы Авых. выхода заряда в точках контакта с обязательными неравновесными переходами единичных электроатомов из электронейтральных совокупных электроатомов электродонора и электроакцептора с образование заряженных тел, недостатка единичных электроатомов на электродоноре (статические заряды) и избытка единичных электроатомов на электроакцепторе (динамические заряды), генерацией постоянного (атомарного) электрического тока более чем I1х10-7А при отводе (динамические заряды), накоплением на электроакцепторе электропотенциала (избыточной электрической объёмной плотности) и её нейтрализации в электроискровых разрядах в точках разрыва контакта, с одновременным электроизносом и электроразрушением электровещества.

РРЕЗАНИЕ, – механическое (силовое) действие с внедрением более твёрдых тел (электровеществ с большей работой выхода заряда) в менее твёрдое тело (электровещество с меньшей работой выхода заряда) разрушающее электроструктуру (совокупное электромагнитное взаимодействие) единичных электроатомов с одновременным совершением работы выхода Авых заряда (электроатома) в точках контакта (разрушения), переходом электронейтральных тел (совокупных электроатомов, скомпенсированных зарядов) в заряженные тела (совокупных электроатомов, не компенсированные заряды), генерацией единичных электроатомов в виде постоянного (атомарного) электрического тока, накоплением разности электропотенциалов (избыточной электрической плотности) и её нейтрализации в электроискровых разрядах в точках разрыва контакта, с одновременным электроизносом и электроразрушением электровещества.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО – это взаимодействие электроатомов (электрополевых, электрозарядовых,) плотностей, в форме шаров (сфер), жидких и твёрдых тел любой формы, как единичных так и совокупных электроатомов (электрозарядов, электрополей, стоячих электроволн, электрохимических элементов) с самоорганизацией в зависимости от условий эксперимента, собственного конкретного электромагнитного поля, обладающего конкретной электрической плотностью и свойствами проявляющимися в виде: постоянного электрического тока, электроискровых разрядов, электродуговых разрядов, электроплазм, электрошумов, электросвета, электромагнитов, электротепла, электрогазов, электрожидкостей, твёрдых электротел, электро радиоизлучений всех диапазонов с разуплотнением и переходом из скомпенсированного электронейтрального состояния электровещества (материала), в разуплотнённое электронейтральное и/или разкомпенсированное заряженное состояние, и наоборот.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО – это взаимодействие электрических плотностей (электроатомов, электрозарядов, электрополей, стоячих электроволн) в форме шаров (сфер) в виде газообразных, жидких и твёрдых тел любой формы в собственном самоорганизованном электромагнитном поле [3] ЗАРЯД ЕДИНИЧНЫЙ – электронейтральный электроатом ВСЕРОД (электрополе, электровещество, электроволна, электрохимический элемент), имеющий равномерно распределённую полеобразную электрическую плотность, минимальную в конкретных условиях в форме шара (сферы). [3] ЗАРЯД НЕСКОМПЕНСИРОВАННЫЙ – это избыток и/или недостаток электроатомов Всерода в объёме и/или на поверхности заряженного тела, характеризуемый объёмной и/или поверхностной разностью плотностей зарядов (электропотенциалов) [3] ЗАРЯД СКОМПЕНСИРОВАННЫЙ – это отсутствие избытка и/или недостатка электроатомов Всерода в объёме и/или на поверхности электронейтрального тела, т. е.

отсутствие разности электрической плотности зарядов (электропотенциалов).

ЭЛЕКТРОАТОМ ЕДИНИЧНЫЙ – далее не делимая единственная элементарная частица, электроатом (электрохимический элемент) ВСЕРОД, обладающий минимальной электрической газообразной плотностью, равномерно распределённой в форме шара (сферы) в конкретных условиях не зависимо от размера, первый электроатом (электрохимический элемент), расположенный в нолевом ряду нолевого периода Периодической системы 1906г. Д.И. Менделеева под символом «Х», описываемый в двоичной системе счета [1,2,3,4].

