Розробка реологічної моделі релаксації напружень в структурі мастильної плівки на поверхнях тертя з фулереновими добавками

Автор(и)

  • Андрій Григорович Кравцов Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, Україна https://orcid.org/0000-0003-3103-6594
  • Анастасія Анатоліївна Суска Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, Україна https://orcid.org/0000-0002-7465-1776
  • Аблятіф Шевкетович Бєкіров Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба, Україна https://orcid.org/0000-0002-6376-1072
  • Дмитро Артурович Левкін Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, Україна https://orcid.org/0000-0002-1980-4426

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.235468

Ключові слова:

трибосистема, фулеренові композиції, динамічна в'язкість, структурна в'язкість, кластери, міцели, реологічна модель, релаксація напружень, змащувальна плівка, мастильні матеріали

Анотація

Розроблено реологічну модель релаксації напружень в тонкій мастильної плівці, яка сформована на поверхні тертя під дією силового поля поверхні тертя при наявності фулеренових композицій в змащувальному матеріалі. Аналіз моделі дозволив встановити, що наявність пружних або в`язких властивостей у поверхневих структур залежить від співвідношення двох параметрів. Це час релаксації напружень в структурі на плямах фактичного контакту і час дії напружень на даних плямах, яке названо часом життя фактичної плями контакту.Показано, що збільшення швидкості ковзання зменшує час релаксації напружень в поверхневій структурі. Це пов'язано з руйнуванням агрегатів в структурі гелю і появою обертальних рухів окремих блоків – флоків. Збільшення навантаження на трибосистему значно збільшує значення часу релаксації. Це пов'язано з видавлюванням в'язкої складової зі структури поверхневої плівки. Встановлено, якщо час релаксації перевищує час дії напружень на плямах фактичного контакту, то структура поверхневої плівки поводиться як пружне тверде тіло. І навпаки, якщо час релаксації стає меншим, ніж час дії напружень, плівка поводиться як в'язке середовище.Теоретичним шляхом показано, що в діапазоні швидкостей ковзання і навантажень, коли плівка поводиться як пружне тверде тіло, зниження напружень на плямах фактичного контакту не перевищує значень 1,1–22,8 %. Таке явище забезпечує несучу здатність плівки. Розробка моделі дозволить моделювати пружні і в'язкі властивості «зшитих» структур і обґрунтовувати раціональні концентрації добавок до мастильних матеріалів, а також діапазони їх застосування

Біографії авторів

Андрій Григорович Кравцов, Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра «Транспортних технологій і логістики»

Анастасія Анатоліївна Суска, Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка

Доктор економічних наук, доцент, завідувач кафедри

Кафедра «Деревооброблювальних технологій та системотехніки лісового комплексу»

Аблятіф Шевкетович Бєкіров, Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба

Кандидат технічних наук

Кафедра «Інженерно-авіаційного забезпечення»

Дмитро Артурович Левкін, Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра «Вищої математики»

