ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА ПРИ ТРЕНИИ В СРЕДЕ РАЗЛИЧНЫХ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ

Е. С. Колесова, О. В. Гоголева, П. Н. Петрова, Ф. Ф. Протопопов

Аннотация


Проведены триботехнические испытания образцов сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) в среде различных смазочных масел. При трении сверхвысокомолекулярного полиэтилена в различных маслах зарегистрировано существенное снижение температуры в 2,5-3,0 раза в зоне контакта металлополимерной трибосистемы по сравнению с трением без смазки. Установлено, что использование трансмиссионного масла в качестве смазочной среды при трении способствует формированию более прочного граничного слоя, предохраняющего материал от изнашивания. Проведены ускоренные испытания СВМПЭ при трении в среде трансмиссионного масла марки Siboil TAD-17u при скорости скольжения вала 1 м/с в зависимости от прилагаемой нагрузки. Установлено, что начиная с нагрузки выше 1100 Н образец СВМПЭ начинает терять форму вследствие развития процессов пластической деформации, а при нагрузке 1200 Н регистрируется значительное формоизменение образца, что и принято в данных исследованиях за критическое, а за предельный нагрузочно-скоростной режим взят предыдущий за этим режим трения, при котором сохраняется вид износа, характерный для обычных условий эксплуатации. Установлено, что СВМПЭ работоспособен в узлах трения в среде трансмиссионного масла при P·V, не превышающем 1000 Н·м/с. Таким образом, трение в среде жидкой смазки марки Siboil TAD-17u повышает нагрузочную способность СВМПЭ в 3,0-4,0 раза по сравнению с режимом сухого трения. Полученные данные позволят сформулировать рекомендации по практическому применению сверхвысокомолекулярного полиэтилена в различных смазываемых трибоузлах, где используются полимерные подшипники скольжения.

Ключевые слова


сверхвысокомолекулярный полиэтилен;антифрикционные материалы;площадь дорожки трения;смазочная среда;трансмиссионное масло;нагрузочно-скоростной режим;коэффициент трения;

Полный текст:

PDF

Литература


Hu Z.S., Dong J.X., Chen G.X. Study on Antiwear and Reducing Friction Additive of Nanometer Ferric Oxide // Tribology International. 1998. Vol. 31. Issue 7. P. 355-360. DOI: 10.1016/S0301-679X(98)00042-5.

Краснов А.П., Мить В.А., Афоничева О.В., Саид-Галиев Э.Е., Николаев А.Ю., Васильков А.Ю., Подшибихин В.Л., Наумкин А.Ю., Волков И.О. Трение нанокомпозитов серебросодержащего сверхвысокомолекулярного полиэтилена // Вопросы материаловедения. 2009. № 1 (57). С. 161-169.

Чурилов Г.Н., Внукова Н.Г., Селютин Г.Е., Осипова И.В. Получение и исследование композита на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и WO3 // Физика твердого тела. 2009. Т. 51. № 4. С. 813-814.

Охлопкова А.А., Гоголева О.В., Шиц Е.Ю. ПКМ триботехнического назначения на основе СВМПЭ и ультрадисперсных соединений // Трение и износ. 2004. Т. 25. № 2. С. 202-206.

Селютин Г.Е., Гаврилов Ю.Ю., Воскресенская Е.Н., Захаров В.А., Никитин В.Е., Полубояров В.А. Композиционные материалы на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена: свойства, перспективы использования // Химия в интересах устойчивого развития. 2010. Т. 18. № 3. С. 375-388.

Panin S.V, Wannasri S., Pouvadin T. Increasing Tribotechnical Properties of UHMW-PE Based Composite Materials with Nanomodificators by Mechanical and Chemical Modification and Surface Irradiation // Fundamental Bases of Mechanochemical Technologies: Materials of III International Conference. Novosibirsk, Russia. 2009. P. 58.

Полубояров В.А., Селютин Г.Е., Коротаева З.А., Гаврилов Ю.Ю. Возможности метода механохимических воздействий для приготовления нанодисперсий и модифицирования ими полимеров, металлов, а также для создания керамических материалов // Перспективные материалы. 2008. № S6-2. С. 86-90.

Пат. 2296139 РФ, МПК C 08 J 5/16. Антифрикционная полимерная композиция / А.А. Охлопкова, Е.Ю. Шиц, О.В. Гоголева. 2004114691/04, Заявлено 14.05.2004; Опубл. 27.03.2007. Бюл. 9.

Панин С.В., Корниенко Л.А., Ваннасри С., Пирияон С., Пувадин Т., Иванова Л.Р., Шилько С.В., Сергеев В. Влияние механической активации, ионной имплантации и типа наполнителей на формирование пленки переноса при трибосопряжении композитов на основе СВМПЭ // Механика композитных материалов. 2011. T. 47. № 5. С. 727-738.

Costa L., Bracco P., Brach del Prever E., Luda M.P., Trossarelli L. Analyses of Products Diffused into UHMWPE Prosthetic Components in Vivo // Biomaterials. 2001. Vol. 22. Issue 4. P. 307-315. DOI: 10.1016/S01429612(00)00182-4.

Panin S.V., Kornienko L.A, Ivanova L.R. Design of Polymeric UHMWPE-Based Composite with Increased Tribotechnical Properties by Mechanical Activation, Ion Implantation, Chemical Modification and Nanofiller Enforc ement // Heterogeneous Material Mechanics (ICHMM-2011): Materials of 3rd International Conference. Shanghai, China. 2011. P. 612-615.

Панин С.В., Корниенко Л.А., Пирияон С., Иванова Л.Р., Шилько С.В., Плескачевский Ю.М., Орлов В.М. Антифрикционные нанокомпозиты на основе химически модифицированного СВМПЭ. Часть 2. Влияние нанонаполнителей на механические и триботехнические свойства химически модифицированного СВМПЭ // Трение и износ. 2011. Т. 32. № 4. С. 355-361.

Андреева И.Н., Веселовская Е.В., Наливайко Е.И. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности. Л.: Химия, 1982. 77 с.

Пат. 2526223 РФ, МПК G 01 N 3/56. Способ оценки износостойкости полимерных композиционных материалов / А.И. Герасимов, О.В. Гоголева, Н.Р. Адамов. 2012154638/28, Заявлено 17.12.2012; Опубл. 20.08.2014. Бюл. 23.

Гоголева О.В., Петрова П.Н., Колесова Е.С. Исследование триботехнических свойств композитов на основе СВМПЭ, в том числе при трении в среде различных смазочных масел // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 13. № 5. C. 517-524. DOI: 10.17516/1999-494X0243.

Машков Ю.К., Малий О.В. Трибофизика конструкционных материалов. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2017. 176 с. Учеб. пособие

Гаркунов Д.Н. Триботехника: Износ и безызносность. М.: Машиностроение, 2001. 614 с. Учеб. вузов

Машков Ю.К. Трибофизика металлов и полимеров. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. 240 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2021-4-97-106

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2021 Е. С. Колесова, О. В. Гоголева, П. Н. Петрова, Ф. Ф. Протопопов

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

© 2021 УГНТУ.
Все права защищены.