Износостойкость древесно-металлических композиционных подшипников скольжения

В статье исследовали влияния свойств материала и шероховатости поверхности древесно-металлической композиции на износостойкость пар трения, применяемых в узлах машин лесопромышленного и общего машиностроительного назначения.

Экспериментальные исследования выполнены для различных типов древесно-металлических втулок, отличающихся составом, способом модифицирования древесной матрицы и характером распределения металлических включений. Трибологические испытания проводили по схеме «вал–втулка» с абразивно-масляной прослойкой в течение 80 ч; при нагрузке 50 Н; частоте вращения 25 мин^–1; скорости осевого перемещения вала контробразца 0,01 м/мин. Износостойкость оценивали по времени наработки, до заклинивания вала.

Проведена количественная оценка триботехнических характеристик при вращательном и комбинированном режимах движения. Выполнен регрессионный анализ, позволивший установить связь между интенсивностью изнашивания и твёрдостью поверхностных слоёв. Установлено, что в режиме

«пуск–останов» износ реализуется преимущественно по механизму гидроабразивного и деформационного разрушения поверхностных слоёв композиционного материала, так как вкладыш и вал в процессе эксплуатации разделены зазором, который заполнен смазывающей жидкостью. Установлено, что для древесно-металлических подшипников скольжения, не содержащих имплантированные частицы, наиболее рациональной является шероховатость R_a = 0,4—1,6 мкм, снижающая вероятность среза древесной композиции. Для подшипников, содержащих имплантированные частицы, которые в процессе выкрашивания могут стать абразивными, наиболее рациональной является шероховатость, близкая к значению R_a = 3,2 мкм.

1. Ho i-P., Rémond V., and Seim W. Friction between Wood and Steel in the Embedment Area of Timber Connections // Construction and Building Materials. — 2025 (491), 142522. ISSN 0950-0618. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.142522

2. Tao X., Fang X., Wu S., and Xu W. A Comprehensive Review of Metallic Wood Fabricated via Alloy Impregnation // Wood Material Science & Engineering. — 2026 (21), no. 2, 829—842. https://doi.org/10.1080/17480272.2025.2456075

3. Врублевская В.И., Невзорова А.Б., Макеев В.В. Триботехнические характеристики пары трения модифицированная древесина - металл при работе в абразивной среде // Трение и износ. — 2007 (28), № 2, 206—211

4. Xie Y., Huang Y., Meng X., Wan L., Dong Z., Cao J., and Wang F. Friction Rivet Joining Towards High-Performance Wood-Metal Hybrid Structures // Composite Structures. — 2020 (247), 112472

5. Памфилов Е.А., Шевелева Е.В., Пилюшина Г.А. Антифрикционные армированные древесно-металлические материалы // Трение и износ. — 2019 (40), № 1, 121—127

6. Yin W., Liu Z., Tian P., Tao D., Meng Y., Han Z., and Tian Y. Tribological Properties of Wood as a Cellular Fiber-Reinforced Composite // Biotribology. — 2016, no. 5, 67—73

7. Boev E.V., Kasyanova L.Z., Islamutdinova A.A., and Aminova E.K. Production Method of Nanostructured Wood-Polymer Composition with Microwave Application // Nanotechnologies in Construction. — 2023 (15), no. 4, 342—348. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2023-15-4-342-348. EDN: LWTISZ

8. Waßmann O. and Ahmed S.I.U. Slippery Wood: Low Friction and Low Wear of Modified Beech Wood // Tribology Letters. — 2020 (68), no. 2, 53

9. Шевелева Е.В., Памфилов Е.А. Новые композиционные материалы для узлов трения деревоперерабатывающего оборудования // Актуальные проблемы лесного комплекса. — 2016, № 45, 53—56

10. Пилюшина Г.А., Пыриков П.Г., Памфилов Е.А., Данилюк А.Я., Капустин В.В. Повышение работоспособности древесно-металлических подшипников скольжения лесопромышленных машин // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. — 2021, № 2(380), 156—168

11. Friedrich K., Akpan E.I., and Wetzel B. On the Tribological Properties of Extremely Different Wood Materials // European Journal of Wood and Wood Products. — 2021 (79), no. 4, 977—988

12. Оськин В.А., Капустин В.В. Древесно-металлические подшипники скольжения // Актуальные вопросы техники, науки, технологии. — 2021, 230—232

13. Shalygin M.G. and Vashchishina A.P. Anti-Frictional Lubricant Additives for Locomotive Wheel Flange // AIP Conf. Proc. — 2021 (2340), 060003. https://doi.org/10.1063/5.0047297

14. Шалыгин М.Г., Буяновский И.А., Самусенко В.Д., Ващишина А.П. Трибологические свойства полужидкого смазочного материала с присадками поверхностно-активных веществ // Трение и износ. — 2023 (44), № 5, 418—426. DOI: 10.32864/0202-4977-2023-44-5-418-426

15. Бочкарев Д.И., Врублевская В.И. Распределение нагрузок в зоне контакта древесный вкладыш - внутреннее кольцо радиально-упорного самосмазывающегося подшипника скольжения // Трение и износ. — 2007 (28), № 3, 305—310