Посилання

  1. Aulin, V., Hrynkiv, A., Lysenko, S., Lyashuk, O., Zamota, T., Holub, D. (2019). Studying the tribological properties of mated materials C61900 - A48-25BC1.25BNo. 25 in composite oils containing geomodifiers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (12 (101)), 38–47. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.179900
  2. Aulin, V., Lysenko, S., Lyashuk, O., Hrinkiv, A., Velykodnyi, D., Vovk, Y. et. al. (2019). Wear Resistance Increase of Samples Tribomating in Oil Composite with Geo Modifier КGМF-1. Tribology in Industry, 41 (2), 156–165. doi: https://doi.org/10.24874/ti.2019.41.02.02
  3. Singh, A., Chauhan, P., Mamatha, T. G. (2020). A review on tribological performance of lubricants with nanoparticles additives. Materials Today: Proceedings, 25, 586–591. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.07.245
  4. Mungse, H. P., Khatri, O. P. (2014). Chemically Functionalized Reduced Graphene Oxide as a Novel Material for Reduction of Friction and Wear. The Journal of Physical Chemistry C, 118 (26), 14394–14402. doi: https://doi.org/10.1021/jp5033614
  5. Shahnazar, S., Bagheri, S., Abd Hamid, S. B. (2016). Enhancing lubricant properties by nanoparticle additives. International Journal of Hydrogen Energy, 41 (4), 3153–3170. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.12.040
  6. Ali, I., Basheer, A. A., Kucherova, A., Memetov, N., Pasko, T., Ovchinnikov, K. et. al. (2019). Advances in carbon nanomaterials as lubricants modifiers. Journal of Molecular Liquids, 279, 251–266. doi: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.01.113
  7. Yao, Y., Wang, X., Guo, J., Yang, X., Xu, B. (2008). Tribological property of onion-like fullerenes as lubricant additive. Materials Letters, 62 (16), 2524–2527. doi: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2007.12.056
  8. Rapoport, L., Feldman, Y., Homyonfer, M., Cohen, H., Sloan, J., Hutchison, J. L., Tenne, R. (1999). Inorganic fullerene-like material as additives to lubricants: structure–function relationship. Wear, 225-229, 975–982. doi: https://doi.org/10.1016/s0043-1648(99)00040-x
  9. Yunusov, F. A., Breki, A. D., Vasilyeva, E. S., Tolochko, O. V. (2020). The influence of nano additives on tribological properties of lubricant oil. Materials Today: Proceedings, 30, 632–634. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.01.447
  10. Li, X., Xu, X., Zhou, Y., Lee, K.-R., Wang, A. (2019). Insights into friction dependence of carbon nanoparticles as oil-based lubricant additive at amorphous carbon interface. Carbon, 150, 465–474. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.05.050
  11. Lee, K., Hwang, Y., Cheong, S., Kwon, L., Kim, S., Lee, J. (2009). Performance evaluation of nano-lubricants of fullerene nanoparticles in refrigeration mineral oil. Current Applied Physics, 9 (2), e128–e131. doi: https://doi.org/10.1016/j.cap.2008.12.054
  12. Xing, M., Wang, R., Yu, J. (2014). Application of fullerene C60 nano-oil for performance enhancement of domestic refrigerator compressors. International Journal of Refrigeration, 40, 398–403. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2013.12.004
  13. Lee, J., Cho, S., Hwang, Y., Cho, H.-J., Lee, C., Choi, Y. et. al. (2009). Application of fullerene-added nano-oil for lubrication enhancement in friction surfaces. Tribology International, 42 (3), 440–447. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2008.08.003
  14. Shahmohamadi, H., Rahmani, R., Rahnejat, H., Garner, C. P., Balodimos, N. (2017). Thermohydrodynamics of lubricant flow with carbon nanoparticles in tribological contacts. Tribology International, 113, 50–57. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2016.12.048
  15. Vojtov, V. A., Kravtsov, A. G., Tsymbal, B. M. (2020). Evaluation of Tribotechnical Characteristics for Tribosystems in the Presence of Fullerenes in the Lubricant. Journal of Friction and Wear, 41 (6), 521–525. doi: https://doi.org/10.3103/s1068366620060197
  16. Kravtcov, A., Gradiskiy, Y., Tsymbal, B., Borak, K. (2021). Simulation of the oil film thickness on a friction surface in the presence of fullerene compositions in the lubricant. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1021, 012040. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/1021/1/012040
  17. Kravtsov, А. G. (2018). Development of macroreological model of strain relaxation in lubricating film on friction surface in the presence of fullerenes. Problemy trybolohiyi, 4, 36–40.
  18. Dykha, A., Makovkin, O. (2019). Physical basis of contact mechanics of surfaces. Journal of Physics: Conference Series, 1172, 012003. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1172/1/012003
  19. Dykha, A., Marchenko, D., Artyukh, V., Zubiekhina-Khaiiat, O., Kurepin, V. (2018). Study and development of the technology for hardening rope blocks by reeling. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (92)), 22–32. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.126196
  20. Vojtov, V. A., Zaharchenko, M. B. (2015). Modeling of processes of friction and wear in tribosystems in the conditions boundary lubrication. Part 1. Calculating the speed of dissipation in tribosystem. Problems of Tribology, 1, 49–57.
  21. Kravtsov, A. (2021). Investigation of the structural viscosity of oil films on the friction surface with fullerene compositions. Problems of Tribology, 99 (1), 13–19. doi: https://doi.org/10.31891/2079-1372-2021-96-1-13-19

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-07-01

Як цитувати

Кравцов, А. Г., Суска, А. А., Бєкіров, А. Ш., & Левкін, Д. А. (2021). Розробка реологічної моделі релаксації напружень в структурі мастильної плівки на поверхнях тертя з фулереновими добавками. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(7 (111), 93–99. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.235468

Номер

Том 3 № 7 (111) (2021): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Andrii Kravtsov, Anastasiia Suska, Abliatif Biekirov, Dmytro Levkin

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.