Разработан аналитический метод расчёта параметров контакта при качении цилиндрического тела, имеющего тонкий вязкоупругий поверхностный слой, по недеформируемой направляющей. Метод основан на упруго-вязкоупругой аналогии и асимптотическом приближении точного решения задачи теории упругости для тонкой полосы. Рассмотрен режим установившегося качения при заданных значениях нормальной нагрузки и скорости перемещения центра тела качения. В примере расчёта значения исходных параметров соответствовали опоре шахтного скипа с элементами качения в виде стальных роликов с полиуретановым ободом. Получены зависимости силы сопротивления качению (параллельной горизонтальной опорной поверхности) от скорости, а также коэффициентов трения скольжения и Пуассона материала обода. Зависимость силы сопротивления качению от скорости имеет максимум, который в рассмотренном примере соответствует скорости 8 м/с. С ростом коэффициента Пуассона материала обода сила сопротивления качению снижается. Расчётные значения сопоставлены с оценками параметров контакта, полученными в рамках упрощённой модели основания Винклера. Показано, что расхождение результатов не превышает 5 %. Разработанный метод может быть использован для проектирования и прогнозирования долговечности металлополимерных узлов трения с цилиндрическими телами качения.

Проведено исследование влияния скорости охлаждения газотермического покрытия из высокохромистой стали 95Х18 на его фазовый состав и триботехнические свойства. Установлено, что предварительный подогрев стальной подложки до 400 °С перед напылением покрытия приводит к уменьшению в 2,7 раза скорости его охлаждения в области бейнитного превращения и увеличению содержания в покрытии остаточного аустенита до 83,5 об. %. Показано, что стабилизация аустенита обусловлена перераспределением углерода между α и γ фазами и обогащением аустенита углеродом. Установлено, что покрытие из стали 95Х18, напыленное на подогретую до 400 °С подложку, характеризуется более высокой износостойкостью в различных условиях трения (на 12—24 %) по сравнению с покрытием, сформированным на холодной подложке. Высокое сопротивление изнашиванию покрытий с повышенным содержанием γ-фазы достигается за счёт деформационно-активированного γ→α превращения, приводящего к существенному возрастанию микротвёрдости и износостойкости поверхностных слоёв покрытий.

На базе механики дискретного контакта шероховатых поверхностей деталей машин предложены количественные критерии, определяющие границы режимов изнашивания при фреттинге. Физическим обоснованием критериев служит соотношение амплитуды тангенциальных колебательных смещений контактирующих тел и характерных линейных величин, связанных с размерами площадок фак-тического контакта соприкасающихся поверхностей. Характеризовать режимы изнашивания при фреттинге удобно с помощью карт, на которых в координатах амплитуда колебаний/нормальная кон-тактная нагрузка (или номинальное контактное давление) показаны границы областей соответствующих режимов. Экспериментально показано влияние режима изнашивания на ресурс одного из распространённых видов контактных соединений, подверженных фреттинг-изнашиванию, а именно — электрических контактов. С помощью карты режимов фреттинг-изнашивания проанализировано влияние амплитуды тангенциальных колебаний и нормальной нагрузки на зависимость контактного электросопротивления от числа циклов колебаний при различных режимах. Показано принципиальное отличие этой зависимости в режиме фреттинг-изнашивания и при обычном возвратно-поступательном движении контактирующих поверхностей. Предложенные критерии режимов фреттинг-изнашивания и их наглядное представление в виде карт режимов изнашивания позволяют прогнозировать механизм изнашивания данного контактного соединения. Понимание механизма изнашивания позволяет обоснованно выбрать материалы контактирующих деталей и параметры контактного соединения (контактное давление, контактную жесткость) для обеспечения надежности фрикционных соединений, в том числе электроконтактных, в условиях изнашивания при фреттинге.

В качестве трибологически активной присадки исследовали композиции беззольных тиофосфорных и тиокарбаминовых соединений. Исследования противоизносных свойств композиций как в составе свежих, так и окисленных образцов масел в сравнении с эффективностью аналогичного функционального действия традиционной присадки — диалкилдитиофосфата цинка проводили на трибометре, реализующем процесс изнашивания сопряжённых пар в условиях трения скольжения, моделирующих граничный режим смазки. Приведены результаты триботестов смесей этих композиций с металлсодержащими детергентами различной химической природы в растворе синтетического смазочного масла, как модельных вариантов состава моторных масел. Отмечен синергизм действия композиции аммонийной соли диалкилдитиофосфорной кислоты и метилен-бис-дибутилдитиокарбамата, обеспечивающей пониженное содержание сульфатной золы и фосфора — факторов экологической безопасности применения масел.

