izvestswsuИзвестия Юго-Западного государственного университетаProceedings of the Southwest State University2223-15602686-6757ЮЗГУ10.21869/2223-1560-2021-25-1-25-37izvestswsu-865Research ArticleМашиностроение и машиноведениеMechanical engineering and machine scienceМодель изнашивания трущихся шероховатых поверхностейWear Model of Sliding Rough SurfacesГорленкоА. О.GorlenkoA. O.

Горленко Александр Олегович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры автомобильного транспорта, SPIN-код: 4377­4421, Author ID: 175172

бул. 50 лет Октября 7, г. Брянск 241035

Alexander О. Gorlenko, Dr. of Sci. (Engineering), Professor, Professor of the Department of Road Transport, SPIN­код: 4377­4421,  Author ID: 175172

bul. 50 Let Oktyabrya 7, Bryansk 241035

bugi12@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3862-8624АгеевЕ. В.AgeevE. V.

Агеев Евгений Викторович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии материалов и транспорта

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Evgeny V. Ageev, Dr. of Sci. (Engineering), Professor, Professor of Materials Technology and Transport Department

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040

Брянский государственный технический университетBryansk State Technical UniversityЮго­-Западный государственный университетSouthwest State University2021280520212512537Copyright © Горленко А.О., Агеев Е.В., 20212021Горленко А.О., Агеев Е.В.Gorlenko A.O., Ageev E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/865Цель исследования

Цель исследования. Разработать модель изнашивания, учитывающую параметры качества поверхностного слоя и условия трения, которая позволит путем управляемого технологического воздействия обеспечить требуемую интенсивности изнашивания поверхностей трения.

Методы

Методы. Требуемую интенсивность изнашивания поверхностей трения позволяет обеспечить электромеханическая обработка (ЭМО), в частности проводимая на отделочно-упрочняющих режимах. Повышение износостойкости, предела выносливости и других эксплуатационных свойств, а вместе с тем изменение физико-механических и геометрических показателей поверхностного слоя деталей достигается сочетанием на поверхности обрабатываемой детали термического и силового воздействий. Для достижения этого эффекта разработана оригинальная установка, которая включает в себя устройство для механической обработки на основе универсального станка с комплектом необходимого инструмента и приспособлений для закрепления обрабатываемой детали и подвода смазочно-охлаждающей жидкости и электрического тока большой силы и малого напряжения, а также преобразователя промышленного электротока и блоков управления режимами обработки, средств коммутации и ЭВМ.

Результаты

Результаты. Предложен подход к представлению природы трения и изнашивания. На основе предложенной модели изнашивания, учитывающей параметры качества поверхностного слоя и условия трения, представляется возможным обеспечивать требуемую интенсивность изнашивания поверхностей трения путем управляемого технологического воздействия. Разработанная модель изнашивания, учитывающая параметры качества поверхностного слоя и условия трения, позволяет путем управляемого технологического воздействия обеспечить требуемую интенсивность изнашивания поверхностей трения.

Заключение

Заключение. Расчетные данные, полученные с использованием разработанной модели, и данные, полученные экспериментальным путем, найдут практическое применение при создании ресурсосберегающих процессов обработки металлических сплавов и композиционных материалов.

Purpose of research

Purpose of research. To develop a wear model that takes into account the quality parameters of the surface layer and friction conditions, which will allow, through controlled technological action, providing the required wear intensity of friction surfaces.

Methods

Methods. Electromechanical processing, in particular, can provide the required intensity of friction surfaces wear being carried out in finishing and strengthening modes.

An increase in wear resistance, endurance limit and other operational properties, and at the same time a change in the physical, mechanical and geometric parameters of the surface layer of parts is achieved by a combination of thermal and force influences on the surface of the processed part. To achieve this effect, an original installation has been developed, which includes a device for machining based on a universal machine with a set of necessary tools and devices for fixing a workpiece and supplying coolant and electric current of high power and low voltage, as well as an industrial electric current converter and control units for processing modes, switching devices and computers.

Results

Results. An approach to the representation of the nature of friction and wear has been proposed. Based on the proposed wear model, which takes into account the quality parameters of the surface layer and friction conditions, it is possible to provide the required wear intensity of friction surfaces through controlled technological action.

The developed wear model, which takes into account the quality parameters of the surface layer and friction conditions, makes it possible to provide the required wear intensity of friction surfaces through controlled technological action.

