Определение коэффициента трения высоконаполненной резины по стали в зависимости от шероховатости, смазки и контактного давления

Выполнены испытания на трение диска из маслобензостойкой резины при возвратно-поступательном скольжении по шлифованной стальной поверхности со смазкой. Испытания проводились при комнатной температуре для значений шероховатости 0,63 и 1,27 мкм, смазки водой, маслом МДПН-С и касторовым маслом и диапазона изменения давления 0,5—20 МПа. Рассматривались циклические программы со ступенчато изменяющимися постоянными уровнями давления и изменением давления, пропорциональным смещению в паре трения. Зависимость коэффициента трения от давления в диапазоне 0,5-20 МПа для обоих масел хорошо аппроксимируется обратным степенным законом, различаясь в этом диапазоне в 10—20 раз. Коэффициент трения при смазке касторовым маслом оказывается ниже в 2—5 раза (в зависимости от давления) в сравнении с его значением при смазке маслом МДПН-С, а последний — ниже в 1,5—8 раз при смазке водой. В испытании с постоянным уровнем давления не достигается стабилизации коэффициента трения, а его значение повышается с шероховатостью для касторового масла и масла МДПН-С (при низких давлениях), понижается для воды и масла МДПН-С (при высоких давлениях), демонстрируя зависимость от смачиваемости резины смазкой и дренажных свойств поверхности контртела. В испытании с пропорциональным изменением давления достигается значение коэффициента трения стабилизируется и растет с шероховатостью. Выполнена аппроксимация данных испытаний для использования в численных расчетах при проектировании узлов трения.

1. Аврущенко Б.Х. Резиновые уплотнители. — Л.: Химия. — 1978

2. Алифанов Е.В., Чайкун А.М., Горлов Д.С., Венедиктова М.А. Особенности механизма трения эластомерных материалов различных типов. Теоретические и практические аспекты (обзор) // Труды ВИАМ. — 2018, № 1, 66—72. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-1-8-8

3. Мур Д. Трение и смазка эластомеров. — М.: Химия. — 1977

4. Бартенев Г.Н., Лаврентьев В.В. Трение и износ полимеров. — Л.: Химия. — 1972

5. Smith R.H. Analyzing Friction in the Design of Rubber Products and Their Paired Surfaces. — Taylor and Francis. — 2008

6. Denny D.F. The Influence of Load and Surface Roughness on the Friction of Rubber-Like Materials // Proc. Phys. Soc. London, Section B. — 1953 (66), no. 9, 721—727. DOI: 10.1088/0370-1301/66/9/301

7. Redfern M.S., Bidanda B. Slip Resistance of the Shoe-Floor Interface under Biomechanically Relevant Conditions // Ergonomics. — 1994, no. 37, 511

8. Schallamach A. The Load Dependence of Rubber Friction // Proc. Phys. Soc. London, Section B. — 1952 (65), no. 9, 657—661. DOI: 10.1088/0370-1301/65/9/301

9. Ludema K.C. and Tabor D. The Friction and Visco-Elastic Properties of Polymeric Solids // Wear. — 1966 (9), 329—348. DOI: 10.1016/0043-1648(66)90018-4

10. Barquins M. Adherence, Friction and Wear of Rubber-Like Materials // Wear. — 1992 (158), nos. 1–2, 87—117. DOI: 10.1016/0043-1648(92)90033-5

11. Grosch K.A. The Relation Between the Friction and Visco-Elastic Properties of Rubber // Proc. R. Soc. Lond. A. — 1963 (274), 21—39. DOI: 10.1098/rspa.1963.0112

12. Persson B.N.J. Theory of Rubber Friction and Contact Mechanics // Journal of Chemical Physics. — 2001 (115), no. 8, 3840—3861. DOI: 10.1063/1.1388626

13. Адамов А.А., Келлер И.Э., Петухов Д.С., Кузьминых В.С., Патраков И.М., Гракович П.Н., Шилько И.С. Оценка работоспособности ПТФЭ-композитов в качестве антифрикционных слоев опорных частей с шаровым сегментом // Трение и износ. — 2023 (44), № 3, 201—211