ЭЛЕКТРОАТОМ СОВОКУПНЫЙ – локальное совокупное центрально- симметричное взаимодействие объёмно структурированных разноразмерных Всеродов – (электроатомов, электрозарядов, электрополей, стоячих электроволн), обладающих приобретённым свойством локального устойчивого взаимодействия электровещества с максимальной электрической плотностью и нолевым потенциалом в центре, описываемый в двоичной системе счёта [3] ЭНЕРГИЯ – способность электромагнитного поля (электровещества) Вселенной реагировать, релаксировать, перераспределять результаты всех взаимодействий до равновесного состояния (нолевого электропотенциала).


ЭЛЕКТРОВОЛНА – оптимальная форма шар (сфера) сохранения и распространения электроатомов, (электрозарядов, электрополей, стоячих электроволн, (электрохимческих элементов) Всем известен факт трибоэлектризации (трибоэлектричество), возникающий при перемещении относительно друг друга диэлектрических материалов различного химического состава или различной химической природы. Установлено, что электризуются все материалы, включая однородные трибопары, но сохраняют заряд только диэлектрики и полупроводники, а проводники быстро релаксируют заряды, поэтому его трудно измерить. Однако процесс трибоэлектризации хорошо просматривается по токовым (амперным) и электрозарядовым (трибоэлектретным) характеристикам, легко контролируется и поддаётся расшифровке по электретной методике.

Таким образом, используя экспериментальные результаты исследований, можно определять оптимальные параметры системы трибозарядки на установках напыления в производстве диэлектрических, антифрикционных, противокоррозионных, защитно декоративных, светотехнических и других видов покрытий и тонких плёнок с заданной толщиной, электропроводностью равномерностью, высокой адгезией, определяемых величинами «массы» (количеством) m и значением поверхностного заряда q.

Любая трибосистема в неподвижном состоянии практически равновесна, т.е. материал (электровещество) трибопары сохраняет своё состояние без значительных изменений продолжительное время, зарядообмен и/или переходы зарядов происходят в динамическом равновесии, поэтому процессы деструкции протекают весьма медленно.

При механическом перемещении (скольжении, качении) двух и более тел в поверхностном слое процесс выхода зарядов протекает интенсивно, так как постоянно разрушается точечное электрическое равновесие, исключающее равновесный зарядообмен между электровеществами. Заряды из объёма материала Электродонор ЭД, с меньшей работой выхода переходят на поверхность материала электроакцептора ЭА, с большей работой выхода, при этом материал ЭД разуплотняется и на поверхностях самоорганизуется разница объёмных электрических плотностей (электропотенциалов). При накоплении трибосистемой критической (пробойной) разности потенциалов происходит электроискровой саморазряд, приводящий к электроизносу и электроразрушению электропроводящего материала. При механических перемещениях одновременно производится, как работа Апер так и работа Авых выхода заряда, генерация постоянного (атомарного) тока, накопление и нейтрализация разности электропотенциалов в электроискровых пробоях, приводящих к различным видам электроизноса и электроразрушению материалов (электровещества).

В общем виде в узлах трения при эксплуатации происходит множество процессов:

трибоэлектризация, электронагрев, электронамагничивание, электрополяризация, электрохимические преобразования, электроискровая обработка, электро радио излучения, электрошумы, генерация постоянного (атомарного) электротока (переход в разуплотнённое дискретное состояние) электровещества.

Исследования показали, что в процессе трения по проводнику происходят явления характерные направленному движению зарядов - электрическому постоянному току.

Процесс трения (трибоэлектризация) с зарядовых позиций показывает, что механизм накопления электрозарядов (электропотенциалов) для всех материалов одинаков, тогда как процесс нейтрализации зарядов в трибосистеме зависит от того, какие электровещества (материалы) взаимодействуют и в каких условиях. Исследования поставили под сомнение наличие электронов в природе, так как согласно современной теории электричества в диэлектриках отсутствует электронная проводимость, а снимаемые с диэлектрика электроатомы (электрозаряды, электрополя, электрохимические элементы) в виде постоянного электрического тока, в котором как известно, отрицательная составляющая отсутствует, великолепно переходят на токосъёмник из проводника и отводятся на «землю» или потребителю.

