В работе выявлен и изучен эффект магнитострикционного изменения топографии поверхности полимерного композиционного материала под действием магнитного поля. Установлено, что при использовании в качестве магнитного наполнителя порошка магнитострикционного материала TeFe2 с линейной магнитострикцией λs = 2 ⋅ 103 изменение среднего арифметического отклонения профиля составляет 5…20 %. Показано, что изменение высоты сглаживания профиля равняется 5 ⋅ 10–8 мкм. В абсолютных значениях изменение микрогеометрии поверхности составляет десятки нанометров. Проведена оценка интегрального изменения топографии на значительной по площади поверхности магнитопласта путем измерения скорости протечки газа через контакт магнитопласта с контртелом. Подтверждена магнитострикционная природа изменения топографии поверхности в магнитном поле. Подчеркнуто, что величина эффекта возрастает с увеличением поля и зависит от магнитной структуры материала, т. е. определяется его составом, концентрацией, размерами и ориентацией микродисперсного магнитного наполнителя
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
Одной из наиболее интересных задач при разработке современной техники является возможность влиять на фрикционные характеристики узлов трения, изменяя их в зависимости от эксплуатационных требований. Исследователи отмечают, что магнитное поле оказывает существенное влияние на характеристики трения и изнашивания [1–6]. Если учесть, что конструкционные возможности создания магнитного поля в трибоузлах достаточно просто реализуемы, применение магнитных полей для управления трением представляются весьма перспективным [7, 8]. В современной технике имеется опыт использования магнитных трибосистем [4–8], однако потенциал концепции управления трением не реализован. Во многом это обусловлено многофакторностью влияния магнитного поля на физико-химические процессы, протекающие при трении, и различными конструкциями магнитных трибоузлов
Список литературы
1. Effect of magnetic field distribution of friction surface on friction and wear properties of 45 steel in DC magnetic field / H. Han [et al.] // Wear. 2015. V. 328-329. P. 422-435.
2. The Effect of pulsed magnetic field on friction and wear properties of high speed steel tool materials / Z.Q. Liang [et al.] // Acta Armamentarii. 2015. V. 36. Iss. 5. P. 904-910.
3. Влияние магнитного поля на поверхностные эффекты при смазке магнитной жидкостью / А.Н. Болотов [и др.] // Вестник Тверского государственного технического университета. Серия “Технические науки”. 2019. № 2 (2). С. 14-22. EDN: NFYJKB
4. Understanding the influence of the magnetic field, particle size, and concentration on the tribological performance of superparananolubricants / A.E.D.S. Guedes [et al.] // Tribology Transactions. 2021. V. 64 (3). P. 551-561. EDN: GYMOVN
5. Болотов А.Н. Механизм фрикционного разрушения поверхностей в магнитном поле // Вестник Тверского государственного технического университета. Серия “Технические науки”. 2020. № 2 (6). С. 14-20. EDN: PNIMAM
6. Bolotov A.N., Novikova O.O., Novikov V.V. Adhesive wear in a magnetic field // Materials Today: Proceedings. 2021. V. 38. P. 4. P. 1413-1415. EDN: QPBSLL
7. Tribological and dynamic performances of composite water lubricated bearing with magnetic support / T. He [et al.] // Tuijin Jishu/Journal of Propulsion Technology. 2022. V. 43 (3). P. 352-359.
8. Experimental analysis on alternating magnetic field to suppress friction noise of brake /j.S. Bao [et al.] // Zhendong Gongcheng Xuebao/Journal of Vibration Engineering. 2021. V. 34 (4). P. 838-848.
9. Huang T., Zheng M., Zhan G. А Review of active magnetic bearing control technology // Chinese Control and Decision Conference. 2019. URL: https://www.researchgate.net/publication/335795257_A_Review_of_Active_Magnetic_Bearing_Control_Technology (дата обращения: 09.04.2024).
10. Болотов А.Н., Новикова О.О., Новиков В.В. Магнитные силоксановые наножидкости, адаптированные для условий граничного трения // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2020. № 12. С. 546-556. EDN: USCWBJ
11. Zhang P., Lee K.H., Lee C.H. Fretting friction and wear characteristics of magnetorheological fluid under different magnetic field strengths // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017. V. 421. P. 13-18.
12. Влияние магнитного поля на структуру и смазочные свойства наноструктурного магнитного масла / А.Н. Болотов [и др.] // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2015. № 7. С. 137-141. EDN: VCVCGH
13. Effects of magnetic ionic liquid as a lubricant on the friction and wear behavior of a steel-steel sliding contact under elevated temperatures /j. Jia [et al.] // Friction. 2021. V. 9 (1). P. 61-74. EDN: GALYSI
14. Ke H., Huang W., Wang X. Controlling lubricant migration using ferrofluids // Tribology International. 2016. V. 93. P. 318-323.
