Некоторые особенности влияния на трение и износ структурных компонентов нанодисперсного магнитного смазочного масла
А.Н. Болотов, В.В. Новиков, О.О. Новикова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.585
Оригинальная статья
Аннотация: Для узлов трения эксплуатирующихся в условиях отсутствия технического обслуживания, при значительно ограниченной зоне смазки, одним из оптимальных решений является использование нанодисперсных магнитных смазочных масел. Исследовано влияние структурных компонентов нанодисперсного магнитного смазочного масла: магнитной фазы, твердосмазочной фазы, противоизносных присадок на его трибологические свойства. Установлено наличие оптимальной концентрации ферромагнитных наночастиц при износе поверхностей с относительно низкой микротвердостью. Это обусловлено изменением процессов в зоне трения: эффект упрочнения сменяется абразивным износом. Для твердых поверхностей износ носит преимущественно абразивный характер. Учитывая, важность, удержания смазочной пленки магнитного масла в зоне контакта, проанализировано поведение ферромагнитных наночастиц в градиентном магнитном поле. Установлено перераспределение частиц в силовом поле и увеличение количества частиц у поверхности исследуемого образца. Это приводит к росту скорости образования смазочной пленки на поверхности трения и снижению силы трения на 10-15% для относительно невысоких скоростей скольжения поверхностей. Оценка влияния исследуемых присадок на структуру и физико-механические свойства магнитных наномасел показала сложный характер изменения их свойств при натурных испытаниях. Для повышения антифрикционных характеристик магнитных масел необходимо применять в 3-4 большее количество присадки по сравнению с традиционным маслом. Установлено, что испытанные твердосмазочные наполнители положительно влияют на фрикционные свойства магнитного трибоузла, но их количество должно быть существенно ограниченно, во избежание потери управляемости магнитным полем.
Ключевые слова: нанодисперсное магнитное масло, трибосвойства магнитных масел, ферромагнитные наночастицы, противоизносные присадки, антифрикционные наполнители, трение, износ
- Болотов Александр Николаевич – д.т.н., профессор, заведующий кафедрой прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»
- Новиков Владислав Викторович – к.т.н., доцент, доцент кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»
- Новикова Ольга Олеговна – к.т.н., доцент, доцент кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»
Ссылка для цитирования:
Болотов, А.Н. Некоторые особенности влияния на трение и износ структурных компонентов нанодисперсного магнитного смазочного масла / А.Н. Болотов, В.В. Новиков, О.О. Новикова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2025. - Вып. 17. - С. 585-597. DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.585. ⎘
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. van der Meer, G.H.G. Experimental comparison of the transition speed of a hydrodynamic journal bearing lubricated with oil and magnetorheological fluid // G.H.G. van der Meer, F. Quinci, W. Litwin et al. // Tribology International. – 2023. – V. 189. – Art. № 108976. – 10 p. DOI: 10.1016/j.triboint.2023.108976.
2. Trivedi, K. Nanolubricant: Magnetic nanoparticle based / K. Trivedi, K. Parekh, R.V. Upadhyay // Materials Research Express. – 2017. – V. 4. – № 11. – Art. № 114003. – 10 p. DOI: 10.1088/2053-1591/aa95e1.
3. Zhang, Y. The roller chain lubricated with ferrofluids / Y. Zhang, Z. Yang, D. Li // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part. J.: Journal of Engineering Tribology. – 2019. – V. 233. – I. 6. – P. 927-935. DOI: 10.1177/1350650118806799.
4. Болотов, А.Н. Магнитные силоксановые наножидкости адаптированные для условий граничного трения / А.Н. Болотов, О.О. Новикова, В.В. Новиков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 546-556. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.546.
5. Zhao, J. Nanolubricant additives: A review / J. Zhao, Y. Huang, Y. He, Y. Shi // Friction. – 2021. – V. 9. – I. 5. – P. 891–917. DOI: 10.1007/s40544-020-0450-8.