Исследование процессов трибоэлектризации порошков различных трибопар из диэлектрических электровеществ.

В экспериментах исследовали различные условия трения для различных электровеществ в сочетаниях: ЭД- ЭД, ЭА-ЭА, ЭД-ЭА.

Установка (физическая модель) контактного трения позволяет проводить процессы «сухого» трения без каких- либо побочных явлений. При экспериментах в качестве одного триботела применяли тормозящий трибоэлемент с рёбрами, выполненными в виде многозаходной винтовой линии из различных материалов, а в качестве другого триботела – мелкодисперсные 50х10-6 м. частицы порошка. Процесс трибоэлектризации проводился при следующих условиях: температура 2780К, скорость перемещения 10, 30, 45, 60 м/с, расход (количество) 60 г/с.

Результаты экспериментов подтвердили электромеханическое взаимодействие трения скольжения точечных контактов при одновременном протекании не менее двух процессов, главными из которых являются разуплотнение вещества – прямой переход в постоянный (атомарный) электрический ток при торможение разогнанных частиц о трибоэлементы, что согласуется с выведенной математической формулой (моделью).

Рассмотрим процесс сухого трения с трибоэлектрических позиций по токовым характеристикам: току электризации Iэл. и ток утечек Iу. считая его следствием перехода электрозарядов из объёма поверхностного слоя ЭД на поверхность ЭА. Стабильность перехода электрозарядов (электроатомов, электрополей) обеспечивалась их отводом на «землю» через токосъёмник (коллектор) из проводника. Изменение свойств диэлектрических материалов в результате трибоэлектризации исследовались по электретной методике - электретной разности потенциалов Uк трибоэлектретов.[5,6] Приведённые зависимости тока электризации от «химической» природы трибоконтактных пар на Рис 1 видно, что трибопары, где ЭД - полимерная частица на эпоксидной основе (П-ЭП-219) и/или на другой основе, а ЭА - полимерный трибоэлемент из политетрафторэтилена (ПТФЭ) (например, пара П-ЭП - ПТФЭ) генерируют наибольший ток электризации. Трибопары полиметилметакрилат (ПММА ПА) полиамид и ПММА-ПТФЭ генерируют сравнительно низкий ток электризации.

При трении проводников характер графиков токов электризации подобен графикам диэлектриков. Например, для пары бронза – железная пудра ток Iэл. = 10-6 А, для пары бронза – бронзовая пудра ток электризации Iэл. = 10-8 А который является обобщенным для однородных материалов трибопар ЭД - ЭД, ЭА – ЭА. Для трибопар ЭД (бронзовая пудра) – ЭА (ПТФЭ) и ЭД (железная пудра) и ЭА (ПТФЭ) имеют те же закономерности трибоэлектризации, что и для пар полимер – полимер, только заряд на порошковых частицах проводниковых материалов быстро нейтрализуется. Разница величин токовых характеристик различных трибоконтактных пар при одних и тех же условиях обусловлена разницей работ выхода электрозаряда (электроатома, электрополя) из электровещества. При изолированном процессе трибоэлектризации диэлектрических пар ЭД-ЭА, когда исключается отвод генерированных электрозарядов (электроатомов) в виде постоянного (атомарного) тока на «землю» процесс трибоэлектризации прекращается (самозатухание), так как ЭА накапливает на поверхности свободные несвязанные поверхностные электрозаряды (электроатомы), наблюдается эффект насыщения и электризация порошковых частиц прекращается.

Рис 1 Рис Зависимость тока трибоэлектризации Модель трибоэлектризованной от «химической» природы материалов трибопар. порошковой диэлектрической Электроакцептор-ПТФЭ, Электродонор-все другие. частицы.

