Влияние термодинамических характеристик быстрорежущих сталей на их триботехнические свойства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.04, кандидат наук Фоминов Евгений Валерьевич

• Фоминов Евгений Валерьевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Фоминов Евгений Валерьевич

Введение

Глава 1. Развитие представлений о процессе граничного трения

1.1. Состав и свойства граничного смазочного слоя

1.2. Кинетические модели, описывающие процесс граничной смазки

1.3. Явление надмолекулярной самоорганизации в граничном смазочном слое

1.4. Выводы по аналитическому обзору

Глава 2. Зависимость износостойкости быстрорежущих сталей от их

структурно-термодинамических характеристик

2.1. Понятие энтропии материала и её свойства

2.2. Причины возникновения и свойства относительных термоЭДС

2.3. Влияние термоэлектрических явлений на процесс изнашивания

2.4. Связь между абсолютной термоЭДС и тепловой энтропией

2.5. Энтропийный подход к оценке интенсивности изнашивания

2.6. Влияние тепловой энтропии и абсолютной термоЭДС на триботехнические характеристики быстрорежущих сталей

2.6.1. Статистическая обработка результатов стойкостных испытаний спиральных свёрл из БРС различных марок

2.6.2. Зависимость износостойкости БРС от величины их тепловой энтропии

2.7. Выводы

Глава 3. Динамическая модель граничного смазочного слоя

3.1. Обобщенная схема временной реализации процесса трения в условиях граничной смазки

3.2. Математическое описание процесса формирования граничного смазочного слоя

3.3. Алгоритм расчёта параметров формирования граничного слоя на основе экспериментальных данных

3.4. Критерий оценки перехода трибосистемы в стабильное состояние

3.5. Влияние скорости скольжения на процесс формирования и структуру граничного смазочного слоя

3.6. Оценка процесса формирования и структуры граничного слоя для различных смазочных материалов

3.7. Влияние материала контактирующих в трибосопряжении тел на

72

процесс формирования граничного слоя

3.8. Изменение параметров формирования граничного слоя в результате эволюции трибосистемы

3.8.1. Некоторые сценарии эволюции трибосистемы при проявлении надмолекулярной самоорганизации в граничном смазочном слое

3.8.2. Параметры граничного слоя в результате перехода трибосистемы на новые уровни самоорганизации

3.8.3. Исследование изменений параметров граничного трения в результате периодического роста-срыва заторможенного слоя

3.9. Влияние нанокластеров диоксида кремния на процесс формирования

и структуру граничного смазочного слоя

3.10. Выводы

Глава 4. Исследование триботехнических характеристик быстрорежущих сталей при различных режимах трения

4.1. Поверхностные механические свойств БРС на микроуровне

4.2. Триботехнические характеристики БРС при трении без смазки

4.3. Триботехнические характеристики БРС в режиме

граничного/смешанного трения

4.3.1. Параметры формирования и структура смазочного слоя при трении в инактивной среде

4.3.2. Параметры формирования и структура смазочного слоя при трении в среде СОЖ

4.3.3. Параметры формирования и структура смазочного слоя при

трении с использованием пластичного смазочного материала

4.4. Выводы

Глава 5. Температурное поле в смазочном материале с учетом

наличия заторможенного слоя

5.1. Физическая модель пары трения. Принятые допущения

5.2. Профили скоростей течения в смазочном слое

5.3. Закон распределения объемной плотности источника тепловыделения в смазочном слое

5.4. Постановка и решение контактной тепловой задачи трения

5.5. Выводы

Заключение. Общие выводы и рекомендации

Список используемых сокращений

Библиографический список

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние термодинамических характеристик быстрорежущих сталей на их триботехнические свойства»

Введение

Развитие машиностроения и металлообработки в современный период характеризуется, в первую очередь, ростом качественных изменений в технологических системах обработки материалов за счёт внедрения в производство инновационных инженерных решений и результатов передовых научных исследований. Основной целью современного машиностроения как одной из важнейших отраслей промышленности является изготовление высококачественной продукции с регламентированным тактом выпуска (производительностью) при минимальных затратах материальных, энергетических и трудовых ресурсов. В то же время производство сталкивается с постоянным повышением требований к точности размеров и качеству функциональных поверхностей изготовляемых деталей, с усложнением их геометрических форм. Одним из важнейших технологических методов обработки материалов является резание с применением лезвийного режущего инструмента, причём в ближайшие годы прогнозируется её дальнейший многократный рост и развитие [135].

Стоящие перед машиностроением задачи в области лезвийной обработки материалов решаются путём повышения уровня автоматизации производства, внедрения сверхскоростной обработки деталей за одну установку на высокоэффективном технологическом оборудовании, оснащенном мощными приводами главного движения с бесступенчатым регулированием, развития технологий механической обработки, создания современных инструментальных режущих материалов (ИРМ) и смазочно-охлаждающих технологических сред (СОТС), совершенствования конструкций режущих инструментов (РИ), использования оптимальных режимов резания. Всё это позволяет обеспечить максимальную производительность технологических систем и качество производимых изделий при минимальных затратах всех видов ресурсов. Значительная доля применяемого на современном автоматизированном производстве РИ (особенно это касается мелкоразмерного инструмента) сохраняется за инструментами с рабочей частью, изготовленной

из быстрорежущих сталей (БРС). Эта группа ИРМ хотя и значительно уступает твердым сплавам и режущей керамике по твердости и теплостойкости, но, в то же время, превосходит их по прочности на изгиб, ударной вязкости и усталостной прочности в условиях циклического механического и теплового нагружения. Эти качества имеют особое значение для мелкоразмерных инструментов, работающих, как правило, на пределе своих прочностных возможностей.

Среди основных тенденций повышения эксплуатационных характеристик РИ из БРС можно выделить создание прогрессивных конструкций, модифицирование режущих поверхностей инструментов путём нанесения износостойких покрытий различного состава; имплантацию в тонкие поверхностные слои элементов, формирующих износостойкие структуры; применение упрочняющих поверхность технологий; изменение структуры материала; создание порошковых БРС; усложнение химического состава БРС введением новых легирующих элементов и прочее [66], [80].

В условиях автоматизированного производства прогнозирование ресурса РИ является особенно важной задачей: для предотвращения остановки работы автоматических линий и обрабатывающих центров и снижения потерь от брака необходимо осуществлять принудительную замену инструмента до момента потери работоспособности и при этом максимально израсходовать для работы его потенциальный период стойкости. Эксплуатационные характеристики металлорежущих инструментов в значительной степени определяются свойствами материала, из которого эти инструменты изготовлены. В настоящий момент эксплуатационные характеристики БРС оцениваются по большей части на основе опытных данных, а при разработке их новых составов учитываются в основном металлургические, технологические и экономические факторы.

Все перечисленные выше методы улучшения эксплуатационных характеристик, так или иначе, связаны с модификацией режущей части инструмента после его изготовления, а оценка эффективности применяемого модифицирования определяется затем экспериментально. В этой связи

особенно важным является поиск решения, позволяющего априори прогнозировать эксплуатационные характеристики БРС.

Такую возможность дают исследования термодинамических процессов изнашивания, проводимые в Донском государственном техническом университете под руководством А.А. Рыжкина [129], [128], [125], [130], [126]. В этих работах для оценки изнашивания инструментального материала в условиях резания было использовано уравнение баланса энтропии [70], из которого установлено, что уменьшение интенсивности изнашивания связано с обеспечением в ИРМ термодинамического состояния с минимальной плотностью накопленной тепловой энтропии за счёт использования материалов с высокими значениями энтропий.

Наиболее важным эксплуатационным свойством, влияющим на срок службы лезвийных инструментов, является их износостойкость, которая во многом определяется параметрами инструментального материала, в том числе его триботехническими характеристиками. В реальных производственных условиях при высокопроизводительной обработке на технологическом оборудовании с ЧПУ, процесс резания с использованием инструмента из БРС осуществляется с применением СОТС. В этом случае сочетание «инструментальный материал - СОТС - обрабатываемый материал» можно рассматривать как трибосистему, функционирующую в режиме граничного трения.

Одним из важнейших процессов, протекающих в зоне трибоконтакта при граничном трении, является, несомненно, процесс надмолекулярной самоорганизации в смазочном слое. От особенностей протекания процессов надмолекулярной самоорганизации, определяющих толщину, структуру и экранирующие возможности граничного смазочного слоя, будут зависеть такие значимые характеристики процесса трения, как интенсивность изнашивания материалов пары трения, температура в трибоконтакте и сила трения. Академик А.В. Чичинадзе отмечает важность учёта экранирующего действия тонких

граничных плёнок и динамических эффектов при расчёте и проектировании объектов в различных отраслях машиностроения [152].

Процесс граничного трения характеризуется значительным влиянием химического состава и физико-механических свойств материалов трущихся тел на свойства смазки в зоне трения, а, следовательно, и на процесс формирования смазочного слоя. При изменении материала одного из тел трибосопряжения при прочих равных условиях процесс граничного трения будет протекать по иному сценарию.

