vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2018-63-1-53-67vestift-363Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕ, МЕХАНИКАMECHANICAL ENGINEERING AND MECHANICSПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛDEVICES AND METHODS OF INVESTIGATIONS OF CONTACT INTERACTION OF SOLIDSГригорьевА. Я.GrigorievA. Ya.

доктор технических наук, профессор, директор

D. Sc. (Engineering), Professor, Director

aygri@tut.byИнститут механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси, ГомельV.A. Belyi Metal-Polymer Research Institute of the National Academy of Science of Belarus, Gomel2018050420186315367Copyright © Григорьев А.Я., 20182018Григорьев А.Я.Grigoriev A.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/363

 Процессы, протекающие при контакте твердых тел, отличаются своим многообразием, зависимостью от масштаба рассматриваемой области и значений действующих сил. Изучение таких процессов требует комплексного подхода к приборному и методическому обеспечению проводимых исследований. Для установления механизмов, протекающих в нанометровых зазорах между телами, разработан прибор для измерения межмолекулярных и капиллярных сил, описана его конструкция и принцип работы. Представлены технические решения для измерения сил трения при малых нагрузках и определения субмикронных величин износа. Описаны методы изучения действующих при фрикционном взаимодействии механизмов изнашивания по морфологии частиц износа и локальных повреждений поверхностей трения. Изложены методы описания их текстуры и формы, позволяющие визуализировать сходство и различие анализируемых объектов. Рассмотрены методы диагностики и оценки текущего состояния узлов трения, основанные на классификации по морфологическим типам повреждений поверхностей и фрагментов их разрушений. Приведен метод оценки параметрической эквивалентности натурных и лабораторных испытаний на трение и износ, позволяющий сравнивать данные, полученные в разных условиях, и устанавливать причину их расхождения. Возможности метода продемонстрированы на примере оценки действующих факторов космического пространства в рамках планируемого эксперимента по изучению трения на Международной космической станции.

 

The processes occurring in the contact of solids differ in their variety, their dependence on the scale of the region under consideration and the values of the acting forces. The study of such processes requires a comprehensive approach to the instrumental and methodological support of research. To establish the mechanisms that take place in nanometer gaps between solids, an instrument for measuring intermolecular and capillary forces has been developed; its design and operating principle have been described. Technical solutions for measuring frictional forces at low loads and measuring submicron wear values are presented. The methods for studying wear mechanisms at friction with terms of the morphology of wear particles and local damage of friction surfaces are described. The methods of diagnostics and estimation of the current state of friction units based on the classification of surface damages and fragments of their fractures by morphological types are considered. A method of estimating the parametric equivalence of full-scale and laboratory tests for friction and wear is given, which opens the possibility of comparing the data obtained under different conditions and establishing the cause of their discrepancy. The capabilities of the method are demonstrated by an example of acting space factors estimation in the framework of the planned experiment on friction study at the International Space Station.

