 |
|
Трибология на основе самоорганизации
А вот о том, что трение может быть полезным, знают единицы. Если вы не из их числа, не огорчайтесь – ученые и сами сделали это открытие совсем недавно.
Новое направление трибологии все исследователи в один голос называют прорывным, стратегическим. Оно изучает созидающее действие трения на основе синергетики (или самоорганизации).
Научной базой для этого направления стали два открытия мирового уровня: «эффект безызносности при трении» (1964 год) и «водородное изнашивание металлов» (1992 год). Автором открытий и основателем этой научной школы является выдающийся российский ученый – профессор, академик Российской инженерной академии Дмитрий Николаевич Гаркунов.
Суть трибологии на основе самоорганизации – в особом взаимодействии регулярной микрогеометрии детали и металлоплакирующей присадки. Регулярная микрогеометрия – это специальные неровности, искусственно создаваемые на поверхностях трущихся частей, система микровыступов и микровпадин правильной формы. Металлоплакирующая присадка – специальная добавка к смазке, содержащая наночастицы квазижидкостной меди.
Наночастицы меди заполняют шероховатости стальных или чугунных деталей, заменяя трение чугун–сталь или сталь–сталь, трением меди по меди, что снижает коэффициент трения в узлах с 0,1-0,05 до 0,03-0,003. Кроме того, в результате взаимодействия данной смазки и таких специальных шероховатостей на поверхностях трущихся деталей самопроизвольно возникает особая, защитная, непрерывно возобновляющаяся, так называемая сервовитная медная пленка, обладающая феноменальными физическими свойствами.
Пленка появляется за счет тепловой и электрической энергии, выделяющейся при трении, и химического взаимодействия элементов. В итоге процесс трения из разрушительного становится созидательным, подобным движению суставов в скелетах живых организмов, где тоже имеются трущиеся поверхности и аналог металлоплакирующей смазки – хрящевая ткань и сиовиальная жидкость.
Данное направление науки о трении привлекает все большее внимание ученых во всем мире. В России, в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана в настоящее время формируется научная школа по трибологии на основе самоорганизации.
Новые триботехнологии находят все более широкое применение в транспорте, авиации и флоте, химическом и металлообрабатывающем секторе, тяжелом машиностроении и сельскохозяйственной технике. Их использование уже сегодня позволяет смело рассчитывать на получение как минимум следующих легкопроверяемых показателей:
- повышение компрессии — вплоть до паспортных показателей;
- повышение давления масла прогретого двигателя — на 1-1,5 кгс/см2;
- экономию расхода топлива — на 15 — 20 %;
- увеличение производительности — на 10-25 %;
- снижение вибрации –в 2-3 раза;
- снижение нагрева подшипников;
- снижение содержания СО и СН в выхлопных газах — в 2-3 раза;
- повышение ресурса машин и оборудования почти в два раза;
- сокращение расхода смазочных материалов в 2-3 раза;
- снижение количества аварий за счет повышения надежности работы узлов трения;
- снижение потребления запасных частей в 2 и более раз.
А в будущем на основе новых нанотрибоматериалов и нанотриботехнологий ученые предполагают создавать такие закрытые долговечные универсальные узлы трения, которые по своему физико-химическому механизму практически ничем не будут отличаться от суставов живых организмов с их естественной самоорганизацией. Другими словами, в технике все больше станут использоваться природные механизмы, а машины все больше станут напоминать животных.
Список литературы
1. Анурьев, В.И. Справочник конструктора машиностроителя/ В.И. Анурьев: в Зт. Т.1- 3. 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. М.: Машиностроение, 2001.
2. Браун, Э.Д. Трение, износ и смазка/ Э.Д. Браун, Э.М. Берлинер, A.B. Чичинадзе. М. Машиностроение, 2003.
3. Горленко, А.О. Моделирование контактного взаимодействия и изнашивания цилиндрических поверхностей трения/ O.A. Горленко, В.П. Матла-хов// Трение и смазка в машинах и механизмах- М.: Машиностроение, 2007. №8
4. Когаев, В.П. Прочность и износостойкость деталей машин/ В.П. Когаев, Дроздов Ю.Н. //Прочность и износостойкость деталей машин: Учеб. пособие для машиностр. вузов. М.: Высш. шк., 1991.
5. Научные статьи и публикации о современных методах упрочнения поверхностного слоя деталей узлов трения.