Даже наличие СОТС при резании металлов инструментом из БРС не исключает значительной доли металлического контакта, трения обнаженных металлов в зоне резания. В этом случае, а также при резании без применения СОТС на износостойкость ИРМ как элемента пары трения будут влиять такие факторы, как параметры процесса адгезионного схватывания, физико-механические характеристики адгезионных связей, а также толщина, состав, реологические свойства и степень самоорганизации вторичных структур.

Таким образом, изучение зависимости между термодинамическим состоянием БРС и их триботехническими свойствами будут являться основой для прогнозирования их некоторых эксплуатационных характеристик.

Данная работа посвящена исследованию явлений надмолекулярной самоорганизации и закономерностей коллективного поведения частиц (молекул, агрегатов молекул) при трении БРС в различных жидких смазочных материалах, а также изучению процесса формирования вторичных структур при трении БРС без смазки по различным конструкционным материалам. В рамках исследования разработана новая методика, позволяющая количественно оценить и сравнить протекание процесса формирования граничного смазочного слоя во времени и его структуру при трении БРС различного уровня тепловой энтропии.

Настоящая работа является частью комплексных исследований термодинамических основ процесса трения и резания с целью повышения эффективности лезвийной обработки металлов. Исследования выполнялись на

кафедре «Металлорежущие станки и инструмент» Донского государственного технического университета при участии автора настоящей работы в рамках инициативных научных исследований и при выполнении гранта РФФИ 12-0801328-13.

Актуальность диссертационной работы. Актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью повышения эффективности лезвийной обработки металлов, что может быть достигнуто за счёт прогнозирования относительного уровня триботехнических характеристик существующих и вновь разрабатываемых составов БРС на стадии их конструирования, а также созданием новых моделей, описывающих процесс граничного/смешанного трения.

Цели и задачи исследования. Повышение эксплуатационных параметров быстрорежущих сталей на основе энтропийного подхода к исследованию процесса формирования диссипативных структур при граничном трении и трении без смазки. Для достижения поставленной цели исследований сформулированы следующие задачи, решение которых выносится на защиту:

1. Разработать математическую модель, описывающую динамику формирования смазочного слоя в условиях граничного трения.

2. Сформулировать и решить контактную тепловую задачу трения с учётом наличия в зазоре заторможенной части смазочного слоя.

3. Экспериментально установить связь между механическими поверхностными свойствами на микроуровне и тепловой энтропией БРС.

4. Установить зависимость триботехнических свойств БРС при трении без смазки и граничном трении от их термодинамических характеристик.

5. Разработать методику экспериментальной оценки способности определенных марок БРС к формированию экранирующих защитных структур при трении в жидких смазочных материалах.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Разработана новая методика, позволяющая количественно оценить и сравнить процесс граничного/смешанного трения в различных трибосистемах.

2. Предлагаемый подход позволяет определить толщину участка заторможенных молекул (экранирующего слоя), что даёт количественную оценку степени надмолекулярной самоорганизации в исследуемой трибосистеме.

3. Установлена зависимость параметров формирования вторичных (диссипативных) структур при трении БРС без смазки от их энтропии и абсолютной термоЭДС.

4. Установлена зависимость между тепловой энтропией БРС и параметрами процесса формирования и структурой смазочного слоя.

5. Разработана математическая модель течения смазки в граничном смазочном слое с учетом наличия в нем заторможенной части. Установлено, что профиль скоростей течения смазки относится к типу потенциально неустойчивых по отношению к флуктуациям в потоке течения жидкости и внешним возмущающим воздействиям (имеет точку перегиба).

6. Определен закон распределения объемной плотности источника тепловыделения, обусловленного вязкой диссипацией энергии трения в смазочном слое.

7. Сформулирована и решена контактная тепловая задача трения. Получены зависимости, описывающие нестационарное температурное поле в смазочном слое и среднюю поверхностную температуру контакта.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том,

что:

1. Предложена новая методика, позволяющая количественно оценить процесс формирования и структуру смазочного слоя при граничном/смешанном трении для различных трибосистем.

2. Установлена связь между термодинамическим состоянием БРС и их триботехническими свойствами при граничном трении и трении без смазки.

3. Разработана математическая модель течения смазки в граничном смазочном слое с учетом наличия в нем заторможенной части. Определены профиль скоростей, закон распределения объемной плотности источника тепловыделения, а также зависимости, описывающие нестационарное температурное поле в смазочном слое и среднюю поверхностную температуру контакта.

Методология и методы исследований. При решении поставленных в диссертации задач использовались: основные положения термодинамики необратимых процессов, методы теории надёжности; методы теории массового обслуживания; молекулярно-кинетическая теория; методы теории теплопередачи; методы статистической обработки экспериментальных данных.

Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся полученные в работе следующие результаты теоретических и экспериментальных исследований:

1. Динамическая модель граничного смазочного слоя.

2. Экспериментальные зависимости триботехнических характеристик БРС в режиме граничного трения и трения без смазки, а также поверхностных механических характеристик на микроуровне от величины их тепловой энтропии и абсолютной термоЭДС.

3. Математическая модель течения смазки в граничном смазочном слое с учетом наличия в нем экранирующей заторможенной части.

4. Решение контактной тепловой задачи трения и полученные зависимости, описывающие нестационарное температурное поле в смазочном слое и среднюю поверхностную температуру контакта.

Степень достоверности и апробации результатов. Достоверность и обоснованность научных положений, выводов, сформулированных в работе, основана на разработке математических моделей, комплекса экспериментальных исследований, проведенных на трибометре Т-11,

нанотвердомере NanoSCAN-1, сканирующем интерференционном микроскопе BRUKER Contour GT и профилографе-профилометре Абрис-ПМ7.

Достоверность экспериментальных результатов обеспечена достаточной повторяемостью опытов, расчетом доверительных интервалов и других статистических характеристик с использованием средств дисперсионного анализа программы MathCAD, удовлетворительными результатами производственных испытаний.

Основные положения работы обсуждались и докладывались на научно-технических конференциях различного уровня:

- на VIII Международной научно-технической конференции по динамике технологических систем (Ростов-на-Дону, 2007 г.);

- на XII Международной конференции «Динамика технических систем» (Ростов-на-Дону, 2016 г.);

- на XI-й Международной научно-практической конференции в рамках XI международной агропромышленной выставки «Интерагромаш - 2018» (Ростов-на-Дону, 2018 г.);

- на IV Международной научно-технической конференции «Пром-Инжиниринг» (Москва, 2018 г.);

- на XII Международной научно-технической конференции «Трибология

- машиностроению» (Москва, 2018 г.);

- на VI Международной научно-технической конференции «Пром-Инжиниринг» (Москва, 2020 г.);

- на XIII Международной научно-технической конференции «Трибология

- машиностроению» (Москва, 2020 г.);

- на ежегодных отчетных конференциях профессорско-преподавательского состава, сотрудников и обучающихся ДГТУ (2007-2020 гг.).

Структура работы. Диссертация состоит из пяти глав. Первая глава посвящена истории развития теории процесса граничного трения, сформулированы основные современные представления о граничном

смазочном слое, проведён анализ существующих кинетических моделей процесса граничного трения.

Во второй главе описаны энтропийный подход к оценке интенсивности изнашивания ИРМ, связь структурно-чувствительного параметра микроуровня - абсолютной термоЭДС - с величиной его тепловой энтропии, а также зависимость некоторых триботехнических характеристик БРС от величины их тепловой энтропии.

Третья глава посвящена разработке новой методики оценки процесса граничного/смешанного трения. На основе разработанной методики экспериментально определены и проанализированы параметры процесса формирования и структура граничного смазочного слоя для трибосистем различной конфигурации.

Четвертая глава содержит результаты комплекса экспериментальных исследований триботехнических свойств БРС в режиме граничного трения и трения без смазки, а также исследования зависимости поверхностных механических характеристик свойств на микроуровне от величины тепловой энтропии БРС.

Пятая глава посвящена разработке математической модели течения смазки в граничном смазочном слое с учетом наличия в нем заторможенной части, определению закона распределения объемной плотности источника тепловыделения, а также решению контактной тепловой задачи трения.

Основная часть работы изложена на 151 странице, содержит 58 рисунков, 5 таблиц. Список литературы включает 155 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность доктору технических наук, профессору, заслуженному деятелю науки и техники РФ Рыжкину Анатолию Андреевичу за предоставленные материалы, ценные консультации и всестороннюю поддержку при выполнении настоящей работы.

Глава 1. Развитие представлений о процессе граничного трения

1.1 Состав и свойства граничного смазочного слоя

Вид смазки, принципиально отличающийся от жидкостной, при котором поверхности твёрдых тел настолько близки друг от друга, что их химическая природа влияет непосредственно на физические свойства смазочного материала, называют граничной. Такое определение граничной смазке дал У.Б. Харди в работе [27], опубликованной в 30-х годах ХХ века, заложив основание совершенно нового направления исследований в трибологии.

