Для повышения работоспособности нагруженных узлов трения технологических машин и транспортных средств предложено использование многослойных покрытий CrAlSiN/Cr, в которых Cr использовался в качестве подслоя и промежуточного слоя между слоями керамики CrAlSiN. Для получения покрытий на стали 40ХН была использована вакуумная установка BRV600. Режим испарения — дуговой трёхкатодный, с магнитной сепарацией. Получили покрытия двух типов: 1,25 мкм и 3,6 мкм. Микроструктуру покрытий на поперечных сечениях изучали методом сканирующей электронной микроскопии. Механические характеристики — методом непрерывного индентирования. Триботехнические испытания выполняли по схеме «шар-по-диску». Морфологию поверхности покрытия после триботехнических испытаний изучали методом оптической профилометрии. Благодаря периодической многослойной структуре CrAlSiN/Cr полученные покрытия продемонстрировали высокую твёрдость, хорошие характеристики сопротивления упругой и пластической деформации. Увеличение общей толщины покрытия и числа чередующихся ламелей CrAlSiN/Cr обеспечивает стабильные триботехнические характеристики (коэффициент трения равен 0,5 при нагрузках 5—10 Н) по сравнению с тонким вариантом (коэффициент трения достигает 0,6—0,7). Покрытия второго типа демонстрируют снижение интенсивности изнашивания в 3 раза, по сравнению с тонким покрытием, во всем диапазоне нагрузок 1—10 Н и при увеличении числа циклов до 1000, что подтверждает их существенно более высокую износостойкость. Выявлены стадии и виды износа при взаимодействии исследуемого покрытия с корундовым контртелом с учётом полученной трибограммы и морфологии поверхности дорожек трения.

Показана актуальность изучения существенно нелинейных процессов контактного взаимодействия деформируемых тел в условиях непредельного равновесия при переходе от состояния покоя к скольжению. Дан краткий обзор результатов изучения явления предварительного смещения. С позиций контактной механики обсуждаются особенности теоретического анализа напряженно-деформированного состояния и изнашивания в контакте при сжатии и сжатии со сдвигом. Представлен эффективный метод решения соответствующих контактных задач, основанный на теории вариационных неравенств и граничноэлементной дискретизации области контакта.

Сделан вывод о том, что рассмотрение фрикционного контакта в виде неоднородной области поверхности, состоящей из зон проскальзывания и участков сцепления, в которых тангенциальные перемещения равны нулю, имеет несомненное фундаментальное значение для трибологии и механики деформируемого твёрдого тела. Это выражается в корректном разрешении известного парадокса Пэнлеве, механико-математической интерпретации явлений непредельного равновесия при трении и расчётном прогнозировании новых эффектов контактного взаимодействия тел из метаматериалов с особыми (программируемыми) деформационными свойствами.

Практическая значимость исследования состоит в возможности расчётной оптимизации фрикционных передач и условно-неподвижных соединений; уточнении результатов, получаемых в ходе механических испытаний материалов; совершенствовании технологических методов обработки материалов давлением (ковки, прокатки, штамповки и прессования), а также прогнозировании геомеханических (сейсмических) событий, для которых характерно состояние непредельного равновесия при трении.

Представлены результаты исследования влияния вида полимерной фазы на триботехнические характеристики металлофторопластового материала на основе бронзы, показано, что оптимальным методом получения материала является спекание под давлением. Триботехнические характеристики пористого слоя бронзы, не пропитанного фторопластом, существенно ниже, чем пропитанного, коэффициент трения в 2,4 раза больше по сравнению с бронзовым слоем, пропитанным фторопластом марки Ф-3М и в 3 раза больше, чем с бронзовым слоем, пропитанным фторопластом марки Hostaflon TF 4406, износостойкость меньше в два и пять раз соответственно. Коэффициент трения антифрикционного слоя из пористой бронзы, пропитанной фторопластом марки Ф-3М, составляет 0,22, Hostaflon TF 4406 — 0,17, износ в первом случае в три раза больше, чем во втором. Изучен механизм трения материалов. Показано, что при изнашивании пористого бронзового слоя происходит пластическая деформация бронзовых частиц, окисление их поверхностного слоя, снижается пористость бронзового слоя. При трении пористого бронзового слоя, пропитанного фторопластом Ф-3М, происходит износ и выкрашивание фторопласта, вскрытие бронзовых частиц, внедрение продуктов износа в полимерную фазу. При трении пористого бронзового слоя, пропитанного фторопластом Hostaflon TF 4406, износа практически нет, структура поверхности трения однородная, мелкозернистая, не содержит пор.