Conclusion

Conclusion. The calculated data obtained with the help of the developed model and the data obtained experimentally will find practical application in creating resource-saving processes for processing metal alloys and composite materials.

поверхностный слойкачество поверхностного слоятрениеизнашиваниеизносостойкостьмодель изнашиваниятриботехнические испытанияsurface layersurface layer qualityfrictionwearwear resistancewear modeltribotechnical testsReferencesПопов О.Н., Винокуров Г.Г. Применение теории марковских цепей для моделирования изнашивания поверхности трения порошковых материалов // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2017. № 5 (61). С. 67-77.Popov O. N., Vinokurov G. G. Primenenie teorii markovskikh tsepei dlya modelirovaniya iznashivaniya poverkhnosti treniya poroshkovykh materialov [Application of the theory of Markov chains for modeling the wear of the friction surface of powder materials]. Vestnik Severo-Vostochnogo federal'nogo universiteta im. M.K. Ammosova = Bulletin of the North-Eastern Federal University named after M. K. Ammosov, 2017, no. 5 (61), pp. 67-77 (In Russ.).Винокуров Г.Г., Старостин Е.Г., Попов О.Н. Использование теории марковских цепей для описания изнашивания порошковых покрытий при трении скольжения // Вестник машиностроения. 2018. № 2. С. 35-40.Vinokurov G. G., Starostin E. G., Popov O. N. Ispol'zovanie teorii markovskikh tsepei dlya opisaniya iznashivaniya poroshkovykh pokrytii pri trenii skol'zheniya [Using the theory of Markov chains to describe the wear of powder coatings during sliding friction]. Vestnik mashinostroeniya = Vestnik Mashinostroeniya, 2018, no. 2, pp. 35-40 (In Russ.).Пальчикова Г.С., Кривцов А.Н., Москалюк Д.Д. Анализ теории трения и изнашивания полимерных материалов // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2019. Т. 7. № 1 (44). С. 279-282.Palchikova G. S., Krivtsov A. N., Moskalyuk D. D. Analiz teorii treniya i iznashivaniya polimernykh materialov [Analysis of the theory of friction and wear of polymer materials]. Aktual'nye napravleniya nauchnykh issledovanii XXI veka: teoriya i praktika = Actual Directions of Scientific Research of the XXI Century: Theory and Practice, 2019, vol. 7, no. 1 (44), pp. 279-282 (In Russ.).Применение теорий тепловой динамики и моделирования трения и изнашивания твердых тел при проектировании тормозов авиаколес / А.В. Чичинадзе, Э.Д. Браун, В.Д. Кожемякина, Ю.Г. Сверчков, А.И. Бакин, А.В. Суворов, С.С Коконин // Трение и износ. 2005. Т. 26. № 3. С. 261-268.Chichinadze A.V., Brown E. D., Kozhemyakina D. V., Crickets Y. G., Bakin A. I., Suvorov A.V., Kokonin S. S. Primenenie teorii teplovoi dinamiki i modelirovaniya treniya i iznashivaniya tverdykh tel pri proektirovanii tormozov aviakoles [Application of theories of thermal dynamics and simulation of friction and wear of solids in the design of brakes avicoles]. Trenie i iznos = Friction and Wear, 2005, vol. 26, no. 3, pp. 261-268 (In Russ.).Применение теорий тепловой динамики и моделирования трения и изнашивания твердых тел при проектировании тяжелонагруженных тормозов транспортных машин / А.В. Чичинадзе, В.Д Кожемякина., А.В. Суворов, С.С. Коконин // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2009. № 5. С. 31-37.Chichinadze A.V., Kozhemyakina V. D., Suvorov A.V., Kokonin S. S. Primenenie teorii teplovoi dinamiki i modelirovaniya treniya i iznashivaniya tverdykh tel pri proektirovaniii tyazhelonagruzhennykh tormozov transportnykh mashin [Application of theories of thermal dynamics and modeling of friction and wear of solid bodies in the design of heavy-loaded brakes of transport machines]. Trenie i smazka v mashinakh i mekhanizmakh = Friction and Lubrication in Machines and Mechanisms, 2009, no. 5, pp. 31-37 (In Russ.).Инженерия поверхности деталей / колл. авт.; под ред. А.Г. Суслова. М.: Машиностроение, 2008. 320 с.Inzheneriya poverkhnosti detalei [Engineering of the surface of parts]; ed. by A. G. Suslov. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2008. 