Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Проблемы количественной оценки площади контакта пар трения

В.О. Белавин, Ю.В. Брылкин, С.В. Залетаев, А.Л. Кусов, В.В. Павликов, А.А. Потапов, В.А. Царькова

АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения»

DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.XXX

Оригинальная статья

Аннотация: Приводятся результаты исследования поверхности стальных дисков до и после трения. Рассматриваются проблемы оценки площади контакта пар трения и приводятся результаты поиска универсального критерия количественной оценки поверхности изучаемых пар трения. С использованием оптической и сканирующей туннельной микроскопии проводится изучение рельефа поверхности на микро- и наноуровне. В работе предложен подход к определению площади контакта между телами на основе теории фракталов. Такой подход позволяет описывать теплопередачу между телами (кондуктивный теплообмен на контакте и лучистый в порах) определить зависимость силы трения от приложенной внешней силы. Предлагаемая методика количественной оценки структуры поверхности на микро- и наноуровне с помощью теории фракталов позволит повысить точность расчёта тепловых режимов космических аппаратов, а также параметров узлов трения в них, что, в свою очередь положительно скажется на надёжности и долговечности разрабатываемых космических аппаратов. Дальнейшим продолжением работы станет совершенствование методов и средств изучения трибологических свойств робототехнических изделий, работающих в условиях факторов космического пространства, а также валидация численного моделирования трения и теплообмена между подвижными узлами по результатам экспериментов.

Ключевые слова: трибология, тепловые режимы, робототехника, поверхность стали, микроскопия, фрактальный анализ, пара трения

  • Белавин Владимир Олегович – заместитель начальника Комплекса теплообмена и аэрогазодинамики по экспериментальной базе, АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения»
  • Брылкин Юрий Владимирович – к.т.н., заместитель начальника Центра прикладных исследований – начальник Комплекса теплообмена и аэрогазодинамики, АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения»
  • Залетаев Сергей Васильевич – к.т.н., заместитель начальника отдела, АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения»
  • Кусов Андрей Леонидович – к.ф.-м.н., начальник лаборатории, АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения»
  • Павликов Владимир Викторович – главный специалист, АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения»
  • Потапов Александр Александрович – заместитель начальника отдела, АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения»
  • Царькова Виктория Алексеевна – начальник сектора, АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения»

Ссылка на статью:

Белавин, В.О. Проблемы количественной оценки площади контакта пар трения / В.О. Белавин, Ю.В. Брылкин, С.В. Залетаев, А.Л. Кусов, В.В. Павликов, А.А. Потапов, В.А. Царькова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. __-__. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.XXX.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики: ГОСТ 2789-73; введ. 01.01.1975. – М.: Государственный комитет стандартов Совета Министров, 1973. – 14 с.
2. Иванов, Г.С. Фрактальная геометрическая модель микроповерхности / Г.С. Иванов, Ю.В. Брылкин // Геометрия и графика. – 2016. – Т. 4. – № 1. – С. 4-11. DOI: 10.12737/18053.
3. Чичинадзе, А.В. Основы трибологии (трение, износ, смазка) / А.В. Чичинадзе, Э.Д. Браун, Н.А. Буше и др.; под общ. ред. А.В. Чичинадзе. – М.: Машиностроение, 2001. – 664 с.
4. Jourani, A. Effect of 3D fractal dimension on contact area and asperity interactions in elastoplastic contact / A. Jourani // AIP Advances. – 2016. – V. 6. – I. 5. – P. 055309-1-055309-10. DOI: 10.1063/1.4949564.
5. Pan, W. Influence of surface topography on three-dimensional fractal model of sliding friction / W. Pan, X. Li, L. Wang, J. Mu, Z. Yang // AIP Advances. – 2017. – V. 7. – I. 9. – P. 095321-1-095321-12 DOI: 10.1063/1.4999036.
6. Frank, M. Heat transfer across a fractal surface / M. Frank, M. Papanikolaou, D. Drikakis, K. Salonitis // The Journal of Chemical Physics. – 2019. – V. 151. – I. 13. – P. 134705-1-134705-10. DOI: 10.1063/1.5115585.
7. Материалы металлические и неметаллические. Метод определения коэффициента трения и износа в вакууме. ОСТ 92-1296-82. – Королёв: Изд-во ЦНИИмаш, 1982. – 41 c.
8. Mandelbrot, B.B. The fractal geometry of nature / B.B. Mandelbrot. – 3rd ed. – New York: Henry Holt and Company, 1983. – 468 p.
9. Брылкин, Ю.В. Моделирование структуры рельефа реальных поверхностей на основе фракталов в аэродинамике разреженных газов / Ю.В. Брылкин, А.Л. Кусов // Космонавтика и ракетостроение. – 2014. – № 3(76). C. 22-28.
10. Брылкин, Ю.В. Исследование микро- и наноструктуры поверхности медного сплава с использованием теории фракталов / Ю.В. Брылкин, А.Л. Кусов // Космонавтика и ракетостроение. – 2016. – № 5(90). – C. 89-95.
11. Feder, J. Fractals / J. Feder // In series: Physics of Solids and Liquids. – New York: Springer, 1988. – xxvi, 284 p. DOI: 10.1007/978-1-4899-2124-6.
12. Торхов, Н.А. Фрактальная геометрия поверхностного потенциала электрохимически осажденных пленок платины и палладия / Н.А. Торхов, В.А. Новиков // Физика и техника полупроводников. – 2009. – Т. 43. – Вып. 8. – С. 1109-1116.
13. Сдобняков, Н.Ю. Морфологические характеристики и фрактальный анализ металлических пленок на диэлектрических поверхностях: монография / Н.Ю Сдобняков, А.С. Антонов, Д.В. Иванов. – Тверь: ТвГУ, 2019. – 168 с.
14. Иванов, Д.В. Получение наноразмерных пленок платины, обладающих фрактальными свойствами / Д.В. Иванов, А.С. Антонов, Е.М. Семенова и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 73-88. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.073.

Содержание |