Отправить статью по E-mail Исследование структуры и свойств фрикционного композиционного материала на основе железной матрицы
- Авторы: Афанасьева А.А.1, Башков О.В.1, Фадеев В.С.2
-
Учреждения:
- Комсомольский-на-Амуре государственный университет, Комсомольск-на-Амуре
- ООО «ИНФОТЕХ», Москва
- Выпуск: № 4 (2022)
- Страницы: 18-29
- Раздел: Статьи
- URL: https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/805
- DOI: https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-4-18-29
- ID: 805
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Непрерывный рост скорости движения и грузонапряженности железнодорожного транспорта, работающего в широком диапазоне климатических зон Российской Федерации, создает потребность в разработке новых фрикционных материалов, обладающих повышенными эксплуатационными свойствами, способных обеспечить высокую надежность функционирования стрелочных электроприводов. В работе представлены результаты исследования микроструктуры, физико-механических и эксплуатационных свойств нового материала фрикционных вставок на основе железной матрицы для муфт стрелочного привода. В состав нового материала входят такие компоненты, как Fe, Cu, BaSO4, SiO2, C, Zn. Предложена методика выбора материалов с заданными эксплуатационными свойствами на основе результатов проведенных исследований с использованием факторного планирования эксперимента. С этой целью проведены исследования и установлена связь между значениями показателей микроструктуры, физико-механических и эксплуатационных свойств материалов с различным количественным составом компонентов. Был предложен параметр «плотность границ зерен» как показатель диссипативных свойств материала, обоснована возможность его использования в качестве структурного параметра оценки эксплуатационных свойств фрикционного материала. Для оценки эксплуатационных свойств фрикционного материала, определяющих возможность его применения в составе фрикционных муфт стрелочного электропривода, был также предложен новый параметр – период стойкости t. Еще одним эксплуатационным свойством являлась девиация значений коэффициента трения Dƒ в диапазоне значений прижимных усилий стрелочного электропривода. По результатам стендовых испытаний нового фрикционного материала в составе фрикционной муфты стрелочного электропривода выявлена большая стойкость материала к износу и возможность его использования в тяжелых климатических условиях. Предложенная методика испытаний позволяет выполнять прогнозирование эксплуатационных свойств новых материалов еще на стадии изучения микроструктуры на основании полученных зависимостей, что позволяет существенно сузить круг поиска.
Об авторах
Анна Алексеевна Афанасьева
Комсомольский-на-Амуре государственный университет, Комсомольск-на-Амуре
Автор, ответственный за переписку.
Email: ani.afanasjeva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8647-3770
инженер ЦКП «Новые материалы и технологии»
РоссияОлег Викторович Башков
Комсомольский-на-Амуре государственный университет, Комсомольск-на-Амуре
Email: bashkov@knastu.ru
ORCID iD: 0000-0002-3910-9797
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Материаловедение и технология новых материалов»
РоссияВалерий Сергеевич Фадеев
ООО «ИНФОТЕХ», Москва
Email: infotech.mos@gmail.com
доктор технических наук, профессор, генеральный директор
РоссияСписок литературы
- Бернацкий В.В., Макаренко Н.Н. Современные фрикционные материалы и их применение в тормозных системах автотранспортных средств // Журнал автомобильных инженеров. 2019. № 4. С. 32–37. EDN: VHRZYP.
- Шишкарев М.П. К вопросу о нагрузках в адаптивных фрикционных муфтах при срабатывании // Инновационные подходы в отраслях и сферах. 2021. Т. 6. № 2. С. 219–229. EDN: UTYVEG.
- Нилов А.С., Кулик В.И., Гаршин А.П. Анализ фрикционных материалов и технологий изготовления тормозных колодок для высоконагруженных тормозных систем с дисками из керамического композиционного материала // Новые огнеупоры. 2015. № 7. С. 57–68. EDN: VILHQB.
- Kryachek V.M. Friction composites: Traditions and new solutions (review). I. Powder materials // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2004. Vol. 43. № 11-12. P. 581–592. doi: 10.1007/s11106-005-0025-2.
- Густов Ю.А., Воронина И.В. Прогнозирование триботехнических показателей фрикционных дисковых предохранительных муфт по коэффициенту трения // Приводы и компоненты машин. 2019. № 3-4. С. 20–23. EDN: CCKPTZ.