320 p. (In Russ.).Горленко А.О., Шевцов М.Ю., Агеева Е.В. Формирование в поверхности трения деталей машин градиентных износостойких структур с помощью комбинированной электромеханической обработки // Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22. № 5(80). С. 24-35.Gorlenko A. O., Shevtsov M. Yu., Ageeva E. V. Formirovanie v poverkhnosti treniya detalei mashin gradientnykh iznosostoikikh struktur s pomoshch'yu kombinirovannoi elektromekhanicheskoi obrabotki [Formation of gradient wear-resistant structures in the friction surface of machine parts using combined electromechanical processing]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2018, vol. 22, no. 5(80), pp. 24 – 35Справочник технолога / А.Г. Суслов, В.Ф. Безъязычный, Б.М. Базров, А.П. Бабичев, П.Ю. Бочкарев, А.О. Горленко [и др.]; под общ. ред. А.Г. Суслова. М.: ООО «Издательство «Инновационное машиностроение», 2019. С. 391–398.Suslov A. G., Bezhyazichniy V. F., Bazrov B. M., Babichev A. P., Bochkarev P. Y., Gorlenko A., etc. Spravochnik tekhnologa [Directory technologist]. Moscow, 2019, pp. 391 – 398 (In Russ.).Горленко А.О. Повышение качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств деталей электромеханической обработкой // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2019. № 1(91). С. 8–16.Gorlenko A. O. Povyshenie kachestva poverkhnostnogo sloya i ekspluatatsionnykh svoistv detalei elektromekhanicheskoi obrabotkoi [Improving the quality of the surface layer and the operational properties of parts of Electromechanical treatment]. Naukoemkie tekhnologii v mashinostroenii = Science Intensive Technologies in Mechanical Engineering, 2019, no. 1(91), pp. 8–16 (In Russ.).Дегтярев Н.М., Пастухов А.Г. Механическая обработка крестовин карданных шарниров, упрочненных электромеханической обработкой // Агротехника и энергообеспечение. 2014. № 1 (1). С. 339-343.Degtyarev N. M., Shepherds A. G. Mekhanicheskaya obrabotka krestovin kardannykh sharnirov, uprochnennykh elektromekhanicheskoi obrabotkoi [Machining of universal joints universal joints, hardened electro-mechanical treatment]. Agrotekhnika i energoobespechenie = Agriculture and Energy Supply, 2014, no. 1 (1), pp. 339-343 (In Russ.).Горленко А.О., Шевцов М.Ю. Обработка поверхностностей трения комбинированной электромеханической обработкой // Технология машиностроения и материаловедение. 2018. № 2. С. 33-38.Gorlenko A. O., Shevtsov M. Yu. Obrabotka poverkhnostnostei treniya kombinirovannoi elektromekhanicheskoi obrabotkoi [Processing of friction surfaces by combined electromechanical processing]. Tekhnologiya mashinostroeniya i materialovedenie = Tekhnologiya Mashinostroeniya i Materialovedenie, 2018, no. 2, pp. 33-38 (In Russ.).Чернова Н.А., Семёнова А.В., Воронина М.В. Эффективность электромеханической обработки деталей, предназначенных для художественной обработки // Автоматизированное проектирование в машиностроении. 2019. № 7. С. 134-136.Chernova N. A., Semenova A.V., Voronina M. V. Effektivnost' elektromekhanicheskoi obrabotki detalei, prednaznachennykh dlya khudozhestvennoi obrabotki [Efficiency of electromechanical processing of parts intended for artistic processing]. Avtomatizirovannoe proektirovanie v mashinostroenii = Computer-aided Design in Mechanical Engineering, 2019, no. 7, pp. 134-136 (In Russ.).Перспективные стали для кожухов доменных агрегатов / Н.Н. Сергеев, А.Е. Гвоздев, А.Н. Сергеев, И.В. Тихонова, С.Н. Кутепов, О.В. Кузовлева, Е. В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 7, № 2(23). С. 6-15.Sergeev N. N., Gvozdev A. E., Sergeev A. N., I Tikhonova. V., Kutepov S. N., Kuzovleva O. V., Ageev E. V. Perspektivnye stali dlya kozhukhov domennykh agregatov [Promising steels for blast furnace casings]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies, 2017, vol. 7, no. 2 (23), pp. 6-15 (In Russ.).Принятие решений по статистическим моделям в управлении качеством продукции / Г.М. Журавлев, А.Е. Гвоздев, С.В. Сапожников, С.Н. Кутепов, Е.