При этом разность электропотенциалов незначительна и свободные поверхностные электрозаряды равновесно перемещаются с одной поверхности на другую. Аналогично протекает процесс и при трибоэлектризации диэлектрических пар (ЭА-ЭА) и (ЭД-ЭД).

Если в отдельных точках контакта создаётся избыточный и/или недостаточный потенциалы, то при перемещении тел заряженные точки совмещаются и нейтрализуют локальную разность электропотенциалов в единичных электроискровых разрядах за счёт свободных поверхностных электрозарядов, поэтому процесс генерации электрозарядов (электроатомов, электрополей) не эффективен и уровень трибозарядки частиц низкий. Исследования зависимости тока электризации от скорости потока порошково-воздушной смеси (ПВС) показали, что процесс полной трибозарядки частицы (до пробойного потенциала) протекает на коротком участке длиной (50 200мм) и даже однородные трибопары ПТФЭ – ПТФЭ трибоэлектризуются достаточно эффективно при отводе электроатомов (электрозарядов, электрополей) на «землю» с рабочих поверхностей.

При трибоэлектризации разнородных материалов пар ЭД-ЭА в специально подобранном режиме эффективность трибогенерации постоянного (атомарного) тока достигала величины 200мА.

Исследования термоактивационными методами электрофизических свойств осажденного слоя из трибоэлектризованных частиц показывают изменение структуры материала (порошковой диэлектрической частицы) На Рис. 2 показана модель трибоэлектризованной диэлектрической частицы и механизм перехода электроатомов c ЭД на ЭА.

Термоаналитические исследования образцов проводили на дериватографе Ф.

Паулик, Дж. Паулик, Л. Эрдей. Контрольные образцы порошка П-ЭП-219 и трибоэлектризованные образцы нагревали со скоростью 50С/мин. Появление следов деструкции материала на контрольном образце порошкового полимера сопровождался потерей количества материала (электровещества) и начинается при 5430К, а на трибоэлектризованном 5130К. Снижение температуры (Т) начала разложения порошка с потерей количества электровещества связано с потерей электрозарядов (электроатомов, электрополей), подтверждая материальность (электровещественность) электроатомов (электрозарядов, электрополей). Поскольку в эксперименте при трибоэлектризации порошковых диэлектрических частиц ничего, кроме генерированного постоянного (атомарного) тока не изымалось из системы трения, а при нагреве трибоэлектретного слоя установлено, что потеряна масса (количество) вещества, то можно утверждать, что заряды (электроатомы, электрополя) являются первичным электровеществом. Наличие потенциала, характеризует недостаток электроатомов в объёме ЭД и избыток электроатомов на поверхности ЭА, а так же трибоэлектретное состояние каждой отдельной частицы и всего порошкового слоя с созданием электрического поля трибоэлектрета [6].

Экспериментально подтверждается, что при трибоэлектризации порошковых частиц материал ЭД в процессе торможения о трибоэлементы материал ЭА, твёрдая часть частицы ЭД совокупного электронейтрального состояния (взаимодействия) приобретает трибоэлектретное заряженное разуплотнёное состояние (взаимодействие) за счёт недостатка дискретных электронейтральных электроатомов (электрических плотностей, электрозарядов, электрополей, электроволн, электрохимических элементов) ушедших на поверхность ЭА откуда они через проводник в виде постоянного (атомарного) тока электроатомов (электрозарядов, электрополей, электроволн, электрохимических элементов) отводятся на «землю», иначе говоря, подтверждается самоорганизующийся электроизнос и электроразрушение (электровещества) при отводе электрозарядов на «землю» и/или в виде электроискровых разрядов.

По разработанной, на трибоконтактных парах порошковая частица – трибоэлемент, методике исследовали механизм электроизноса и электроразрушения контактных плоскостей на трибопарах проводник-проводник при различных условиях трения. Как было установлено ранее, механизм образования и перехода зарядов при трибоэлектризации трением одинаков для любых трибопар и имеет только количественное отличие в зависимости от величины работы выхода электрозаряда каждого материала трибопары и условий трибоэлектризации, тогда как механизм нейтрализации разницы потенциалов трибопар проводник – проводник значительно отличается от трибопар диэлектрик – диэлектрик[6].