Тонкую плёнку смазочного материала, играющую основную роль в разделении контактирующих поверхностей при их относительном перемещении, Харди называет граничным смазочным слоем (ГСС). У.Б. Харди предлагает [28] первую модель контакта при граничной смазке (рис.1.1) и проводит исследования молекулярного механизма смазочного действия, в результате которых установлено, что коэффициент трения линейно убывает при увеличении молекулярной массы смазочной среды для каждого гомологического ряда (рис. 1.2).

Впоследствии зависимость коэффициента трения только лишь от длины цепи молекул была опровергнута Боуденом и Тейбором [9], [61]; ими же предложена модель граничных смазочных слоев, достаточно точно иллюстрирующая механизм граничного трения (рис.1.3). Под нагрузкой протекает упругая и пластическая деформации на площадках контакта, покрытых тонкой, вплоть до мономолекулярного уровня, плёнкой смазки. На площадках контакта может происходить взаимное внедрение поверхностей без нарушения целостности плёнки. На площадках контакта, в большей степени подвергнутых пластической деформации, и в точках с высокой температурой может происходить разрушение смазочного слоя с адгезионным схватыванием обнажённых поверхностей.

Открытия Харди во многом определили направление последующих исследований, так, например, осуществлялись попытки проверить его гипотезу

о том, что граничный слой представляет собой высокоупорядоченное ориентированное образование, в результате которых ещё в 1925 г. У. Брэгг, используя рентгеновские методы, установил, слоистое строение граничных смазочных плёнок.

4 0.*

Рис.1.1. Модель контакта при граничной смазке по Харди [28]: 1 - поверхности тел;

2 - адсорбированная молекула; (о - активная группа,

I - углеводородный радикал);

3 - поверхность сдвига.

60 100 140 180 220 260 300 340 380

М, г/моль

Рис 1.2. Зависимость коэффициента статического fCT трения от молекулярной массы парафинов для одноимённых трущихся тел (по Харди). Материал ползуна: 1- висмут; 2 - сталь; 3 - стекло.

Финч проводил аналогии между ГСС и бархатным ворсом [18], смазочное же действие материала объяснял наличием полярных молекул. Однако многие смазочные материалы, склонные к формированию структурированных слоев, характеризуемых надмолекулярной самоорганизацией, вовсе не содержат полярных молекул [56], [55].

Исследования механизмов процесса трения при граничной смазке проводил Б.В. Дерягин [86], установивший резкое увеличение расклинивающего эффекта между контактирующими поверхностями при уменьшении толщины граничного слоя [85]. Расклинивающий эффект может формироваться в том числе за счёт осмотического механизма действия смазочного слоя [62]. Ещё одно важное открытие Дерягина состоит в том, что

граничный слой жидкости находится в особом агрегатном состоянии и его свойства отличаются от объёмных свойств смазочного материала [82]. Аномальные свойства граничных слоёв отмечаются также в исследованиях Израелашвили, Жоржа, Бойда и Робертсона[5], [25], [11].

Развитием представлений школы Б.В. Дерягина стала модель формирования структурно-упорядоченного эпитропно-жидкокристаллического (ЭЖК) слоя смазки Дерягина-Левченко (рис.1.3) [64], из которой следует, что адсорбционные слои между твёрдыми поверхностями и ЭЖК-слоями имеют упорядоченность, отличную от основного объёма смазки.

Рис.1.3. Модель граничных смазочных слоев Рис.1.4. Структура упорядоченного

по Боудену и Тейбору [9], [61]: А - участки, смазочного ЭЖК-слоя, состоящего из

воспринимающие нагрузку; Б - участки мезогенных молекул [64]. непосредственного контакта.

В исследованиях свойств ГСС, выполненных А.С. Ахматовым, смазочный слой представлен как квазитвёрдое тело, обладающее истинной упругостью формы. В зависимости от толщины смазочного слоя и приложенного давления граничный слой характеризуется определённым предельным напряжением сдвига [53]. Эффективность смазочного действия ГСС определяется в том числе и его устойчивостью к действию нормальных и касательных напряжений в зоне трибоконтакта [53], [60].

Отличие свойств упорядоченных молекулярных структур, образующихся на границе раздела фаз, от основного объёма смазочного материала подтверждается многочисленными исследованиями, в том числе изучением

анизотропии оптических и теплопроводных свойств граничных слоёв [39], [51], [151], [52], [89].

Образование граничного слоя носит динамический характер и является результатом протекания двух конкурирующих процессов: формирования слоя и его разрушения. Толщина ГСС возрастает с течением времени при условии, что процессы, способствующие образованию слоя, протекают быстрее, чем процессы его разрушения.

В этом случае на поверхностях трущихся тел образуется упорядоченная структура из молекул или продуктов реакций, и скольжение поверхностей осуществляется между двух слабосвязанных адсорбированных слоёв в упорядоченной структуре [4]. Такое влияние на процесс трения оказывают, например, жирные кислоты. Также возможно образование квазитвёрдого смазочного слоя, жёстко связанного с поверхностью, имеющего собственное значительное сдвиговое сопротивление и обладающего высоким экранирующим эффектом [3], [23], [24].

Кинетика изменения толщины защитной смазочной плёнки во времени имеет нелинейный характер: быстрый рост на начальной стадии формирования с течением времени замедляется, наступает стадия насыщения, на которой толщина ГСС асимптотически приближается к своему предельному, допустимому свойствами трибосистемы, значению. Для активации процесса роста ГСС требуется определённый уровень термомеханического воздействия в зоне трения [13], [8].

Рост толщины смазочной плёнки с течением времени при трении в водной эмульсии, содержащей поверхностно-активные вещества, также носит нелинейный характер [8]. В результате исследования поверхностей трения на различных этапах формирования смазочного слоя с применением оптического микроскопа установлено, что на начальной стадии (см. рис. 1.5, а) поверхности трущихся тел покрываются хаотично расположенными пятнами граничной смазочной пленки (patchy film). При достижении смазочным слоем во время установившегося трения своей предельной толщины разрозненные плёнки

соединяются, образуя гомогенное покрытие на пятне контакта, и граничный смазочный слой становится толще (рис. 1.5, б). Такой же механизм формирования смазочной плёнки наблюдается и при трении в коллоидных растворах [15], [16].

Формирование ГСС обусловлено взаимодействием твёрдого тела с полями атомов (молекул) жидкой смазки, т.е. адсорбцией, которую можно разделить на два вида. Первая, физическая адсорбция, возникает за счёт действия сил Ван-дер-Ваальса. Второй вид - химическая адсорбция (хемосорбция) имеет место в случае химической реакции между активной частью молекул смазочного материала и молекулами поверхности твердого тела.

а) б)

Рис.1.5. Внешний вид поверхности трения на различных этапах формирования граничной смазочной плёнки [8]: а - начальный этап; б - этап установившегося трения.

Также структурированию жидкости способствуют вводимые в масла присадки поверхностно-активных веществ (ПАВ), повышающие противоизносные свойства СМ. Наряду с уровнем концентрации ПАВ, на

смазочные свойства масла оказывает влияние и ориентация молекул этих активных веществ (рис. 1.6) [147], [84].

Рис.1.6. Влияние концентрации ПАВ в инактивной среде на коэффициент трения / и возможную ориентацию полярных молекул (по Г.И. Измайловой и Б.В. Дерягину)

Также росту защитной плёнки могут способствовать различные химические реакции смазки с материалом поверхности трения за счёт фрикционного нагрева, трибохимические реакции и фазовые превращения [97], [29], [4].

В качестве основных причин, предопределяющих разрушение ГСС, изначально рассматривались следующие: истощение с течением времени активных компонентов в смазочном материале, превышение критических для данного смазочного слоя значений нагрузки и температуры.

Б.В. Дерягин [83] установил, что долговечность ГС зависит от природы смазочного материала, возрастает при увеличении его толщины и падает при повышении нагрузки или скорости скольжения, а также при попадании в смазку кислорода.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Фоминов Евгений Валерьевич, 2021 год

Библиографический список

1. Akin, L.S. An interdisciplinary lubricating theory for gears/ L.S. Akin // ASME Trans. - 1973(B95). - №4. - P. 1178-1195.

2. Alves, S.M. Tribological behavior of vegetable oil-based lubricants with nanoparticles of oxides in boundary lubrication conditions / S.M. Alves, B.S. Barros, M.F. Trajano and others // Tribol. Int. - 2013. - №65. - P.28-36.

3. Bair, S. Observations of shear localization in liquid lubricants under pressure / S. Bair, F. Qureshi, W.O.Winer // Journal of Tribology. - 1993. -№115(3). - P.507-514.

4. Bhushan, B. Modern tribology handbook / B. Bhushan. - CRC Press LLC, 2001. - 1691 p.

5. Bhushan, B. Nanotribology: friction, wear and lubrication at the atomic scale / B. Bhushan, U. Landman, J. Israelachvili // Nature. - 1995. - № 374. - P. 607616.