6. Gong, K. MoS2 nanoparticles grown on carbon nanomaterials for lubricating oil additives // K. Gong, W. Lou, G. Zhao, X. Wu, X. Wang // Friction. – 2021. – V. 9. – I. 4. – P. 747–757. DOI: 10.1007/s40544-020-0369-0.
7. Omrani, E. Effect of micro- and nano-sized carbonous solid lubricants as oil additives in nanofluid on tribological properties / E. Omrani, P.L. Menezes, P.K. Rohatgi // Lubricants. – 2019. – V. 7. – I. 3. – Art. № 25. – 13 p. DOI: 10.3390/lubricants7030025.
8. Li, J. Molecular origin of nanofriction contrast between graphite and MoS2 homojunctions in oil / J. Li, Y. Cheng, W. Song, K. Wang, M. Ma, J. Li // Cell Reports Physical Science. – 2023. – V. 4. – I. 12. – Art. № 101731. – 14 p. DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101731.
9. Odenbach, S. Magnetoviscous effects in ferrofluids / S. Odenbach, S. Thurm // In series: Ferrofluids. Lecture Notes in Physics. – Springer: Berlin, Heidelberg, 2002. – V. 594. – P. 185-201. DOI: 10.1007/3-540-45646-5_10.
10. Chauhan, V. Magnetorheological fluids: A comprehensive review / V. Chauhan, A. Kumar, R. Sham // Manufacturing Review. – 2024. – V. 11. – Art. № 6. – 15 p. DOI: 10.1051/mfreview/2024005.
11. Kole, M. Engineering applications of ferrofluids: A review / M. Kole, S. Khandekar // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2021. –V. 537. – Art. № 168222. –21 p. DOI: 10.1016/j.jmmm.2021.168222.
12. Лабкович, О.Н. Снижение потерь на трение при вихревом течении магнитной жидкости добавками углеродных нанотрубок / О.Н. Лабкович // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. – 2017. – Т. 60. – № 3. С. 265-275. DOI: 10.21122/1029-7448-2017-60-3-265-275.
13. Yang, L.H. Preparation and tribological property of nano-G/Fe3O4 composites / L.H. Yang, X.W. Chen, J.G. Zhang, Y.D. Sun // Journal of Materials Engineering. – 2021. – V. 49. – I. 2. – P. 143–148. DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000746.
14. Sahoo, R. Design of smart lubricants using the inverse ferrofluid approach // R. Sahoo, P. Ussa-Aldana, D. Lancon, F. Rondelez, J.R. Morillas, R. Hidalgo-Alvarez, J. de Vicente // Tribology International. – 2022. – V. 166. –Art. № 107346. – 12 p. DOI: 10.1016/j.triboint.2021.107346.
15. Болотов, А.Н. Комплект оборудования для исследования физико-химических свойств нанодисперсных магнитных смазочных сред. Часть 3 / А.Н. Болотов, В.В. Новиков, О.О. Новикова // Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел, деталей технологического и энергетического оборудования. – 2015. – № 8. – С. 66-70.
16. Болотов, А.Н. Смазочные свойства магнитных наножидкостей на основе эфиров карбоновых кислот / А.Н. Болотов, О.О. Новикова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – С. 555-563. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.555.
17. Дамдинов Б.Б. Влияние добавок мелкодисперсных частиц металлов на характеристики смазочных материалов / Б.Б. Дамдинов, Ч.М. Митыпов // Вестник Бурятского государственного университета. Химия. Физика. – 2021. – № 1. – С. 28-42. DOI: 10.18101/2306-2363-2021-1-28-42
18. Бреки, А.Д. Влияние магнитных наночастиц Fe3O4 на трение и износ стали 10Х17Н13М2Т в режиме верчения в среде смазочного масла / А.Д. Бреки, И.А. Тюрикова, А.А. Шатульский, А.Е. Гвоздев, С.Н. Кутепов // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. – 2018. – №. 4. – С. 103-111.