Ток трибоэлектризации Ip (расчётный) показывает количество электрических зарядов (электроатомов, электрополей, электроволн) генерируемых на поверхности верхнего образца в процессе перемещения при нагрузке N.т. е., при совершении работы перемещения Апер. при одновременном совершении работы выхода Авых. Стало быть эти работы абсолютно равны Апе = Авых. Равенство работ позволяет рассматривать процесс трения как электромеханическое взаимодействие, при котором происходит самоорганизованные электроизнос и электроразрушение материалов. Электроизнос и электроразрушение трибопар из проводников происходит в двух видах: 1. Электроизнос это разуплотнение совокупного электронейтрального электровещества с переходом в заряженное состояние ЭД (статическое электричество) в дискретные единичные электроатомы (электрозаряды, электрополя, электроволны, электрохимические элементы) и их отводом, как избыточные поверхностные заряды с ЭА (динамическое электричество) на «землю» в виде дискретных электроатомов постоянного (атомарного) тока.

2.Электроразрушение - разуплотнение электронейтрального электровещества и переход в заряженное состояние ЭД (статическое электричество) за счёт выхода дискретных единичных электроатомов (электрозарядов, электрополей, электроволн) из объёма, накопление избытка единичных электроатомов (электрозарядов, электрополей, электроволн) на ЭА с отводом их малой части в виде токов утечки на «землю», происходит переход ЭА в заряженное состояние, самоорганизацией большой разности электропотенциалов (объёмной электрической плотности) между триботелами и её нейтрализации в электроискровых разрядах со скоростью 10-8-10-9с., (разряд конденсатора) с радиоизлучениями всех диапазонов, электрохимическими преобразованиями электровеществ, электронагревом, электромагнетизмом, электрошумами, электросваркой с последующим абразивным механическим электроизносом и электроразрушением.

Исследования трибоэлектрических явлений при трении различных трибопар из проводников в разных условиях при наличии полимерного композитного диэлектрического покрытия на одной из поверхностей показали, что наибольший электроизнос и токи утечки дают трибопары незакалённых металлов при наличии сухого графита на полимерном слое из твёрдого диэлектрика, средние значения электроизноса и токов утечки дают трибопары с диэлектрическим абразивом (кварцевый песок) на полимерном слое твёрдого диэлектрика, минимальный электроизнос и токи утечки дают трибопары с твёрдым диэлектриком со смазкой при максимальных стандартных нагрузках соизмеримых с пределом текучести металлов.

Таким образом, наличие твёрдого диэлектрического слоя в трибопарах на одной из поверхностей трибопары, является основным фактором безызносности трибосистем.

Диэлектрический твёрдый полимерный слой толщиной 200 – 250мкм исключает электроискровые пробои, сохраняет суммарное количество электроатомов (электрозарядов, электрополей, электроволн, электрохимических элементов) в трибосистеме, обеспечивая самоорганизацию режима безызносного трения при токе трибоэлектризации I 10-9А за счет трибоэлектретного состояния диэлектрического композитного полимерного покрытия [7,8,910] После 50-ти циклов при стабильно повторяющемся усилии вытяжки стаканов без применения жидких и пластически вязких смазочных сред, была проведена визуальная проверка состояния композитной диэлектрической полимерной плёнки – следов разрушения полимерного диэлектрического покрытия не обнаружено. Эксперименты показывают, что электроизнос штамповой оснастки можно снизить за счёт электрозащиты диэлектрическими полимерными покрытиями, которое восстанавливается и может восстанавливать штамповый инструмент.

Литература 1 А.Д. Дубинин. Трение и износ. МАШГИЗ.1952.135 с.

2. А.Д. Дубинин. Энергетика трения и износа деталей машин. МАШГИЗ.М. К.

1963. 55 с.

3. Рыбников Ю.С. Основы теории единства и неразрывности электромагнитного поля Вселенной. Материалы ММК Анализ систем на пороге ХХI века: теория и практика.