6. Blau, P.J. Friction science and technology: from concepts to applications. - 2nd Edition /P.J. Blau. - Taylor&Fransis Group LLC, 2009. - 421 p.

7. Blau, P.J. Relationship between Knoop and scratch micro-identation hardness and implications for abrasive wear / P.J. Blau // Microstructural Science, ed. by D.O. Northwood, W.E. White and G.F. VanderVoort. - Ohio: ASM International, 1985. - Vol. 12. - pp. 293-313.

8. Boure Ph. Formation of Boundary Lubricating Layers With Water-Based Lubricant in a Concentrated Elastohydrodynamic Contact / Ph. Boure, D. Mazuyer, J.-M. Georges, A. A. Lubrecht, G. Lorentz // Journal of Tribology - 2002. - Vol. 124. - P. 91-102.

9. Bowden, F.P. The friction and lubrication of solids. Part II / F.P. Bowden, D. Tabor. - Oxford, 1964. - 370 P.

10. Bowden, F.P. The Friction and Lubrication of the Solids / F.P. Bowden, D. Tabor. - London: Claredon Press, 1950. - 544 p.

11. Boyd, I. Friction properties of various lubricants at high pressures / I. Boyd, B.P. Robertson // Trans. Am. Soc. Mech. Engrs. -1945. - Vol.67, №.1. - P. 51-58.

12. Briscoe, B. J. Characterization of Tribological Materials / B. J. Briscoe, T. A. Stolarski. - Boston: Butterworth Heinemann, 1993. - p. 175 p.

13. Cann, P.M. Visualisation of starved grease and fluid lubricant films / P.M. Cann, H.A. Spikes // Lubricants and Lubrication: Proceedings of the 21th Leeds-Lyon Symposium on Tribology held at the Institute of Tribology, University of Leeds (Leeds, U.K., 6-9th September 1994.). - Leeds, 1995. - P.161-166.

14. Cann, P.M. Visualization of starved grease and fluid lubricant films / P.M. Cann, H.A. Spikes // Lubricants and Lubrication: Proceedings of the 21th Leeds-Lyon Symposium on Tribology held at the Institute of Tribology, University of Leeds (Leeds, U.K., 6-9th September 1994.). - Leeds, 1995. - P.161-166.

15. Chinas-Castillo, F. Mechanism of action of colloidal solid dispersions / F. Chinas-Castillo, H.A. Spikes // J. Tribol. Trans. ASME. - 2003. - №125. - P.552-557.

16. Chinas-Castillo, F. The behavior of colloidal solid particles in elastohydrodynamic contacts/ F. Chinas-Castillo, H.A. Spikes // J. Tribol. Trans. -2000. - №43. - P.387-394.

17. Fein, R. S. Boundary lubrication / R. S. Fein // Lubrication Engineering. - 1999. - №47(12). - P. 1005-1008.

18. Finch, G.I. Structure and formation of thin films / G.I. Finch, S. Fordham // Soc. chem. industry. - 1937. - №28,Vol.56. - P.632-639.

19. Fominoff, E.V. Tribological Properties of Experimental Hard Alloys in Conditions of Friction on Structural Steel without Lubricant / E.V. Fominoff, C.G. Shuchev // MATEC: Web of Conferences. - 2018. - Vol. 226. - Article ID 01006.

20. Forbes, E.S. The load-carrying action of organosulphur compounds - a review / E.S. Forbes // Wear. - 1970. - Vol. 15, №2. - P.87-96.

21. Frewing, J. J. The heat of adsorption of long-chain compounds and their effect on boundary lubrication/ J. J. Frewing // Proceedings of Royal Society, (1944, London, UK). - London, 1944. - Ser. A, Vol. 1944(182), № 990. - P. 270-287.

22. Furey, M.J. Surface temperature in sliding contact / M.J. Furey // ASLE Trans. - 1964. - №7. - P.133-146.

23. Furey, M.J. The «in situ» Formation of Polimeric Films on Rubbing Surfaces / M.J. Furey // Proc. of International Conf. on Polymerys and Lubrication. -Paris: Published by Centre National de la Recherche Scientifique, 1975. - P. 393404.

24. Furey, M.J. The Formation of Polymeric Films Directly on Rubbing Surfaces to Reduce Wear / M.J. Furey // Wear. - 1973. - vol. 26. - P. 369-392.

25. Georges J.-M. Some surface aspects of tribology / J.-M. Georges // New directions in Tribology; Ed.by I.M. Hutchings. - Bury, St. Edmunds and London: MEP, 1997. - P. 67-82.

26. Grew, W.J.S. Thermodynamics of boundary lubrication and scuffing // W.J.S. Grew, A. Cameron // Proceedings of Royal Society, (1972, London, UK). -London, 1972. - Vol. 327. - P. 47-59.

27. Hardy, W.B. Boundary Lubrication / W.B. Hardy, I. Doubleday // The Paraffin Series, Proc. Roy Soc. - London, 1922. - P. 550-574

28. Hardy, W.B. Collected Scientific Papers / W.B. Hardy. - Cambridge: University press, 1936. - 345 p.

29. Kajdas, C. Tribochemistry / C. Kajdas // Tribology 2001. Scientific Achievements, Industrial Application, Future Challengers: Plenary and Session Key Papers from the 2nd World Tribology Congress (3-7 Sept. 2001, Vienna, Austria). -Vienna, 2001. - P.39-46

30. Kingsbury, E. P. The heat of adsorption of a boundary lubricant / E.P. Kingsbury // ASLE Trans. - 1960(3). - №6. - P.130-133.

31. Kingsbury, E.P. Some aspects of thermal desorption of a boundary lubricant / E.P. Kingsbury // J.Appl. Phys. - 1958. - Vol. 29, №6 - P. 888-891.

32. Lee, K. Understanding the role of nanoparticles in nano-oil lubrication / K. Lee, Y. Hwang, S. Cheong and others // Tribol. Lett. - 2009. - №35. - P.127-131.

33. Montgomery, D. C. Design and analysis of experiments /D. C. Montgomery, 8th edition. - John Wiley&Sons, 2013. - 757 p.

34. Moore, D. F. Principles and Applications of Tribology/ D. F. Moore. -UK, Oxford: Pergamon Press, 1975. - 400 p.

35. Peng, D.X. Tribological properties of diamond and SiO2 nanoparticles added in paraffin / D.X. Peng, Y. Kang, R.M. Hwang and others // Tribol. Int. -2009. - №42. - P.911-917.

36. Rapoport, L. Mechanism of friction of fullerenes / L. Rapoport, V. Leshchinsky, M.Lvovsky and others // Indust. Lubr. Tribol. - 2002. - №54. - P. 171176.

37. Rapoport, L. Tribological properties of WS2 nanoparticles under mixed lubrication / L. Rapoport, V. Leshchinsky, I. Lapsker and others // Wear. - 2003. -№255. - P.785-793.

38. Reliability Life Data Analysis (Weibull Analysis). eTextbook. ReliaSoft Corporation. http://www.weibull.com/

39. Rounds, F.G. Some enviromental factors affecting surface coating formation with lubricating oil additives / F.G. Rounds // ASLE-Trans. - 1966. - Vol. 9, №1. - P.88-101.

40. Rowe, C.N. Some aspects of the heat of adsorption in the function of the boundary lubricant / C.N. Rowe // ASLE Trans. - 1966. - Vol. 9, №1. - P.101-111.

41. Ryzhkin, A.A. Study on the tribological characteristics of high entropy high speed steels in conditions of dry friction on structural steel / A.A. Ryzhkin, E.V. Fominoff, C.G. Shuchev // Proceedings of the 4th International Conference on Industrial Engineering, Moscow Polytechnic University (Moscow, RF, 15-18th May 2018). - 2018. - P.1819-1827.

42. Ryzhkin, A.A. Determination of the efficiency of high-entropy cutting tool materials / A.A. Ryzhkin, V.E. Burlakova, D.V. Moiseev and others // Journal of Friction and Wear. - 2016. - Vol.37, № 1. - P. 47-54.

43. Scherge, M. The Running-in of Lubricated Metal-Metal Contacts-A Review on Ultra-Low Wear Systems / M. Scherge// Lubricants. - 2018. - №6(54). -9 p.

44. Spikes, H.A. A scuffing as a desorption process - explanation of Borsoff effect / H.A. Spikes, A. Cameron // ASLE Trans. - 1974. - Vol. 17, №2. -P.92-96.

45. Tao, X. The ball-bearing effect of diamond nanoparticles as an oil additive / X. Tao, Z. Jiazheng, X. Kang // J. Phys. D: Appl. Phys. - 1996. - №29. - P. 2932-2937.

46. Trivedi, H.K. Effect of Lubricating Oil on Tribological behaviour in Pin on Disc Test Rig/ H.K. Trivedi, D.V. Bhatt // Tribology in Industry. - 2017. - Vol. 39, No.1. - pp. 90-99.