15. Multifunctional ferrofluid-infused surfaces with reconfigurable multiscale topography / W. Wang [et al.] // Nature. 2018. V. 559 (7712). P. 77-82.
16. Zhang Q., Hu X., Meng Y. Understanding of the tribological behaviors of magnetic lubrication particle under magnetic field // Tribology International. 2022. V. 176. P. 107931. EDN: CPNUJF
17. Experimental and numerical study on surface roughness of magnetorheological elastomer for controllable friction / R. Li [et al.] // Friction. 2020. V. 8 (5). P. 917-929. EDN: WWJJLM
18. Белов К.П. Магнитострикционные явления и их технические приложения. М.: Наука. 1987. 160 с.
19. Уплотнения и уплотнительная техника: справочник / Л.А. Кондаков [и др.]; под. общ. ред. А.И. Голубева, Л.А. Кондакова. М.: Машиностроение. 1994. 445 с.
20. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. М.: Машиностроение. 1981. 244 с. EDN: YJGCBR
Выпуск
Другие статьи выпуска
Рассмотрено совершенствование процесса приобретения товаров, которое ведет к снижению производственных расходов, а также к увеличению прибыли промышленного предприятия. В ходе анализа данных создан алгоритм, определяющий идеальное количество товара. Подчеркнуто, что этот алгоритм значительно улучшит качество поставок и производства, сократит затраты на складирование и износ продукции. Отмечено, что он базируется на принципе продолжения траекторий, который сводит задачу прогнозирования к соответствующей последовательности задач линейного программирования
Разработаны алгоритмы управления конечным состоянием нечеткой динамической системы. Для этого рассмотрена система управления, в которой пространство состояний системы представляет собой компактное метрическое пространство. Пространство управлений рассматриваемой системы также является компактным метрическим пространством. Для построения данных алгоритмов эволюция системы была описана как нечеткое отношение, представленное в произведении пространств управления и состояния системы. Данное отношение задано нечетким множеством с соответствующей ему функцией принадлежности. Согласно принципу оптимальности Беллмана произведен поиск элементов последовательности управления, позволяющих получить максимальную реализацию нечеткой цели.
Представлены результаты, полученные в ходе разработки модулей звуковой сигнализации систем управления производством смесей на основе торфа. Выделены задачи, решаемые в ходе контроля, сигнализации и управления технологическими конвейерами. Приведен пример функциональной схемы автоматизации привода конвейера для подачи торфа, определены его состояния. Предложено математическое описание звуковых тональных сигналов для оператора с введением классов состояний, сигналов и реакций на сигнал. Отмечено, что алгоритм формирования сигнала включает выбор вида и параметров сигнала по продукционным правилам. Приоритет звукового сигнала рассмотрен как один из параметров. Подчеркнуто, что коррекция параметров происходит на основе оценки реакции оператора на сигнал; добавление к основной частоте звука вариации приводит к изменению спектра сигнала при оценке времени реакции и ошибок оператора
Представлены результаты исследования изменения механических свойств поверхностей, восстановленных пластическим деформированием с использованием прилегающей поверхности. Отмечено, что данный способ восстановления обладает рядом преимуществ перед традиционными методами восстановления изношенных поверхностей и может быть использован при ремонте дефицитных деталей торфяных машин. Для оценки изменения механических свойств восстановленных пластическим деформированием поверхностей проведены исследования их микротвердости. Для изученных материалов установлено, что значительных изменений механические свойства восстановленных поверхностей не претерпевают.