Интеллект. М.- 1996. т.3. с. 28-46.

4. Рыбников Ю.С. Русская православная элементарная система единства периодичности электроатомов Вселенной. Интеллект. М. 1996. т.3. Приложение (вкладыш) 3. Рыбников Ю.С.Основы теории единства и неразрывности электромагнитного поля Вселенной. ЖРФМ. Общественная польза. М.- 1993.

с. 157-165.

5. Менделеев Д.И.Попытка химического понимания мирового эфира. Основы химии, Наука, Л.- 1934. с 465-500.

6. Рыбников Ю.С. Липаев С.М. Крашенинников А.И. и др. Кинетика накопления и рассасывания зарядов в органических и кремнийорганических материалах. Электроника органических материалов. Под ред. А.А. Овчинникова. Наука- 1985. М. с. 111-115.

7. Рыбников Ю.С. Круглова Л.В. Основы электронной теории износа при трении.

Вестник машиностроения. Машиностроение.1989 М. с. 5-10.

8. Рыбников Ю.С. Круглова Л.В. Исследование процессов разрушения узлов трения в динамике с позиций трибоэлектричества. Тезисы докладов 3-го Всесоюзного НТ Совещания Динамика и прочность автомобиля. Уч. Изд. Л.- 1988.

9 Ю.С.Рыбников Липаев С.М. Крашенинников А.И. и др. «Трибоэлектретный эффект при трибоэлектризации порошковых лакокрасочных материалов» ЛКМ и их применение Химия, М. 1986. №3. с. 38-40.

10. Рыбников Ю.С. Драновский М.Г Композиционные покрытия на основе трибоактивированных порошковых полимеров – повышение износостойкости и ресурса узлов трения в машиностроении. Тезисы докладов1-го Всесоюзного НТ Семинара, Ворошиловград. 19-21 мая, 1987. с 58-60.

УДК 539.3, 620.23, 620. ИНЕРЦИОННЫЙ ЭФФЕКТ СТЬЮАРТА-ТОЛМЭНА И ЕГО ВОЗМОЖНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ И ВИБРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССАХ О.А. Троицкий, В.И. Сташенко Институт машиноведения им А.А. Благонравова РАН Эффект Стьюарта-Толмэна относится к электронным и электрическим явлениям в металлах. Внешним проявлением его является то, что при резком торможении или ускорении металла появляется продольный к направлению движению металла электрический потенциал, а в замкнутой цепи от заднего края образца к передней его части возникает импульс тока, который может быть измерен баллистическим гальванометром. Суть эффекта заключается в том, что газ свободных электронов, являясь инерционной средой, может обгонять или отставать от ионного остова решетки при изменении скорости движения остова, т.е. при торможении или ускорении образца.

1. Открытие эффекта В кратком справочнике по физике [1] и в другой научно-технической литературе оспаривается приоритет Стьюарта и Толмэна в открытии в 1916 году инерционного разделения зарядов (ИРЗ). Считается, что ИРЗ в проводниках впервые установили опытным путем Л.И.Мальдельштам и Н.Д.Папалекси в 1913 году. В опытах последних при вращении катушки с последующим резким торможением на концах провода возникала переменная разность потенциалов. Подключенный к концам провода телефон издавал звук. Этот опыт в 1916 году был усовершенствован Стьюартом и Толмэном. Катушка в их опытах также приводилась в быстрое вращение и затем резко тормозилась, но регистрация импульса тока инерционного происхождения производилась с помощью баллистического гальванометра.

При инерционном разделении зарядов в проводнике возникает электрическое поле напряженностью E = U/L, где L - длина проводника, U = I R возникающее напряжение, I - ток инерционного происхождения и R - полное сопротивление цепи.

Возникающее поле E тормозит движение элементарных зарядов от V до 0. При этом возникал импульс силы eE dt = m dV = eU/ L dt = eRI/ L dt = eR/L dQ где m, e - масса и заряд электрона;



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 11 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.