47. Wu, Y.Y. Experimental analysis of tribological properties of lubricating oils with nanoparticle additives / Y.Y. Wu, W.C. Tsui, T.C. Liu // Wear. - 2007. -№262. - P.819-825.

48. Zhang, J. Z. Graphite and Hybrid Nanomaterials as Lubricant Additives / J. Z. Zhang, D. Simionesie, C. Schaschke // Lubricants. - 2014. - №2. - P.44-65.

49. Zhou, J. Study on the structure and tribological properties of surface-modified Cu nanoparticles/ J. Zhou, J. Yang, Z. Zhang and others // Mater. Res. Bull.

- 1999. - №34. - P.1361-1367.

50. Акимов, Г.В. Метод микро-ЭДС / Г.В. Акимов// Доклад АН СССР.

- 1946- Т.51. - №3. - С. 205-207.

51. Алтоиз, Б.А. Капиллярный вискозиметр для исследования тонких неоднородных жидких прослоек / Б.А. Алтоиз, Ю.М. Поповский // Вестник Одесского национального университета. -2001. - Т. 6., Вып. 3. - С.191-198.

52. Алтоиз, Б.А. Метод клиновидной кюветы в исследованиях ориентационно упорядоченных пристенных слоев, сформированных вблизи непрозрачных подложек / Б.А. Алтоиз, А.Ю. Поповский // Вестник Одесского национального ун-та; Физ.-мат. науки. - 1999. - № 4. - С.22-26.

53. Ахматов, А.С. Граничный смазочный слой как квазитвердое тело / А.С. Ахматов // Сборник трудов II-ой Всесоюзной конференции по трению и износу в машинах. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1949. - Т. III. - С. 144-154.

54. Березина, Е.В. Вероятностное описание формирования структурированного на молекулярном уровне смазочного слоя /Е.В.Березина, А.В. Волков и [др.] // Современное машиностроение: Наука и образование: материалы 6-й международной научно-практической конференции, под ред. А.Н.Евграфова и А.А. Поповича. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2017. - с. 180-192.

55. Березина, Е.В. Об использовании водных растворов фталоцианинов в качестве трибоактивных присадок к технологическим средам для резания металлов / Е.В. Березина, В.А. Годлевский // Изв. АН СССР. Серия физическая. - 1991. - Т. 55, № 9. - C.1757-1759.

56. Березина, Е.В. Повышение обрабатываемости сталей и сплавов путем применения синтетических водных СОТС с новыми трибоактивными присадками: дис. ... канд. техн. наук. - Иваново, 1992. - 190 с.

57. Бершадский, Л.И. Самоорганизация трибосистем и концепция износостойкости / Л.И. Бершадский // Трение и износ. - 1992. - Т. 13, № 6. - С. 1077-1094.

58. Блатт, Ф.Дж. Термоэлектродвижущая сила металлов / Ф.Дж. Блатт, П.А. Шредер, К.Л. Фойлз и др: пер. с англ.под ред. Д.К. Белащенко. - М: Материал, 1980. - 248 с.

59. Блатт, Ф.Дж. Физика электронной проводимости в твёрдых телах/ Ф.Дж. Блатт.- М: Мир, 1972. - 472 с.

60. Бобрышева, С.Н. Диагностика смазочных свойств мезогенных веществ с помощью зондового метода / С.Н. Бобрышева, Л.В. Маркова // Трение и износ. - 1998. -Т. 19, № 6. - С. 361-365.

61. Боуден, Ф.П. Трение и смазка твердых тел / Ф.П. Боуден, Д. Тейбор; пер. с англ; под ред. И.В. Крагельского. - М.: Машиностроение, 1968. - 543 с.

62. Булгаревич, С. Б. Вероятный механизм возникновения расклинивающего давления между трущимися телами при смешанном трении / С. Б. Булгаревич, М. В. Бойко, В. И. Колесников и др.// Трение и износ. - 2010. - Т. 31, № 2. - С. 150-158.

63. Буяновский, И.А. Граничная смазка: этапы развития трибологии / И.А Буяновский, И.Г. Фукс, Т.Н. Шабалина. - М.: Нефть и газ, 2002. - 230 с.

64. Буяновский, И.А. Наноструктурированные углеродные покрытия-ориентанты и их взаимодействие с граничными смазочными слоями / И.А. Буяновский, В.А. Левченко, З.В. Игнатьева и др. // Трение и износ. - 2009. - Т. 30, № 6. - С. 569-574.

65. Буяновский, И.А. Температурно-кинетический метод оценки температурных пределов работоспособности смазочных материалов при тяжёлых режимах граничной смазки / И.А. Буяновский // Трение и износ. -1993. - Т. 14, № 1. - С. 129-142.

66. Волосова, М.А. Систематизация методов нанесения покрытий и модификации рабочих поверхностей режущего инструмента и алгоритм их выбора / М.А.Волосова, А.А. Туманов // Вестник МГТУ. - М.: Станкин. -2011. - № 3. - С. 78-83.

67. Гаркунов, Д.Н. Анализ изнашивания и избирательного переноса при трении /Д.Н. Гаркунов, Г. Польцер //Эффект безызности и триботехнологии. -1992. - № 1. - С. 9-12.

68. Гаркунов, Д.Н. Современные проблемы триботехники / Д.Н. Гаркунов, А.А. Поляков, В.Я. Семёнов // Трение и износ. - 1980. - №3. - С.391-402.

69. Гаркунов, Д.Н. Триботехника: учеб. для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. / Д.Н. Гаркунов. - М.: Изд-во МСХА, 2002. - 632 с.

70. Гленсдорф, П. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций// П. Гленсдорф, И. Пригожин. - М.: Мир, 1974. - 280 с.

71. Годлевский, В.А. Моделирование граничного смазочного слоя методами молекулярной динамики/ В.А. Годлевский и [др.] // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. - 2010. - № 4. -с. 92-96.

72. Годлевский, В.А. Особенности смазочного действия водных растворов ПАВ при лезвийном резании труднообрабатываемых материалов / В.А. Годлевский, В.В. Марков // Известия вузов. Химия и химическая технология. -2004. -Т. 47, № 9. - с. 120-124.

73. Годлевский, В.А. Повышение эффективности и качества обработки материалов резанием путем управления смазочным действием СОТС: дис. ... д-ра техн. наук. - Иваново, 1995. - 362 с.

74. Годлевский, В.А. Применение метода компьютерного молекулярного моделирования для описания строения смазочного слоя / В.А. Годлевский и [др.] // Трение и износ. - 2009. - Т. 30, № 1. - с. 16-21.

75. Годлевский, В.А. Синергизм поверхностно- и химически активных компонентов СОТС для обработки материалов резанием / В.А. Годлевский, В.В. Марков // Славянтрибо-6: труды междунар. науч.-практич. симпозиума. -Санкт-Петербург, 2004. - Т. 1. - с. 41-46.

76. Голинкевич, Т.А. Прикладная теория надежности. / Т.А. Голинкевич - М.: Высшая школа, 1977. - 159 с.

77. Гордиенко, П.Л. О влиянии электрического тока на износ при трении металлических тел / П.Л. Гордиенко, С.Л. Гордиенко // Вестник машиностроения. - 1952. - №7. - С.23-25

78. ГОСТ 21743-76. Масла авиационные. Технические условия. - М: Изд-во стандартов, 1976. - 3 с.

79. ГОСТ 3164-78. Масло вазелиновое медицинское. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2011. - 5 с.

80. Григорьев, С.Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента / С.Н. Григорьев. - М.: Машиностроение, 2011. - 368 с.

81. Двайт, Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы/ Г.Б. Двайт. - М.: Наука, 1978. - 224 с.

82. Дерягин, Б.В. Исследования профиля скоростей и вязкости граничных слоёв методом сдувания/ Б.В. Дерягин, Е.Ф. Пичугин // Сборник трудов 11-ой Всесоюзной конференции по трению и износу в машинах. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1947. - Т. I. - С. 103-110.

83. Дерягин, Б.В. О природе маслянистости смазочных средств и методах её оценки / Б.В. Дерягин, Н.И. Заховаева, М.М. Кусаков // Всесоюзная конференция по трению и износу в машинах, доклады, в 2-х т. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1939 - Т. I. - С. 519-534.

84. Дерягин, Б.В. Проблемы граничной смазки / Б.В. Дерягин // Повышение качества и применение смазочных материалов. -М.:Гостоптехиздат, 1957. - С. 2-17

85. Дерягин, Б.В. Свойства тонких слоёв и их влияние на взаимодействие твёрдых поверхностей / Б.В. Дерягин, М.М. Кусаков // Известия АН СССР. Хим.серия. - 1936. - №5. - С.741-752

86. Дерягин, Б.В. Что такое трение? / Б.В. Дерягин. М.- Л.: Изд-во АН СССР, 1963. - 230 с.

87. Дроздов, Ю.Н. Температурно-временной критерий износостойкости / Ю.Н. Дроздов // Машиноведение. - 1981. - № 6. - С. 67-69.

88. Дубинин, А.Д. Энергетика трения и износа деталей машин / А.Д. Дубинин. - М-Киев:Машгиз, 1963. - 137 с.

