Урало-Сибирская научно-практическая конференция

Научные исследования Уральской высшей школы в области триботехники

А.И. Зимин, Л.А. Минухин, В.В. Каржавин, В.М. Коблов, И.А. Зимин 

Уральский государственный экономический университет

 Российский государственный профессионально-педагогический университет

Уральская государственная горно-геологическая академия

620219, г. Екатеринбург, ГСП-985, ул. 8 Марта, 62; start@usue.ru 

Начало третьего тысячелетия характеризуется ростом дифференциации фундаментальных и прикладных научных исследований. Фундаментальной наукой традиционно занимаются преимущественно академические учреждения; центр тяжести прикладной науки в настоящее время переносится с отраслевых проектных и научно-исследовательских организаций на вузовские. Создание научных основ, необходимых для прикладных разработок, чаще всего также осуществляется в вузах.  

Высокую актуальность имеют в XXI веке триботехнические исследования (tribos- тереть, греч.); что определяется созданием в настоящее время третьего после кинематики и прочности раздела науки о машинах – триботехники. Необходимо учесть, что ежегодно в мире теряется в результате износа более 1 млн.т стали, а снижение качества продукции и рост расхода энергии в результате износа машины дополняют картину. В 80-е годы прошлого столетия борьба с износом была возведена в ранг государственных задач.

По результатам теоретических исследований, обобщения опыта эксплуатации оборудования и специально выполненных лабораторных и промышленных экспериментов нами обнаружен ряд неизвестных ранее фактов, характерных для абразивного изнашивания рабочих органов машин в условиях высоких нагрузок. На основании этого было открыто явление стабилизации износа металлов при взаимодействии с абразивными материалами, заключающееся в том, что в парах трения, при нагрузках, приводящих к разрушению находящихся в контакте выступов или частиц абразива, износ металла стабилизируется и остается постоянным при дальнейшем увеличении нагрузки.[1] Обнаружено неизвестное ранее явление постстабилизационного роста износа металлов при взаимодействии с абразивными материалами в воздушной среде, состоящее в том, что в парах трения при параметрах, приводящих к росту температур в зоне фрикционного контакта выше 570 ^оС происходит двукратное увеличение износа. Это обусловлено изменением характера окислительных процессов изнашивания поверхности. При росте температуры выше 768^оС наблюдается дальнейшее более интенсивное (в 5-6 раз) увеличение износа, связанное с фазовыми превращениями мартенсита в аустенит. Такие режимы взаимодействия материалов весьма благоприятны при абразивной обработке металлов.

Значительные исследования посвящены изучению изнашивания пар трения в агрессивных средах. Анализ параметров взаимодействия мелющих тел с перерабатываемой средой в различных режимах работы шаровых барабанных мельниц показал, что при мокром помоле горных пород содержащих серу, фтор, хлор или другие химические элементы разрушение поверхности металлических мелющих тел происходит в результате образования солей, имеющих более высокую твердость и хрупкость, но меньшую прочность связи с основным металлом. Скорость течения процесса коррозионно-механического изнашивания определяется температурой, возникающей в зоне фрикционного контакта. Характер протекания процесса коррозионно-механического изнашивания обусловлен переходом жидкой фазы в газообразную под действием температуры в зоне фрикционного контакта. Результатом этого является активизация агрессивных жидких сред в парах трения.    

Практическое значение исследований заключается в том, что на их основе существенно упрощается разработка расчетных методов прогнозирования износа деталей, лимитирующих надежность машин; исследования способствуют обоснованному выбору материалов быстроизнашивающихся деталей, повышению их ресурса. Продукцией вузовской науки являются новейшие технологии, защищенное патентами оборудование для механических, гидромеханических, тепловых, массообменных процессов в различных отраслях народного хозяйства и промышленности, переработки техногенных образований. Исполнителями предполагаемых разработок являются работники вузов с учеными степенями, большим опытом внедрения прогрессивного оборудования.

Литература:
1. Явление стабилизации износа металлов при взаимодействии с абразивными материалами/ А.И. Зимин, Б.Н. Смирнов// Научные открытия: Сборник кратких описаний научных гипотез – 2001г., М., 2002, с.33-35.