- Войтенко В.А. Моделирование тепловых процессов и процессов изнашивания фрикционной муфты нового типа для машиностроения // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2021. Т. 23. № 4. С. 93–101. EDN: DGWSOC.
- Шишкарев М.П. Нагрузочная способность адаптивных фрикционных муфт при повышенном значении коэффициента трения // Инновационные подходы в отраслях и сферах. 2020. Т. 5. № 8. С. 8–16. EDN: ROXNBU.
- Лешок А.В., Ильющенко А.Ф., Роговой А.Н., Лазарчик М.В. Спечённый порошковый фрикционный материал для фрикционных дисков муфты редуктора стрелочного электропривода: патент на изобретение РФ № 2757880, 2021. 3 с. EDN: WJOLFM.
- Елагина О.Ю., Комадынко А.С., Полещук Е.Д., Pejakovic V., Drangai L. Перспективы применения покрытия из нитрида титана для контактных поверхностей фрикционных муфт // Трение и износ. 2020. Т. 41. № 1. С. 36–42. EDN: UDJLLT.
- Фадеев В.С., Штанов О.В., Паладин Н.М., Конаков А.В., Гайнаншин Н.Г., Афанасьев А.А. Диск фрикционной муфты стрелочного привода типа СП: патент на полезную модель РФ № 181227, 2018. 3 с. EDN: TKYAVV.
- Башков О.В., Афанасьева А.А. Исследование структуры и фрикционных свойств нового композиционного фрикционного материала // Морские интеллектуальные технологии. 2021. Т. 1. № 4-1. С. 59–65. doi: 10.37220/MIT.2021.54.4.032.
- Ким В.А., Афанасьева А.А. Особенности структуры и свойств фрикционного композиционного материала // Технология машиностроения. 2019. № 11. С. 5–11. EDN: LYMUXK.
- Фадеев В.С., Штанов О.В., Паладин Н.М., Конаков А.В., Афанасьева А.А. Фрикционный элемент для фрикционной муфты стрелочного электропривода: патент на полезную модель РФ № 176377, 2018. 3 с. EDN: KTZDSX.
- Ильющенко А.Ф., Дмитрович А.А., Лешок А.В. Спечённые металлокерамические фрикционные композиционные материалы и изделия // Известия национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук. 2011. № 2. С. 10–17. EDN: XVSSSB.
- Kim V.A., Afanaseva A.A., Samar E.V., Belova I.V. Study of nonequilibrium structures by the method of multifractal parametrization // Lecture Notes in Networks and Systems. 2021. Vol. 200. P. 467–474. doi: 10.1007/978-3-030-69421-0_50.
- Хрущев М.М., Бабичев М.А. Исследование изнашивания металлов. М.: Наука, 1960. 351 с.
- Cherney O.T., Skachkova E.G., Permovskiy A.A., Smirnova Zh.V., Kutepova L.I. Factors affecting the tribotechnical properties of sintered materials // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1111. Article number 012015. doi: 10.1088/1757-899X/1111/1/012015.
- Горячева И.Г. Механика фрикционного взаимодействия. М.: Наука, 2001. 478 с.
- Ким В.А., Фадеев В.С., Афанасьева А.А. Исследование состава, структуры и свойств нового композиционного фрикционного материала // Учёные записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2019. Т. 1. № 4. С. 62–68. EDN: YANQKR.
- Гемуев Ш.И., Гемуев И.И. Технология производства и трибологические характеристики полученных фрикционных композиционных материалов // Полимерные материалы и технологии. 2016. Т. 2. № 3. С. 76–78. EDN: WMQYSH.
- Поверхностные слои и внутренние границы раздела в гетерогенных материалах / под ред. В.Е. Панина. Новосибирск: СО РАН, 2006. 520 с.
- Смирнов Н.И., Прожега М.В., Смирнов Н.Н. Исследование влияния работоспособности фрикционной муфты на эксплуатационные характеристики стрелочного электропривода // Трение и износ. 2016. Т. 37. № 4. С. 460–465. EDN: WMDXOP.
Дополнительные файлы