89. Железнов, А. Г. Диагностика надмолекулярной структуры смазочного слоя методом поляризационной трибометрии. Дис....канд. техн. наук. - Иваново, 2015. - 147 с.

90. Займан, Д. Принципы теории твёрдого тела/ Д. Займан. - М: Мир, 1974. - 472 с.

91. Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения./ Под общ. ред. Д.Н. Гаркунова. - М.: Машиностроение, 1982. - 207 с.

92. Кабалдин, Ю.Г. Нелинейная динамика. Фрактальный подход к изнашиванию и динамической устойчивости трибосистем при резании./Ю.Г. Кабалдин, М.В. Семибратова, В.В. Кириченко// Эффект безызностности и триботехнологии. - 2003. - №1. - С.74-83

93. Карапетьянц, М.Х. Введение в теорию химических процессов/ М.Х. Карапетьянц. - М.:Высшая школа, 1975. - 330 с.

94. Колесников, В.И. Моделирование процессов трения и изнашивания на атомном уровне/ В.И. Колесников и [др.] // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2012. - № 3 (47). - с. 162168.

95. Коробов, Ю.М. Электромеханический износ при трении и резании металлов / Ю.М. Коробов, Г.А. Прейс. - Киев.: Техника, 1976. - 199 с.

96. Коршунов, Ю.М. Математические основы кибернетики./ Ю.М. Коршунов. - М.: Энергия, 1980. - 424 с.

97. Костецкий, Б.И. О роли вторичных структур в формировании механизмов трения, смазочного действия и изнашивания/ Б.И. Костецкий // Трение и износ. - 1980. - Т. 1, № 4. - С.301-312.

98. Костецкий, Б.И. Поверхностная прочность материалов при трении / Б.И. Костецкий, И.Г. Носовский, А.К. Караулов. - Киев: Техника, 1976. - 292 с.

99. Костецкий, Б.И. Поверхностная прочность материалов при трении / Б.И. Костецкий, И.Г. Носовский, А. К. Караулов и [др.]. - Киев.: Техника, 1976. - 292 с.

100. Костецкий, Б.И. Фундаментальные закономерности контактных процессов при трении и резании металлов/ Б.И. Костецкий, Н.А. Кравец, И.Г. Кривенко // Технология и организация производства. - 1973. - №1. - С.69-71.

101. Костецкий, Б.И. Фундаментальные основы поверхностной прочности материалов при трении/ Б.И. Костецкий. - Киев: Знание, 1980. - 26 с.

102. Кравчик, К. Попытка выявления самоорганизации динамических структур смазочной среды в зоне трения с использованием идеализированных моделей / К. Кравчик // Вестник Донского государственного технического университета. - 2001. - Т. 1, № 4 (10). - С. 54-62.

103. Кравчик, К. Трибологическая идентификация самоорганизации при трении со смазкой: дис. ... д-ра техн. наук. - Ростов н/Д., 2000. - 282 с.

104. Крагельский, И.В. Основы расчетов на трение и износ. / И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, В.С. Комбалов. - М.: Машиностроение, 1977. -526 с.

105. Кужаров, A.C. Координационная трибохимия избирательного переноса //Автореф. дис.... д-ра. техн. наук. - Ростов-на-Дону, 1991. - 42 с.

106. Кузнецов, С.А. Специализированное программное обеспечение для моделирования трибосистемы со смазочным слоем методом молекулярной динамики/ С.А. Кузнецов и [др.] // Физика, химия и механика трибосистем. -2011. - № 10. - с. 45-49.

107. Макаров, Е. Инженерные расчеты в Mathcad 15/ Е. Макаров. - СПб.: Питер, 2011. - 400 c.

108. Менумеров, Э.Р. Изменение реологических свойств СОТС растительной природы за счет их модифицирования/ Э.Р. Менумеров, Ч.Ф.

Якубов, Аметов И.Э. // Ученые записки крымского инженерно-педагогического университета. - 2011. - № 29. - С. 40-44.

109. Мур, Д. Основы и применение трибоники. / Д. Мур. - М.: Мир, 1978. - 487 с.

110. Панферов, А.И. Применение Mathcad в инженерных расчётах: Учеб. пособие / А.И. Панферов, А.В.Лопарев, В.К. Пономарёв. - СПб: Изд-во СПбГУАП, 2004. - 88 с.

111. Петухов, Б.С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах/ Б.С. Петухов. - М.: Энергия, 1967. - 411 с.

112. Поверхностная прочность материалов при трении /Под ред. Б.И. Костецкого. - Киев: Техника, 1976. - 296 с.

113. Полак, Л.С. Самоорганизация в неравновесных физико- химических системах./ Л.С. Полак, A.C. Михайлов. - М.: Наука, 1983. - 343 с.

114. Постников, С.Н. Электрические явления при трении и резании / С.Н. Постников. - Горький: Волго-Вятское кн. изд-во, 1975. - 280 с.

115. Пригожин, И. Современная термодинамика от тепловых двигателей до диссипативных структур / И. Пригожин, Д. Кондепуди. - М: Мир, 2002. -461 с.

116. Рыжкин, А.А. Влияние электрического тока на износ при резании/ А.А. Рыжкин // Электрические явления при трении и резании металлов. - М: Наука, 1969. - С. 70-80.

117. Рыжкин, А.А. Динамика процесса образования-разрушения граничного смазочного слоя / А.А. Рыжкин, К.Г. Шучев, Е.В. Фоминов // ДТС-2007: сборник докладов VIII Международной научно-технической конференции по динамике технических систем. (Ростов-на-Дону, 12-14 сентября 2007 г.) - Ростов н/Д, 2007. - С. 42-46.

118. Рыжкин, А.А. Динамическая модель граничного смазочного слоя/ А.А. Рыжкин, К.Г. Шучев, Е.В. Фоминов // Труды Южного научного центра

Российской академии наук. Том 2: Физика. Механика. Техника. Под ред. академика Г.Г. Матишова. - Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2007. - с. 140149.

119. Рыжкин, А.А. Износостойкость новых марок быстрорежущих сталей/ А.А. Рыжкин // Металлорежущие станки и прогрессивные методы обработки металлов резанием: сборник статей. - Ростов н/Д: Изд. центр РИСХМ, 1972. - с. 82-87.

120. Рыжкин, А.А. Исследование процесса сверления жаропрочных сталей быстрорежущими и твёрдосплавными свёрлами малого диаметра. Дис.. ..канд. техн. наук. - Новочеркасск, 1966. - 208 с.

121. Рыжкин, А.А. О влиянии термоэлектрического тока на износ твёрдого сплава/ А.А. Рыжкин, В.С. Дмитриев // Металлорежущие станки и прогрессивные методы обработки резанием: Сб. ст./ РИСХМ, Ростов н/Д -1977. - С. 112-119

122. Рыжкин, А.А. Обработка материалов резанием: физические основы/ А.А. Рыжкин. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 1995. - 242 с.

123. Рыжкин, А.А. Оценка работоспособности высокоэнтропийных инструментальных режущих материалов/А.А. Рыжкин [и др.] // Трение и износ. - 2016. - №1. - С. 60-69.

124. Рыжкин, А.А. Оценка трибоэлектрических характеристик быстрорежущих сталей / А.А. Рыжкин, Е.В. Фоминов, Ю.А. Тороп // Вестник Донского государственного технического университета. - 2017. - Т. 17, № 2 (89). - С. 31-37.

125. Рыжкин, А.А. Синергетика изнашивания инструментальных режущих материалов (трибоэлектрический аспект)/А.А. Рыжкин. - Ростов н/Д: изд. центр ДГТУ, 2004. - 322с.

126. Рыжкин, А.А. Структурно-термодинамические аспекты повышения работоспособности ИРМ / А.А. Рыжкин, Е.В. Фоминов, К.Е. Сигиденко // ДТС-2016: сборник докладов VIII Международной научно-технической

конференции по динамике технических систем (Ростов-на-Дону, 13-15 сентября 2016 г.). - 2016. - С. 55-58.

127. Рыжкин, А.А. Темодинамические аспекты изнашивания инструментальных режущих материалов // Безызносность: Межвуз. сб. науч. тр. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 1994. - Вып.3. - С.9-46

128. Рыжкин, А.А. Теплофизические процессы при изнашивании инструментальных режущих материалов/ А.А. Рыжкин. - Ростов-на-Дону: изд. центр ДГТУ, 2005. - 311с.

129. Рыжкин, А.А. Термодинамические основы повышения износостойкости инструментальных режущих материалов: дис. д-ра техн. наук. Киевский институт инженеров гражданской авиации. - Киев, 1985. - 453 с.

130. Рыжкин, А.А. Технико-экономические и термодинамические аспекты оптимизации лезвийной обработки / А.А. Рыжкин, Ю.А. Олейникова, Д.В. Моисеев, Е.В. Фоминов // Вестник Донского государственного технического университета. - 2016. - Т.16, № 4 (87). - С. 41-50.

