Введение
Глава 1 Обзор литературы и постановка задачи
1.1 Введение 10
1.2 Виды трения скольжения 12
1.3 Современные аспекты износостойкости полимерных композитов 13
1.4 Влияние наполнителя и особенностей технологического процесса изготовления композитов на надмолекулярную структуру полимерной матрицы 17
1.5 Роль пленок переноса в повышении износостойкости полимерных композитов 21
1.6 Распределение контактной нагрузки между структурными составляющими композита 25
1.7 Физическое и математическое моделирование
трибопроцессов 28
1.8 Заключение и постановка задачи 33
Глава 2. Методы и техника проведения экспериментальных исследований
2.1 Введение 36
2.2 Объекты исследований 37
2.3 Выбор режима трения 41
2.4 Испытания материалов на прочность при растяжении 42
2.5 Экспериментальная установка для исследования износа материалов 43
2.6 Исследование температуры в зоне трения 47
2.7 Метод ускоренных испытаний на износ 48
2.8 Комплекс для изучения акустической эмиссии (АЭ) 49
2.9 Измерительный комплекс для морфологического анализа частиц износа «Видеолаб 2.2»
2.9.1 Краткое описание комплекса 52
2.9.2 Работа с меню системы «Видеолаб 2.2» 53
2.9.3 Анализ морфологических характеристик частиц износа 54
2.10 Заключение 55
Глава 3. Применение акустической эмиссии в трибологических исследованиях полимерных композитов
3.1 Введение 57
3.2. Акустическая эмиссия при трении 58
3.3 Особенности акустической эмиссии при трении полимеров 61
3.4 Применение метода акустической эмиссии для оценки изнашивания полимерных композитов по величине среднейэнергии сигналов АЭ
3.5 Способ непрерывного контроля износа фрикционной пары, основанный на корреляционном анализе среднеквадратичного отклонения последовательности амплитуд сигналов АЭ 72
3.6 Диагностика износа с применением дискретного преобразования Фурье к сложным автокорреляционным функциям сигналов АЭ 78
3.7 Заключение и выводы по главе 83
Глава 4. Эмпирический закон изнашивания
4.1 Введение 85.
4.2 Анализ экспериментальных данных триботехнических испытаний полимерных и композиционных материалов,
приведенных в литературных источниках 85
4.3 Обоснование необходимости выбора многофакторной универсальной функции, связывающей износ материала с внешними условиями на примере исследования износа углеродных антифрикционных материалов 90
4.4 Обоснование с позиции неравновесной термодинамики наличия участка обратной зависимости коэффициента износа от совместной нагрузки 97
4.5 Температурные явления в зоне трибоконтакта 102
4.6 Математическое выражение эмпирического закона изнашивания 104
4.7 Анализ механизмов изнашивания с применением эмпирического закона изнашивания 109
4.8 Заключение и выводы по главе 111
Глава 5. Физическая модель износа полимерных композитов со случайным распределением дисперсного наполнителя
5.1. Введение 115
5.2. Общие вопросы влияния дисперсных наполнителей.
5.2.1 Распределение контактного давления на поверхности композита, наполненного короткими волокнами 116
5.2.2 Распределение контактного давления в композите, наполненном дисперсными частицами 122
5.3. Влияние процесса направленной агрегации дисперсных частиц на триботехнические характеристики полимерных композитов
5.3.1 Физическая модель композитов с учетом направленной агрегации дисперсных частиц наполнителя 126
5.3.2 Влияние агрегации дисперсных частиц на распределение контактного давления между матрицей и наполнителем 130
5.3.3 Сводная таблица параметров, определяющих нагруженность матрицы, при случайном распределении дисперсного наполнителя 133
5.3.4 Определение доли немодифицированного полимера в композите при наличии сорбирования на границе полимер - нанонаполнитель 134
5.4 Экспериментальная проверка разработанной физической модели композитов, учитывающей направленную агрегацию дисперсных частиц наполнителя..
5.4.1 Условия проведения экспериментальных исследований 136
5.4.2 Определение объемной концентрации наполнителя по заданной величине его массовой концентрации 138
5.4.3 Определение величины нагруженности матрицы композита по размерам частиц износа 139
5.5 Уравнение для определения относительной интенсивности линейного изнашивания композита по отношению к матрицекак физическая модель относительного износа композита 140
5.6 Анализ применимости нагруженности матрицы в качестве структурного параметра физической модели износа композита со случайным распределением дисперсного наполнителя 144
5.7 Заключение и выводы по главе 150
Глава 6. Физическая модель износа полимерных композитов с пространственной структурой дисперсного наполнителя
6.1. Введение 155
6.2. Особенности композитов с однослойной пространственной структурой дисперсного наполнителя 157
6.3 Физическая модель композитов триботехнического назначения на основе полимеров с однослойной пространственной структурой дисперсного наполнителя.
6.3.1 Распределение контактного давления в композите с однослойной пространственной структурой наполнителя 163
6.3.2 Расчет нагруженности матрицы на примере модельного композита 167
6.4 Экспериментальная проверка физической модели композитов, с однослойной пространственной структурой наполнителя.
6.4.1 Оценка величины сопротивления деформированию дисперсной среды по результатам сравнительного анализа частиц износа на примере композита Ф4К15М5 168
6.4.2 Условия проведения экспериментальных исследований 169
6.5 Зависимость величины нагруженности матрицы от концентрации и размера частиц наполнителя 172
6.6 Физическая модель нанокомпозитов триботехнического назначения на основе полимеров с многослойной пространственной структурой дисперсного наполнителя
6.6.1 Распределение контактного давления в композите с многослойной пространственной структурой наполнителя 176
6.6.2 Определение масштабного эффекта и постоянной числа слоев для многослойной структуры нанонаполнителя 181
6.7 Сводная таблица параметров, определяющих нагруженность матрицы, для случая распределения дисперсного наполнителя в виде пространственной структуры 183
6.8 Анализ применимости нагруженности матрицы в качестве структурного параметра физической модели износа композита с пространственной структурой наполнителя 184
6.8 Заключение и выводы по главе 187
Глава 7. Применение эмпирического закона изнашивания для прогнозирования износа полимерных композитов
7.1 Введение 192
7.2 Способ определения допускаемой совместной нагрузки при трении 193
7.3. Анализ вклада составляющих изнашивания в общий износ материалов 197
7.4 Примеры представления справочной информации триботехнических параметров материалов на основе эмпирического закона изнашивания..
7.4.1 Допускаемые величины контактных давлений и скоростей скольжения 205
7.4.2 Интенсивность линейного изнашивания в диапазонах контактных давлений или скоростей скольжения 209
7.4.3 Номограммы для определения триботехнических характеристик материалов 215
7.5 Определение нормативного ресурса узла трения 218
7.6 Приложение эмпирического закона изнашивания к вопросам разработки композитов 221
7.7. Заключение и выводы по главе 230
Заключение 234
Литература