Исследовано влияние упругопластических свойств системы «покрытие — подложка» на механические и триботехнические характеристики покрытий, получаемые в рамках индентирования и трибоиспытаний. Проведён скрининг-эксперимент для вакуумных ионно-плазменных покрытий нитридных систем TiAlN, CrAlSiN, нанесенных на стальные подложки (38Х2МЮА, 12Х2Н4А). Механические свойства покрытий были получены с помощью комплекса «NanoTest 600» методом непрерывного индентирования. Исследование микроструктуры покрытий и рельефа их поверхности с высоким разрешением выполнено двулучевым (электронный/ионный) сканирующим электронным микроскопом ZEISS CrossBeam 340 (SEM). Триботехнические испытания нитридных покрытий проводились на машине трения TRB (Anton Paar Tritec) в соответствии с методиками DIN 50324 и ASTM G99. Процесс индентирования нитридных покрытий был изучен на основе решения квазистатичской контактной задачи о внедрении жёсткого индентора в упругопластическое двухслойное полупространство. Были определены механические характеристики рассматриваемых покрытий H/E и H³/E², условия нарушения адгезии между слоями. Результаты теоретических исследований сопоставлены с результатами лабораторных экспериментов. Установлено, что эксплуатационный ресурс элементов трибосопряжения с покрытиями заданной толщины можно увеличить путём сочетания упругопластических свойств слоистой среды, адаптированных под заданные режимы нагружения, что позволит предотвратить локализацию растягивающих и сжимающих напряжений, отслаивание и трещинообразование на границе раздела двух материалов.

Проведен анализ динамического отклика слоистой среды (на примере дорожной одежды автомобильных дорог), на динамическое воздействие для условий «спаянного» контакта между отдельными слоями, и условий полного проскальзывания. Для решения данной задачи применена математическая модель динамического напряжённо-деформированного состояния слоистого полупространства, базирующаяся на решении уравнения Ламе в перемещениях, с применением интегрального преобразования Ханкеля, построения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ускорений на поверхности исследуемой среды, получаемой непосредственно из АЧХ перемещений. В ходе численного эксперимента на данной модели установлено, что случаю спаянного контакта между слоями дорожной одежды соответствует наличие одного чётко выраженного частотного экстремума на АЧХ ускорений. Случаю «полного проскальзывания» соответствует наличие ряда частотных экстремумов на АЧХ ускорения. При этом при моделировании полного проскальзывания на границе нижнего слоя полупространства, и подстилающего полупространства и варьировании модуля упругости полупространства, отмечается наличие чётко выделенного частотного экстремума в диапазоне 426—531 Гц предположительно соответствующего колебаниям самого подстилающего полупространства. Установленные закономерности могут использоваться при совершенствовании методов и средств неразрушающего контроля слоистых сред, в частности для повышения информативности об их структурном состоянии, необходимом для принятия решений о ремонте или капитальном ремонте.

Приведены результаты испытаний пары реверсивного трения скольжения «бронза БрА5 — сталь 45» в дисперсионно-смазочных средах, характеризующихся различной степенью поверхностной активности по отношению к бронзе. Изменения микроструктурных характеристик при трибодеформации металла анализировали с позиций эффекта Ребиндера, определяющего возможность реализации явления избирательного переноса (режима безызносности) при работе трибосопряжения. Показано, что при трении бронзы в смазочно-дисперсионных средах, характеризующихся относительно малой поверхностной активностью, в основе влияния среды на структуру поверхности трибоматериала лежит реализация поверхностно-упрочняю-щего эффекта — увеличивается общая плотность дислокаций в деформированном приповерхностном слое. Интенсивность изнашивания в этом случае составляет I_h ≈ 1,5ꞏ10^–7—4,0ꞏ10^–8. При трении бронзы в умеренно поверхностно-активных средах реализуются как поверхностно-пластифицирующий, так и поверхностно-упрочняющий эффекты с преобладанием последнего. При этом интенсивность изнашивания несколько уменьшается, принимая значения в интервале I_h ≈ 1,2∙0^–7—1,5∙10^–8. При трибоиспытаниях бронзы в средах повышенной поверхностной активности интенсивность изнашивания бронзы сохраняется на достаточно низком уровне: I_h ≈ 2,2∙10^–8—3,0ꞏ10^–8. Однако в приповерхностном слое трибоматериала в этом случае формируются два кристаллографически изоструктурных твёрдых раствора, один из которых обогащён медью. На базе представлений физико-химической механики контактного взаимодействия изложены системноструктурные основы материаловедческого подхода, лежащие в основе анализа трибологической эффективности жидкостей, применяемых в качестве дисперсионных сред для пластичных смазочных материалов.

Приведена оценка определения коэффициентов трения и интенсивности изнашивания антифрикционного материала на основе серебра с добавлением дисульфида молибдена. Представлены результаты исследований коэффициентов трения в контактирующей паре — сталь ШХ-15 и антифрикционный материал на основе серебра с добавлением дисульфида молибдена. Среднее значение коэффициента трения при пробеге 1200 м. в паре шар из стали ШХ-15 и кольцо с покрытием из антифрикционного материала, содержащего 94 % серебра и 6 % дисульфида молибдена 0,128 при среднеквадратичном отклонении 0,006. При пробеге 15000 м средний коэффициент трения составил 0,129 при среднеквадратичном отклонении 0,01. Для пары трения антифрикционного материала, содержащего 94 % серебра и 6 % дисульфида молибдена и стали ШХ-15 коэффициент интенсивности изнашивания антифрикционной поверхности при контактном напряжении 330 МПа равен I = 0,86×10^–6 мм³/м, а для контр тела в виде стального шара I_ш = 2,85×10^–8 мм³/м. Так как интенсивность изнашивания шара на два порядка ниже интенсивности изнашивания антифрикционного материала износ шара можно не учитывать в расчётах на ресурс. Полученная зависимость коэффициента интенсивности изнашивания от максимальных контактных напряжений позволит разработать методику расчёта на износсферических шарнирных подшипников.