131. Сакураи, Т. Исследование кинетики взаимодействия меченных серосодержащих соединений со сталью в процессе граничного трения / Т. Сакураи, С. Икеда, Х. Окабе // Новое о смазочных материалах: избранные доклады на Международной конференции по смазочным материалам (Вашингтон, 10-15 октября 1964 г.), пер. с англ. под ред. Г.В. Виноградова. -Москва: Химия, 1967. - с. 121-137.

132. Сакураи, Т. Роль химии в смазке сосредоточенных контактов / Т. Сакураи // Проблемы трения и смазки. - 1981. - Т. 103, № 4. - С. 1-14.

133. Соляков, В.К. Введение в химическую термодинамику/ В.К. Соляков. - М.: Химия, 1974. - 222 с.

134. Справочник по надежности /Под. ред. Б. Р. Левина, в 3-х томах. Том 1. Пер. с англ. - М.: Мир, 1969. - 339 с.

135. Суслов, А.Г. Прогноз развития машиностроения на ближайшие 20 лет / А.Г. Суслов. - Брянск: БГТУ, 2006. - 24 с.

136. Таблицы физических величин. /Под. ред. акад. И. К. Кикоина. - М.: Атомиздат, 1976. - 1008 с.

137. Трибология: Исследования и приложения: Опыт США и стран СНГ/ под ред. В.А. Бедлого, К. Лудемы, Н.К. Мышкина. - М.: Машиностроение; Нью-Йорк: Аллертон пресс,1993. - 455 с.

138. Троицкий, О.А. Скоростная и температурная зависимость электропластического эффекта/ О.А. Троицкий // Физика металлов и металловедение. - 1971. - Т.32. - С.408-413

139. ТУ 38.101821-2001. Масло турбинное Тп-22С. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2001. - 9 с.

140. ТУ 38.401-58-3-90. Масло для вакуумных насосов ВМ-6. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 1990. - 7 с.

141. Умаров, Э.А. Влияние термотоков на износ и стойкость режущего инструмента / Э.А. Умаров, А.А. Анцупов, Г.И. Якунин // Методы повышения стойкости инструмента путём использования электрических явлений, возникающих при резании: Тез. докл. - Киев, 1975. - С.16-19

142. Умаров, Э.А. Экспериментальные исследования величин термотоков и их теплового воздействия при резании металлов / Э.А. Умаров, А.А. Анцупов, Г.И. Якунин // Известия АН Узб. ССР. Сер. Технические науки.

- 1969. - №4. - С.40-41

143. Физика металлов. Электроны. - Вып.1/ Под ред. Займана.- М: Мир, 1972. - 469 с.

144. Философский энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1989. - С. 548.

145. Фоменко, В. С. Эмиссионные свойства материалов/ В. С. Фоменко.

- Киев: Наукова Думка, 1981. - 339 с.

146. Фоминов, Е.В. Исследование фрикционных характеристик высокоэнтропийных быстрорежущих сталей в режиме граничного трения / Е.В. Фоминов, Ю.А. Тороп, В.П. Грушко // Состояние и перспективы развития

сельскохозяйственного машиностроения: сборник статей Х1-й международной научно-практической конференции (Ростов-на-Дону, 28 февраля-02 марта 2018 г.). - Ростов н/Д, 2018. - С. 217-220.

147. Фролов, К.В. Современная трибология: итоги и перспективы. / К.В. Фролов. - М.: Издательство ЛКИ, 2008. - 480 с.

148. Хайнике, Г. Трибохимия / Г. Хайнике. - М.: Мир, 1987. - 584 с.

149. Хакен, Г. Синергетика /Г. Хакен. - М.: Мир, 1985. - 415 с.

150. Херинг, И. Термоэлектронная эмиссия / И. Херинг, М. Никольс. -М: Изд-во иностранной литературы, 1950. - 195 с.

151. Царгородская, А.Б. Исследование ориентационной упорядоченности пристенных слоев нитробензола, образованных на металлической поверхности / А.Б. Царгородская, Б.А. Алтоиз, А.Ю. Поповский // Физика аэродисперсных систем, Одесса. - 1998. - Вып. 37. - С.104-107.

152. Чичинадзе, А.В. Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учебник для технических вузов, 2-е изд. перераб. и доп. / А.В. Чичинадзе, Э.Д. Браун, Н.А. Буше и [др.]; Под общ. ред. А.В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 2001. - 664 с.

153. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя / Г. Шлихтинг. - М.: Наука, 1969. - 744 с.

154. Шучев, К.Г. Влияние энергетических характеристик процесса трения на изнашивание инструментальных материалов: дис. ... канд. техн. наук. - Ростов-на-Дону, 1983. - 234 с.

155. Шучев, К.Г. О связи структурных и трибологических характеристик быстрорежущих сталей в условиях трения без смазки / К.Г. Шучев, Е.В. Фоминов // Материалы XII Международной научно-технической конференции «Трибология - машиностроению», Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, г. Москва (19-21 ноября 2018 г., г. Москва). - Москва, 2018. - с. 592-594.

Приложение А

Таблица А. 1

Программа планирования эксперимента и дисперсионного анализа (ANOVA) влияния энтропии БРС S на величину абсолютной термоЭДС материала E.

Текст программы

Комментарии

n := 1

HSS :=

' "РбМЗ" ' ''26.86 '

"Р6М5" 27.26

"Р4М4Ф4" 27.3

"Р6М4Ф4" 27.46

"Р8МЗФ4" SHSS - 27.53

"Р9Ф5" 27.83

DO 28.04

"311658" 30.60

, "311657" у ,30.78

Задаём число факторов п, степень влияния которых на функцию отклика необходимо оценить. В данном случае будем оценивать влияние одного фактора -энтропии БРС 5 - на величину абсолютной термоЭДС материала Е. Задаём обозначения БРС (HSS) и числовые значения их энтропий

L:= rows Si

HSS

= 9

1 2 3

1 "Run" "Block" "А"

2 1 1 0

3 2 1 1

4 3 1 2

5 4 1 3

6 5 1 4

7 6 1 5

8 7 1 6

9 8 1 7

10 9 1 8

Определяем число уровней фактора L; При помощи команды ¡иШаС; создаём матрицу плана однофакторного эксперимента с 9 уровнями фактора (энтропии БРС).

X := randomize (X) =

1 2 3

1 "Run" "Block" "А"

2 1 1 0

3 5 1 4

4 9 1 8

5 3 1 2

6 4 1 3

7 2 1 1

8 б 1 5

9 8 1 7

10 7 1 б

При помощи команды randomize располагаем порядковые номера планируемых опытов случайным образом.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 13.2 12.5 13.1 11.6 9.4 14.6 14 16.2 21.1 16.9

2 13.5 13.9 16.2 14.5 15.2 17.7 13,5 15 17.4 16.9

3 7.9 7.4 8.5 10.6 9 9.7 10,1 8.7 9.2 9

4 13.4 13.6 14.6 15.6 14.5 10.6 6,8 19.4 17.6 8.7

5 12 11.3 11.7 8.3 8.4 8.4 9,9 7.9 4.6 13.6

6 13.6 13.4 13.5 13 9.3 11.7 9,9 13 11.1 10.1

7 4,7 7.1 14.9 12,2 10.3 14,5 16,7 15.2 14.2 11,7

8 4.8 3.6 3.3 8.2 3.8 2,5 5,2 3.7 2.6 2,9

9 6.3 8.4 5.7 3,3 4.2 4,3 5,4 6.2 5.3 5,6

Осуществив эксперименты, вносим их результаты в матрицу Y=

Ас.

Добавляем к матрице Y матрицу HSS, получаем матрицу YY, наглядно отображающую значения случайной величины -функции отклика (абсолютной термоЭДС Е) в зависимости от исследуемого фактора - уровня энтропии БРС 5.

При помощи команды Ьохр^ получаем матрицу В, строки которой содержат 25%, 50% и 75% квартили, минимальные и максимальные значения в массиве данных для каждого эксперимента, а также резко выделяющиеся данные (выбросы).

По полученным командой Ьохр1о1 данным строим график

boxp1otgraph.

При помощи команды Лпоуа оценим влияние исследуемого фактора на функцию отклика. Значение Р-критерия меньше заданного значения допустимой ошибки а=0,05 (5%), следовательно, величина энтропии БРС 5 оказывает влияние на абсолютную термоЭДС сталей Е.

Произведём проверку по критерию ^ Определим критическое значение критерия (критерия Фишера) и сравним его со значением для одного исследуемого фактора ГА. Так как ЕА>ГЫ1 (25,513>2,055), то фактор А (энтропия БРС 5) является значимым, а величины абсолютной термоЭДС материала Е для различных марок БРС -статистически различаются.

Таблица А.2

Программа подбора аппроксимирующей функции для зависимости относительной термоЭДС ЕБРСР от энтропии БРС 5 (при 300оС).