В работе описана конструкция металлополимерных транспортных саней для буксировки по поверхности, состоящей из смеси снега со льдом и локальных каменных включений. При разработке данного транспортного средства использовано несколько ключевых моментов. В качестве основы грузовой платформы саней был использован серийно выпускаемый, разработанный в ИММС НАН Беларуси стандартный пластиковый поддон. Поддон изготавливается из смеси полиэтилена низкого давления, полиэтилена высокого давления и полипропилена и обладает высокой прочностью и грузоподъёмностью в широком диапазоне температур эксплуатации — от минус 60 °C до +80 °C. Металлические полозья с полимерным скользящим слоем используются с целью снижения трения и износа в районе работ Белорусской антарктической экспедиции в прибрежной зоне Восточной Антарктиды (Земля Эндерби). Конструктивное исполнение полозьев обеспечивает малую материалоёмкость, необходимую жёсткость и низкий коэффициент трения во время эксплуатации. Транспортные сани были опробованы в Антарктиде в сезонах 2024—2026 годов и показали хорошие эксплуатационные характеристики.

Цель работы — повышение износостойкости и улучшение триботехнических характеристик металлополимерных композитов на основе ПТФЭ, наполненных наноразмерным ZrO₂, путём оптимизации режимов спекания и выявления механизмов формирования плёнок переноса.

ПТФЭ-композиты с содержанием 8 мас. % ZrO₂ получали методом холодного прессования (80 МПа) с последующим спеканием при 360 °С и выдержкой 20 мин и 9 мин на 1 мм сечения. Трибологические испытания проводили по схеме «палец–диск» в условиях трения без смазочного материала при скорости скольжения 0,75 м/с и нагрузке 2 МПа. Микроструктуру и элементный состав плёнок переноса изучали методами растровой электронной микроскопии и энергодисперсионной спектроскопии.

Установлено, что сокращение выдержки до 9 мин/мм снижает скорость изнашивания до 7,4 мг/ч (в 500 раз ниже ненаполненного ПТФЭ) и уменьшает коэффициент трения с 0,35 до 0,31. Длительная выдержка (20 мин/мм) вызывает остаточные термические напряжения и приводит к абразивному изнашиванию с образованием борозд шириной до 159 мкм. ЭДС-анализ стального контртела показал, что при режиме 9 мин/мм формируется более плотная и стабильная плёнка переноса с повышенным содержанием кислорода (6,43 % против 2,54 % при 20 мин/мм) и циркония (3,78 % против 3,03 %). Наночастицы ZrO₂ обеспечивают направленный теплоотвод из зоны контакта, препятствуя термическому размягчению и пластической деформации полимерной матрицы. Оптимальный режим спекания (9 мин/мм) обеспечивает формирование прочной оксидно-металлической плёнки переноса, защищающей контртело от катастрофического износа. Рекомендуемый период приработки составляет около 6000 с.

В работе рассмотрены методики определения коэффициента трения при обработке металлов давлением с использованием универсальной машины трения по схеме кольцо – диск. Проведена оценка возможности применения методик для определения коэффициента трения при холодной прокатке труб в станах холодной пильгерной прокатки. Исследовали два варианта смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ): № 1 — эмульсия, машинное масло+вода (50/50 %); № 2 — состав СОЖ № 1 + комплексная литиевая смазка с содержанием 1,5 % наноалмазов (50/50 %). При исследовании СОЖ № 1 получили результаты эксперимента с высокой степенью достоверности. Рекомендованное значение коэффициента трения для СОЖ № 1 составляет 0,13. Это значение, попадает в диапазон значений коэффициента трения для данного метода обработки металлов давлением, регистрируемого другими исследователями. Результаты исследований СОЖ № 2 показали, что полученная зависимость коэффициента трения имеет совершенно иной характер. Различия, вероятно, связаны с длительностью эксперимента и перераспределением наноалмазных частиц в составе пластичного смазочного материала, которые сложно спрогнозировать для СОЖ № 2. Однако, начальные значения коэффициента трения, не зависимо от образца СОЖ, различаются не более чем на 2,150 % и не превышают 0,263. Таким образом, разработанная авторами методика определения коэффициента трения применима и для холодной пильгерной прокатки.