В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. Т. 21, № 5(74). С. 78-92.Zhuravlev G. M., Gvozdev A. E., Sapozhnikov S. V., Kutepov S. N., Ageev E. V. Prinyatie reshenii po statisticheskim modelyam v upravlenii kachestvom produktsii [Decision-making on statistical models in product quality management]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2017, vol. 21, no. 5 (74), pp. 78-92 (In Russ.).Диффузия водорода в сварных соединениях конструкционных сталей / Н.Н. Сергеев, А.Н. Сергеев, С.Н. Кутепов, А.Е. Гвоздев, Е.В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. Т. 21, № 6(75). С. 85-95.Sergeev N. N., Sergeev A. N., Kutepov S. N., Gvozdev A. E., Ageev E. V. Diffuziya vodoroda v svarnykh soedineniyakh konstruktsionnykh stalei [Diffusion of hydrogen in welded joints of structural steels]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2017, vol. 21, no. 6 (75), pp. 85-95 (In Russ.).Проведение рентгеноспектрального микроанализа твердосплавных электроэрозионных порошков / Е.В. Агеев, Г.Р. Латыпова, А.А. Давыдов, Е.В. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 5-2 (44). С. 99-102.Ageev E. V., Latypova G. R., Davydov A. A., Ageeva E. V. Provedenie rentgenospektral'nogo mikroanaliza tverdosplavnykh elektro-erozionnykh poroshkov [Conducting X-ray spectral microanalysis of hard-alloy electroerosive powders]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2012, no. 5-2 (44), pp. 99-102 (In Russ.).Оценка эффективности применения твердосплавных электроэрозионных порошков в качестве электродного материала / Е.В. Агеев, Г.Р. Латыпова, А.А. Давыдов, Е.В. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 1. С. 19-22.Ageev E. V., Latypova G. R., Davydov A. A., Ageeva E. V. Otsenka effektivnosti primeneniya tverdosplavnykh elektroerozionnykh poroshkov v kachestve elektrodnogo materiala [Evaluation of the effectiveness of the use of hard¬alloy electroerosive powders as an electrode material]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies, 2012, no. 1, pp. 19-22 (In Russ.).Порошки, полученные электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов ¬ перспективный материал для восстановления деталей автотракторной техники / Е.В. Агеев, В.Н., Гадалов Е.В. Агеева, Р.В. Бобрышев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 1-1 (40). С. 182-189.Ageev E. V., Gadalov V. N., Ageeva E. V., Bobryshev R. V. Poroshki, poluchennye elektroerozionnym dispergirovaniem otkhodov tverdykh splavov - perspektivnyi material dlya vosstanovleniya detalei avtotraktornoi tekhniki [Powders obtained by electroerosive dispersion of solid alloy waste - a promising material for restoring parts of automotive equipment]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2012, no. 1-1 (40), pp. 182-189 (In Russ.).Исследование химического состава порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е.В. Агеев, Б.А. Семенихин, Е.В. Агеева, Р.А. Латыпов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. № 5-1 (38). С. 138-144.Ageev E. V., Semenikhin B. A., Ageeva E. V., Latypov R. A. Issledovanie khimicheskogo sostava poroshkov, poluchennykh elektroerozionnym dispergirovaniem tverdogo splava [Investigation of the chemical composition of powders obtained by electroerosive dispersion of a hard alloy]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2011, no. 5-1 (38), pp. 138-144 (In Russ.).Получение твердосплавных изделий холодным изостатическим прессованием электроэрозионных порошков и их исследование / Е.В. Агеева, Р.А. Латыпов, П.И. Бурак, Е.В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 5 (50). С. 116-125.Ageeva E. V., Latypov R. A., Burak P. I., Ageev E. V. Poluchenie tverdosplavnykh izdelii kholodnym izostaticheskim pressovaniem elektroerozionnykh poroshkov i ikh issledovanie [Obtaining hard-alloy products by cold isostatic pressing of electroerosive powders and their research]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2013, no. 5 (50), pp. 116-125 (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.