Розробка полімерних композитних матеріалів для вузлів тертя транспортерного обладнання
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.334018Ключові слова:
шнековий транспортер, сухе тертя, композит, графітонаповнений поліамід, антифрикційна плівка, зношуванняАнотація
Об’єктом дослідження є матеріали з підвищеними трибологічними властивостями для деталей вузлів тертя транспортерного обладнання, які вступають у фрикційну взаємодію.
Одним з найбільш проблемних місць є забезпечення зносостійкості вузлів тертя транспортерного обладнання, зокрема у режимі тертя без змащування. Перспективним є застосування полімерних композитних матеріалів (ПКМ) триботехнічного призначення на основі ароматичного поліаміду.
В ході дослідження використовувалися модифіковані графітовмісні системи на основі ароматичних поліамідів, наповнених графітами, що мають різну дисперсність, а також у різній масовій концентрації.
Отримано полімерні композити на основі ароматичного поліаміду, модифікованого кремнійорганічною рідиною та наповненого графітами різної природи та морфології. Встановлена залежність антифрикційних властивостей полімерних композицій від вмісту наповнювача та марок графіту.
В умовах сухого тертя покращення антифрикційних властивостей досягається за рахунок наповнення ароматичного поліаміду графітом у ефективній концентрації 15–20%, за якої утворюється стійка антифрикційна плівка на контртілі, яка виконує роль твердого мастила. При цьому коефіцієнт тертя та інтенсивність лінійного зношування матеріалу низькі – 0,1 ÷ 0,15 та 0,5 ÷ 1 × 10–9 м/м, відповідно. Характерним є той факт, що у процесі тертя зношується графітовий матеріал та критично не зношується метал. Встановлено, що надмірна кількість наповнювача (> 20%) призводить до крихкості композиції, що є важливим конструктивним обмеженням.
Завдяки цьому забезпечується можливість застосування отриманого матеріалу для вузлів тертя в умовах сухого тертя без змащування, що обґрунтовує значну корисність та екологічність, оскільки усувається необхідність використання та утилізації мастила. У порівнянні з аналогічними відомими матеріалами, такими як бронза, це забезпечує особливі переваги.
Посилання
- Woodcock, C. R., Mason, J. S. (2012). Screw conveying. Bulk Solids Handling. Dordrecht: Springer, 335–357. https://doi.org/10.1007/978-94-009-2635-6_10
- McGlinchey, D. (Ed.) (2008). Bulk Solids Handling. Wiley-Blackwell, 304. https://doi.org/10.1002/9781444305449
- Zapletnikov, I. M., Myronchuk, V. H., Kudriavtsev, V. M. (2020). Ekspluatatsiia i obsluhovuvannia tekhnolohichnoho obladnannia kharchovykh vyrobnytstv. Kyiv: Tsentr uchbovoi literatury, 344.
- Dykha, O. V. (2013). Rozrakhunky vuzliv tertia mashyn. Khmelnytskyi: KhNU, 175.
- Avanesiantc, A. G. (2010). Transportiruiushchie mashiny nepreryvnogo deistviia. Odesa, 177.
- Trigo‐López, M., García, J. M., Ruiz, J. A. R., García, F. C., Ferrer, R. (2018). Aromatic Polyamides. Encyclopedia of Polymer Science and Technology. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 1–51. https://doi.org/10.1002/0471440264.pst249.pub2
- Kabat, O., Sytar, V., Derkach, O., Sukhyy, K. (2021). Polymeric Composite Materials of Tribotechnical Purpose with a High Level of Physical, Mechanical and Thermal Properties. Chemistry & Chemical Technology, 15 (4), 543–550. https://doi.org/10.23939/chcht15.04.543
- Kabat, O., Bannyk, N., Voronyi, O. (2025). Polymer Composite Materials of Special Purpose for the Aerospace and Rocket Industry. Science and Innovation, 21 (1), 95–103. https://doi.org/10.15407/scine21.01.095
- Aulin, V., Rogovskii, I., Lyashuk, O., Tykhyi, A., Kuzyk, A., Dvornyk, A. et al. (2024). Revealing patterns of change in the tribological efficiency of composite materials for machine parts based on phenylone and polyamide reinforced with arimide-t and fullerene. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (12 (129)), 6–18. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.304719
- Kabat, O., Girin, O., Heti, K. (2023). Polymer composites based on aromatic polyamide and fillers of spherical and layered structure for friction units of high-performance equipment. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications, 237 (11), 2269–2276. https://doi.org/10.1177/14644207231176796
- Kurta, S. A. (2012). Napovniuvachi – syntez, vlastyvosti ta vykorystannia. Ivano‑Frankivsk: Vydavnytstvo Prykarpatskoho natsionalnoho universytetu imeni Vasylia Stefanyka, 302.
- Kim, Y.-H., Kumar, S., Li, X., Kim, S.-Y., Shin, D.-H. (2025). Temperature-dependent mechanical properties and material modifications of carbon fiber composites for optimized structures in high-end industrial applications. Composites Part B: Engineering, 303, 112602. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2025.112602
- Shan, Z., Jia, X., Wang, D., Yang, J., Wang, Z., Song, H. (2025). Nanocellulose domain-limit fluorinated graphite to achieve efficient lubrication of engineered steel surfaces. Sustainable Materials and Technologies, 45. https://doi.org/10.1016/j.susmat.2025.e01445
- Yu, S., Zhu, C., Wu, H., Yao, L., Mahapatra, M., Xu, Y. (2025). Graphite-Enhanced PTFE/PEEK composite coating for improved friction and wear resistance. Applied Surface Science, 700. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2025.163214
- Gong, L., Wu, H., Wang, X., Li, L., Zhang, H., Zeng, S. et al. (2025). Friction and wear properties of graphite/SiC composites built by SLS. Tribology International, 206. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2025.110589
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Volodymyr Sytar, Dmytro Kozyrko, Oleh Kabat, Andriy Nazarenko
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.