Текст программы

Комментарии

Н33:=

' "Р6М5" ' ' 27.26 ' ' 6.85 ^

"Р6М4Ф4" 27.46 5.43

"Р8МЗФ4" 27.53 5.20

"Р9М5К5" "Р9Ф5" 27.67 27.83 Е:= 4.11 4.48

"Р18" 28.04 4.92

"ЭП658" 30.60 3.18

ч "Э11657" у -.30.78., -.2.88.,

7 6

Г2е(Х)5

Е 4 □ □П

3 2

□

□ □

27 28 29 30

31

Для определения характера кривой, описывающей связь между относительной термоЭДС ЕБРСР материала и его энтропией 5, проанализируем несколько

функций регрессии, которые могут достаточно точно

аппроксимировать полученные экспериментальные данные

зависимости Е(5).

Создаём массивы Е и 5. Производим аппроксимацию

экспериментальных данных

следующими функциями:

1) экспоненциальной

функцией вида У (X) = А • ев'х + С, где А,В,С - константы. Поиск коэффициентов для данной функции регрессии осуществляем при помощи команды expíit.

Строим совмещённый график функции экспоненциальной

регрессии и массива исходных данных.

2) комбинированной

функцией вида

У(Х) = А■ 1п(X) + в-4х + с, где

А,В,С - константы. Поиск коэффициентов для данной функции регрессии осуществляем при помощи команды ИпШ.

Строим совмещённый график функции регрессии и массива исходных данных.

3) гиперболической кривой

вида У (X) =

А

X - в

где А, В -

константы.

Поиск коэффициентов А,В для данной функции регрессии осуществляем при помощи команды genflt, которая позволяет подобрать коэффициенты для функции произвольного вида. Для выполнения команды genflt определяем следующие параметры: g - вектор начальных приближений для коэффициентов А,В; V -вектор, содержащий функцию регрессии и её частную производную коэффициентам А,В.

Сравним три описанных выше варианта функции регрессии, определив для каждой из них коэффициенты корреляции К с исходными экспериментальными данными. Наибольший

коэффициент корреляции был зафиксирован при аппроксимации гиперболической кривой вида и составил К3=94,87% .

Приложение Б

Таблица Б. 1

Стойкость спиральных свёрл 0 13 мм при сверлении стали 45 с 10%-ой водной эмульсией ЭТ-2 (5=0,27 мм/об, у=27,7 м/мин) [38, 115]

№№ Стойкость сверла из различных марок БРС

опыта Т, мин

Р18 Р6М3 Р6М5 Р9Ф5 Р4М4Ф4 Р6М4Ф4 Р8М3Ф4 ЭП657 (Р12Ф2К8М3) ЭП658 (Р6Ф2К8М5)

1 12 15 16 12 13 23 23 29 34

2 12 21 17 12 14 30 26 43 42

3 25 24 20 15 15 30 30 55 50

4 29 25 30 16 15 40 34 59 51

5 30 31 30 22 17 50 35 70 58

6 31 35 48 24 18 63 37 74 61

7 35 39 58 30 23 63 39 82 67

8 52 50 86 32 27 70 42 87 69

9 65 57 115 33 27 76 42 102 82

10 76 63 123 47 46 77 43 103 96

11 77 72 124 51 48 78 46 105 96

12 80 78 140 59 52 85 47 106 100

13 88 78 142 70 75 89 51 108 106

14 97 81 146 77 89 90 52 119 113

15 105 92 154 92 102 91 53 125 116

16 105 107 - 102 - 94 55 127 126

17 - 108 - 117 - 95 57 136 127

18 - 116 - 118 - 104 76 - 135

19 - - - - - 111 102 - 141

20 - - - - - 119 - - 146

21 - - - - - 135 - - 151

22 - - - - - - - - 162

Таблица Б. 2

Программа обработки результатов стойкостных испытаний в МаШСАО (выравнивание по нормальному закону распределения)

Текст программы

Комментарии

Вводим значения стойкостей Т (мин), полученных в результате экспериментов; по правилу Стерджеса определяем оптимальное число интервалов гистограммы т; полученное значение т округляем до ближайшего целого числа; строим гистограмму и полигон распределения непрерывной

случайной величины Т.

Рассчитываем статистические оценки вероятности отказа (функции распределения) для моментов Ti, используя

аппроксимацию Бенарда для медианного уровня (median rank) MRi; рассчитываем значения MR1i= MRi-0.5.

Задаём значения функции Лапласа Ф(и) на интервале и е [-5,5; 5,5] с шагом Г=0,05.

В числовом массиве Ф(и) осуществляем поиск значений функции, наиболее близких к МЮ^ и определяем соответствующее им значение аргумента и. Найденные значения аргументов и (функция, обратная к функции Лапласа) заносим в массив у. В качестве аргументов по оси Х при выравнивании по методу наименьших квадратов будут откладываться определённые

экспериментально значения периода стойкости сверл Т (Х!=Т^. Строим график У(Т).

-2.856 ;

1ше( Х ,У) =

'ч о.обз / УУ(Х) := А+ В-Х

Зг 2 1 0 ■ 1 ■2-

А := 1ше(Х ,У) 1 В:= 1ше(Х,УЬ

У □ □ □

уу(зд

□ ^^о ^^ □

□ ^

□

20

40

80

х,х

К = С01т(У ,УУ (Х))-100 = 97.06781179 %

Выполняем аппроксимацию данных У(Х) линейной функцией регрессии вида УУ(Х)=Бх+А; определяем коэффициенты

регрессии А и В, строим графики УУ(Х), У(Х). Определяем коэффициент корреляции между исходными данными У(Х) и функцией регрессии УУ(Х).

Определяем статистические оценки параметров нормального распределения стойкости

инструмента: математическое

ожидание МТ (параметр положения), среднее квадратическое отклонение а (параметр масштаба). Определяем коэффициент вариации Ку. Строим графики функции плотности распределения ОД, (интегральной) функции

распределения Б(1:) и интенсивности отказов Х(1:). Рассчитываем гамма-процентную стойкость Тт, соответствующую вероятностям у = 0,9; 0,95; 0,99.

Таблица Б.3

Программа обработки результатов стойкостных испытаний в МаШСАО (выравнивание по закону распределения Вейбулла-Гнеденко)

Текст программы

Комментарии

Вводим значения стойкостей Т, полученных в результате экспериментов; по правилу Стерджеса определяем оптимальное число интервалов гистограммы т, полученное значение округляем до ближайшего целого числа; строим гистограмму распределения

случайной величины Т.

Строим график, на осях которого будут отложены значения

Xi; уь осуществим регрессию

полученных точек прямой линиеи, применив метод наименьших квадратов (команда line).

Определяем коэффициенты к1 (коэффициент формы) и к2 (коэффициент масштаба) для 2-х параметрического распределения Вейбулла-Гнеденко.

Строим графики функции плотности распределения £ интегральной функции

распределения Б и интенсивности отказов X.

Определяем характеристики распределения: математическое ожидание МТ, среднее

квадратическое отклонение а =

(БТ)1/2 и коэффициент вариации К

у.

Определяем безотказной соответствующую стойкости

вероятность работы, средней инструмента

(относительную долю инструмента, проработавшего до математического ожидания стойкости).

Рассчитываем гамма-

процентную стойкость Тт.

Приложение В

Таблица В.1

Программа определения параметров процесса формирования смазочного слоя - интенсивности роста I и интенсивности разрушения т.

Текст программы

Комментарии

Считывание массива

экспериментальных данных из файла-отчёта; выделение данных из необходимых для работы каналов записи: т - время эксперимента (с), А -перемещение индентора (мкм), F - сила трения (Н); удаление данных периода приработки и окончания опыта; построение графиков данных А(т) и Дт).

В случае наложения на данные датчика перемещения индентора сильных помех, биений или вибраций, или с целью минимизировать

дискретность данных

осуществляется их сглаживание в зависимости от вида помех при помощи одной из следующих стандартных команд: regress, loess, medsmooth, supsmooth или ksmooth. В прилагаемом тексте программы исходные

данные Д(х) при помощи команды loess

аппроксимируются отрезками полинома 2-ой степени, а -параметр, определяющий размер отрезков полинома, x - массив аргументов для

интерполирующей функции.

V

Т:= т у := Д Ад := 0.95 t:= 0.0005 Alast:= 0.999

Alast ~ А)

k:= 1..N

N := ■

А^ := Ад + к - t i:= 1.. rows(y) n := rows(y) = 20 j := 0.. n

'Л

Y, := ■

Дм

1 1

1 -0.063 1 -0.063

2 -0.184 2 -0.184

3 -0.289 3 -0.29

4 -0.379 4 -0.379

5 -0.464 5 -0.464

б -0.541 6 -0.541

7 -0.604 7 -0.605

8 -0.662 и (-j 8 -0.662

9 -0.715 9 -0.716

10 -0.765 10 -0.765

И -0.811 И -0.811

12 -0.852 12 -0.853

13 -0.887 13 -0.888

14 -0.919 14 -0.92

15 -0.95 15 -0.95

16 16

YN =