С помощью трехфакторного планирования эксперимента на испытательном стенде валкового сита со шнековым интенсификатором получены уравнения регрессии, описывающие влияние кинематических параметров устройства и подачи гравия на желоб на эффективность разделения материала и удельную производительность просеивания мелкой фракции. Приведены графические зависимости эффективности грохочения и удельной производительности на валковом желобе от изменения скорости вращения валов с дисками и от частоты вращения шнека. Рассмотрено влияние изменения величины подачи материала на показатели удельной производительности валкового сита для всего диапазона варьирования частоты вращения валов с дисками и скорости вращения шнека. Для максимальной подачи гравия определены рациональные режимные параметры валов желоба и шнекового интенсификатора, обеспечивающие высокие показатели разделения каменного материала
Раскрыта физика процесса погрузки горной массы, отделенной шнековыми исполнительными органами малого диаметра. Установлены регрессионные зависимости экспоненциального вида мощности, удельных энергозатрат погрузки как функции ширины захвата шнека и скорости перемещения машины. На основе выполненных экспериментальных и теоретических исследований разработаны методика и математическая модель оптимизации структуры и параметров очистных комбайнов под заданные горно-геологические и горнотехнические условия эксплуатации. Отмечено, что рациональные значения геометрических и режимных параметров и структуры комбайна обеспечат рост технической производительности в 1,1…2,1 раза и снижение мощности и удельных энергозатрат разрушения и погрузки в 1,3…1,5 и 1,3…2,3 раза соответственно
Отмечено, что переход абсолютного большинства торфодобывающих компаний на использование тракторов и машин на пневмоколесном ходу обозначил ярко выраженную проблему проходимости техники по грунтам с пониженной несущей способностью. Одним из путей решения данной проблемы является сдваивание колес для увеличения как периметра, так и площади пятна контакта колеса с торфяной залежью. Подчеркнуто, что для обоснованного «доукомплектования» всех машин необходимо правильно рассчитать нагрузки на сдвоенный колесный ход. В настоящий момент такая методика носит весьма приблизительный и условный характер, подразумевая равенство нагрузок на оба колеса в блоке. Вместе с тем опыт эксплуатации пневмоколесной техники, особенно на дорогах с твердым покрытием, показывает, что внутренние колеса изнашиваются значительно быстрее наружных, и это свидетельствует о большей нагруженности внутренних колес. Представлена методика по ориентировочному расчету нагрузок на оба колеса в блоке, подтверждающая данный вывод
Представлен анализ известных способов и технологических средств для установки валов на центрах металлорежущих станков. Изложена сущность разработанного способа установки, в котором передача крутящего момента от шпинделя на вал обеспечивается без закрепления вала. Раскрыты устройство и принцип действия сконструированного кулачкового патрона. Проведены сравнительные анализы спроектированных способа и патрона с аналогичными известными решениями. Отражены оригинальность разработок и достигаемый технический результат
В работе приведена новая модель адгезионного изнашивания поверхностей при наложении магнитного поля. Предложено учитывать магнитостатические силы, действующие в процессе отделения частиц износа. Подчеркнуто, что на качественном уровне модель хорошо согласуется с экспериментальными результатами. Отмечено, что полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования свойств трибоузлов, работающих в магнитных полях.
Отмечены затруднения, возникающие при аналитическом расчете амортизаторов с нелинейными характеристиками и пространственным восприятием нагрузок. Рассмотрены трудности численного моделирования троса для анализа механического поведения амортизаторов, связанные со структурной сложностью и размерностью задачи. Разработан технически обоснованный подход к построению линеаризованной численной модели тросового амортизатора, базирующийся на экспериментальных оценках жесткости. Данный подход позволяет снизить размерность и требования к вычислительным ресурсам за счет упрощения структуры троса. Подчеркнуто, что адекватность и возможность использования полученной численной модели тросового амортизатора для предварительных упрощенных расчетов систем амортизации с последующей экспериментальной отработкой и уточнением результатов опираются на анализ погрешности численной модели
В работе описаны результаты экспериментального исследования фрикционных и электроконтактных характеристик четырех наиболее распространенных материалов для электрических контактов. Исследования проводили на машине трения типа ГП (горизонтальная плоскость) по схеме торцевого трения одноименных материалов с коэффициентом взаимного перекрытия, стремящимся к нулю, при температурах от 20 до 150 оС. Представлены экспериментальные зависимости коэффициента трения f и контактного электрического сопротивления R в статике и при трении скольжения от температуры. Эксперименты показали, что при повышенных температурах определяющее влияние на эксплуатационные характеристики исследованных электроконтактных материалов оказывают поверхностные окисные пленки. Установлено, что результаты экспериментов находятся в хорошем соответствии с полученными ранее данными о параметрах удельной силы трения, толщине и прочности окисных пленок для изученных материалов
Издательство
- Издательство
- ТВГТУ
- Регион
- Россия, Тверь
- Почтовый адрес
- 170026, Тверская обл, г Тверь, наб Афанасия Никитина, д 22
- Юр. адрес
- 170026, Тверская обл, г Тверь, наб Афанасия Никитина, д 22
- ФИО
- Твардовский Андрей Викторович (ИСПОЛНЯЮЩИЙ ОБЯЗАННОСТИ РЕКТОРА)
- E-mail адрес
- tvardovskiy@tstu.tver.ru
- Контактный телефон
- +7 (482) 2526335