Цель работы — теоретическое обоснование применения метода трибоспектральной идентификации процессов трения на лабораторном стенде для трибологических испытаний образцов с ионно-плазменными композиционными покрытиями, позволяющего варьировать вибрационное воздействие на трибоконтакт с заданными амплитудами и частотами колебаний, что позволяет реализовать сравнительный анализ диссипации энергии в трибосопряжении.

Проведено математическое моделирование и определены упруго-инерционные и диссипативные параметры трибосистемы (пара трения «образец — контробразец») при варьировании жёсткости и демпфирования композиционного покрытия. Сформулированные требования к стенду заключаются в том, что для большей вероятности идентификации процессов трения и изнашивания во фрикционной паре «образец — контробразец» программно-аппаратный комплекс стенда предусматривает анализ вариаций обобщённых координат в широком диапазоне частот от 0 кГц до 20 кГц и выше как нагрузки на образец, момента сопротивления, так и дополнительного вибратора, обеспечивающего внешнее возбуждение трибоконтакта со стороны механической подсистемы.

В статье приводятся результаты сравнительного анализа композиционных покрытий образцов фрикционного и антифрикционного назначения на базе трибоспектральной идентификации процессов трения и оценки диссипации энергии. Исследование образцов фрикционного применения реализуется при максимальном для лабораторных машин трения моменте сопротивления 20 Н∙м, а исследование образцов антифрикционного применения соответствует граничному и жидкостному трению (соответственно при величине коэффициента трения μ = 0,15 и 0,05). Граничными условиями исследований являются минимальный и максимальный уровень безразмерного коэффициента демпфирования трибосистемы ξ_к: ξ ⁽¹⁾ = 0,001 (граничное трение либо механические характеристики покрытий с малой величиной диссипации энергии) и ξ_к⁽²⁾ = 0,707 (жидкостное трение, либо покрытия с более высокой величиной диссипации энергии), что соответствует декременту затухающих колебаний χ_к⁽¹⁾ = 1,006 и χ_к⁽²⁾ = 535,5 соответственно.

Номографические методы занимают значительное место в практике инженерно-технических расчётов. Номограммы позволяют значительно сократить время расчётов и быстро решить нужную задачу с достаточной для практики точностью. Преимущество номограмм в том, что они позволяют получать решения при широком варьировании исходных данных.

В статье представлены примеры использования номографии для обработки результатов по определению оптимальных свойств полифункциональных полимерных композиционных смазок рассмотрено методы практической номографии. Изложен метод использования треугольников Гиббса для определения требуемых характеристик композиционных смазок. Показано, что использование методов практической номографии позволяет с достаточной точностью выбирать оптимальные концентрации компонентов многокомпонентных смазок.

Статья посвящена исследованию технологии использования периодического микрорельефа поверхности как пассивного метода управления трением скольжения.

На примере радиального подшипника скольжения многоступенчатого центробежного насоса с помощью компьютерного гидродинамического моделирования и средств автоматизированного проектирования рассматривается параметрическая оптимизация геометрии микрорельефа поверхности в форме эллиптических дискретных впадин-ячеек для снижения коэффициента трения в системе «ротор–подшипник».

Коэффициент трения гладкой поверхности соответствовал гидродинамическому режиму смазки. Изменение целевой функции при однофакторном варьировании параметров не превышало 2 %. Выявленные зависимости носят нелинейный характер: с ростом длин осей эллипса L и H (то есть площади, занимаемой рельефом) коэффициент трения убывает и экспоненциально стремится к пороговому значению, а с ростом глубины D проходит через минимум. Минимум по глубине обусловлен конкуренцией убывающей адгезионной и возрастающей деформационной составляющих трения, вихреобразованием на входе в ячейку и эффектом гидродинамического клина; наибольшее влияние оказал параметр H (длина малой оси эллипса). Оптимальная конфигурация (D = 63 мкм, L = 250 мкм, H = 150 мкм) обеспечила снижение коэффициента трения на 6,18 % относительно гладкой поверхности.

Таким образом, посредством технологии использования периодического микрорельефа поверхности можно добиться как снижения коэффициента трения, так и его увеличения, что может найти отражение во множестве технических приложений.

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.