приборыадгезиятрениеизносповерхности трениячастицытрибоиспытаниякосмическая трибологияdevicesadhesionfrictionwearfriction surfacewear particlestribotestingspace tribologyReferencesHandbook of Micro/Nano Tribology / ed. by B. Bhushan. – New York: CRC Press, 2000. – 628 p.Bhushan B. (ed.) Handbook of Micro/Nano Tribology. New York, CRC Press, 2000. 628 p. DOI: 10.1201/9781420050493Дроздов, Ю. Н. Трение и износ в экстремальных условиях / Ю. Н. Дроздов, В. Г. Павлов, В. Н. Пучков. – М.: Машиностроение, 1986. – 224 с.Drozdov Ju. N., Pavlov V. G., Puchkov V. N. Friction and wear under extreme conditions. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1986. 224 p. (in Russian).Myshkin, N. K. Importance of Scale Factor in Tribology / N. K. Myshkin, A. Ya. Grigoriev // BaltTrib’ 2013: VII International Scientific Conference, Kaunas, 14–15 November 2013: Proceedings. – Kaunas: Aleksandras Stulginskis University, 2013. – P. 165–168.Myshkin N. K., Grigoriev A. Ya. Importance of scale factor in tribology. BaltTrib’ 2013: VII International Scientific Conference, Kaunas, 14–15 November 2013: Proceedings. Kaunas, Aleksandras Stulginskis University, 2013, pp. 165–168.Stachowiak, G. W. Characterization and classification of wear particles and surfaces / G. W. Stachowiak, P. Podsiadlo // Wear. – 2001. – Vol. 249, № 3–4. – P. 194–200.Stachowiak G. W., Podsiadlo P. Characterization and classification of wear particles and surfaces. Wear, 2001, vol. 249, no. 3–4, pp. 194–200. DOI: 10.1016/s0043-1648(01)00562-2Overbeek, J. T. Surface force measurement / J. T. Overbeek, M. J. Sparnaay // Proc. of Nederlandse Akademie van Wetenschappen. – 1951. – Vol. 54. – P. 387–396.Overbeek J. T., Sparnaay M. J. Surface force measurement. Proceedings of Nederlandse Akademie van Wetenschappen, 1951, vol. 54, pp. 387–396.Абрикосова, И. И. Прямое измерение молекулярного притяжения в функции расстояния между поверхностями / И. И. Абрикосова, Б. В. Дерягин // Журн. эксперимент. и теорет. физики. – 1951. – Т. 21, № 8. – C. 945–950.Abrikosova I. I., Derjagin B. V. Direct measurements of molecular attraction as a function of distance between surfaces. Zhurnal eksperimental’noi i tekhnicheskoi fiziki = Journal of Experimental and Technical Physics, 1951. vol. 21, no. 8, pp. 945–950 (in Russian).Israelachvili, J. N. Intermolecular and Surface Forces / J. N. Israelachvili. – New York: Acad. Press., 1991. – 348 p.Israelachvili J. N. Intermolecular and surface forces. New York, Acad. Press., 1991. 348 p.Измерение аттракционного взаимодействия технических поверхностей / А. Я. Григорьев [и др.] // Трение и износ. – 2003. – Т. 24, № 4. С. 405–412.Grigoriev A.Ya, Dubravin A. M., Kovalev A.V., Kavaliova I. N., Komkov O. Yu, Myshkin N. K. Measurement of contact adhesion and attraction between the engeeniring surfaces. Journal of Friction and Wear, 2003, vol. 24, no. 4, pp. 51–58.Григорьев, А. Я. Трение мономолекулярных самособирающихся покрытий щеточного типа / А. Я. Григорьев, И. Н. Ковалева, Н. К. Мышкин // Трение и износ. – 2008. – Т. 29, № 6. – С. 596–603.Grigoriev A. Ya., Kovaleva I. N., Myshkin N. K. Friction of brushlike self-assembled monomolecular coatings. Journal of Friction and Wear, 2008, vol. 29, no. 6, p. 434–440. DOI: 10.3103/s1068366608060044Комков, О. Ю. Влияние жидкостного мениска на величину поверхостных сил / О. Ю. Комков // Трение и износ. – 2007. – Т. 28, № 1. – С. 21–32.Komkov O. Yu. Influence of liquid meniscus on surface forces. Journal of Friction and Wear, 2007, vol. 28, no. 1, pp. 19–31. DOI: 10.3103/s1068366607010035Возвратно-поступательный миллитрибометр МТУ-2К7 / А. Я. Григорьев [и др.] // Трение и износ. – 2014. – Т. 35, № 6. – С. 664–669.Grigoriev A. Ya., Gutsev D. M., Zozulya A. P., Kovaliova I. N., Kudritskii V. G, Myshkin N. K., Semenyuk M. S. Reciprocati.ng MTU-2K7 Millitribometer. Journal of Friction and Wear, 2014, vol. 35, no. 6, pp. 455–459. DOI: 10.3103/ s1068366614060063Григорьев, А. Я. Система измерения субмикронных значений линейного износа материалов на базе микро-интерферометра МИИ-4 / А. Я. Григорьев // Материалы, технологии, инструменты. – 2015. – Т. 20, № 1. – С. 90–93.Grigoriev A. Ya. System for measuremen of submicrons values of linear wear of material based on micro-interferometer MII-4. Materialy, tehnologii, instrumenty = Journal of Materials, Technology and Tools, 2015, vol. 20, no. 1, pp. 90–93 (in Russian).Крагельский, И. В. Основы расчетов на трение и износ / И. В. Крагельский, М. Н. Добычин, В. С. Комбалов. – М.: Машиностроение, 1977. – 426 с.Kragel’skii I. V., Dobychin M. N., Kombalov V. S. Fundamentals of friction and wear. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1977. 426 p. (in Russian).Roylance, B. J. Ferrography – then and now/ B. J. Roylance // Tribology International. – 2005. – Vol. 38. – P. 857–862.Roylance B. J. Ferrography – then and now. Tribology International, 2005, vol. 38, pp. 857–862. DOI: 10.1016/j.triboint.2005.03.006Мышкин, Н. К. Морфология: текстура, форма и цвет поверхностей трения и частиц износа в задачах трибо-диагностики / Н. К. Мышкин, А. Я. Григорьев // Трение и износ. – 2008. – Т. 29, № 3. – С. 252–259.Myshkin N. K., Grigoriev A. Ya. Morphology: texture, shape, and color of friction surfaces and wear debris in tribodiagnostics problems. Journal of Friction and Wear, 2008, vol. 29, no. 3, pp. 192–199. DOI: 10.3103/s1068366608030070Эксперимент «Трибокосмос» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.energia.ru/rus/iss/poisk/ poisk_09.html – Дата доступа: 18.10.2017.Experiment «Tribocosmos». Available at: https://www.energia.ru/rus/iss/poisk/poisk_09.html (Аccessed 18 October 2017).Equipments and materials for tribotesting in open space on International Space Lab / N. K. Myshkin [et al.] // Tribology in Industry. – 2011. – Vol. 33, № 1. – P. 43–47.Myshkin N. K., Grigoriev A. Ya., Basiniuk V. L., Mardasevich A. I., Kudritsky V. G., Кavaliova I. N. Equipments and materials for tribotesting in open space on International Space Lab. Tribology in Industry, 2011, vol. 33, no. 1, pp. 43–47.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.