Научный архив: статьи

В работе выявлен и изучен эффект магнитострикционного изменения топографии поверхности полимерного композиционного материала под действием магнитного поля. Установлено, что при использовании в качестве магнитного наполнителя порошка магнитострикционного материала TeFe2 с линейной магнитострикцией λs = 2 ⋅ 103 изменение среднего арифметического отклонения профиля составляет 5…20 %. Показано, что изменение высоты сглаживания профиля равняется 5 ⋅ 10–8 мкм. В абсолютных значениях изменение микрогеометрии поверхности составляет десятки нанометров. Проведена оценка интегрального изменения топографии на значительной по площади поверхности магнитопласта путем измерения скорости протечки газа через контакт магнитопласта с контртелом. Подтверждена магнитострикционная природа изменения топографии поверхности в магнитном поле. Подчеркнуто, что величина эффекта возрастает с увеличением поля и зависит от магнитной структуры материала, т. е. определяется его составом, концентрацией, размерами и ориентацией микродисперсного магнитного наполнителя

В работе описаны результаты экспериментального исследования фрикционных и электроконтактных характеристик четырех наиболее распространенных материалов для электрических контактов. Исследования проводили на машине трения типа ГП (горизонтальная плоскость) по схеме торцевого трения одноименных материалов с коэффициентом взаимного перекрытия, стремящимся к нулю, при температурах от 20 до 150 оС. Представлены экспериментальные зависимости коэффициента трения f и контактного электрического сопротивления R в статике и при трении скольжения от температуры. Эксперименты показали, что при повышенных температурах определяющее влияние на эксплуатационные характеристики исследованных электроконтактных материалов оказывают поверхностные окисные пленки. Установлено, что результаты экспериментов находятся в хорошем соответствии с полученными ранее данными о параметрах удельной силы трения, толщине и прочности окисных пленок для изученных материалов

Рассмотрены корреляционные соотношения, описывающие зависимость линейной интенсивности изнашивания фрикционного контакта от коэффициента трения и твердости материалов компонентов пары трения. Соотношения получены статистической обработкой экспериментальных данных, относящихся к паре трения «щетка – коллектор». Установлена сильная корреляционная связь линейной интенсивности изнашивания компонентов пары трения с коэффициентом трения, а также обнаружена сильная положительная корреляция линейной интенсивности изнашивания с твердостью материалов щетки и коллектора, что противоречит известным результатам, свидетельствующим о возрастании износостойкости с увеличением твердости трущихся деталей. Приводится наиболее вероятное объяснение такого противоречия. Кроме того, указанная зависимость носит немонотонный характер с заметным возрастанием скорости изнашивания, если твердость материала щетки становится сравнимой с твердостью материала коллектора

Представлена схема и дано описание конструкции лабораторной установки для экспериментального определения коэффициента трения скольжения, собранной на основе классической машины Атвуда. Описана методика проведения измерений. Предложены формулы, позволяющие рассчитать коэффициент трения. Преимуществом представленной установки является предельно простая и самая надежная схема нагружения контакта трущихся поверхностей – гравитационная, которая обеспечивает стабильные и абсолютно точные значения как силы нормального давления на контакт, так и тангенциальной силы. Относительная приборная погрешность не превышает 0,5 %, что значительно меньше случайной погрешности, характерной для экспериментов по измерению коэффициентов трения. Рекомендуется использовать модернизированную установку и методику для создания лабораторной работы в курсах трибологии и триботехники

Исследовано влияние параметров дискретного контакта технических поверхностей на одну из составляющих контактного сопротивления – сопротивление стягивания. Основными факторами, определяющими электрическую и тепловую проводимость контакта шероховатых поверхностей, являются число площадок (пятен) фактического контакта пиков шероховатости и их средний размер. На основании аналитической и числовой (компьютерной) моделей контактного соединения проанализировано влияние номинального контактного давления на указанные факторы. Адекватность аналитической и числовой моделей реальным характеристикам контактного соединения проверена экспериментально. Показано, что реальный диапазон возможных изменений среднего размера площадок контакта весьма невелик, поэтому основным фактором, целенаправленным изменением которого можно снизить контактное сопротивление, остается число площадок контакта пиков шероховатости. Приведен пример такого целенаправленного изменения данного параметра контакта

Исследовано влияние волнистости технических поверхностей на контактное взаимодействие деталей машин. Приведены параметры шероховатости и волнистости поверхностей экспериментальных образцов по ГОСТ Р ИСО 4287-2014, механические свойства материалов образцов, дано описание методики эксперимента. Предложены теоретические зависимости контурной площади контакта от номинального давления, параметров шероховатости и волнистости контактирующих поверхностей и механических свойств материалов контактирующих деталей. Теоретически и экспериментально показано, что волнистость существенно влияет на величину площади контакта деталей машин. Отмечено, что в зависимости от величины номинального контактного давления контурная площадь, образовавшаяся в результате упругой деформации волн, составляет от нескольких единиц до нескольких десятков процентов от номинальной площади контакта

Представлен критический анализ технологий обеззараживания воздуха на примерах оборудования производителей в России.

Выполнена оценка чувствительности датчика магнитного поля на основе наногранулированного нитрида ниобия, которая составила порядка 30 фTл/Гц1/2. Принцип работы указанного датчика основан на нарушении нечетной симметрии постоянным магнитным полем намагниченности чувствительного элемента. Приведена математическая модель подобных датчиков.

Приведены результаты моделирования применения жидкости ПЭС-3 в поршневой паре высокого давления. Распределение давления в зазоре между поршнем и цилиндром имело вид параболы для подпоршневого давления 1,6 ГПа. Расчёты проводились для подпоршневых давлений от 0,01 ГПа до 1,6 ГПа. Начальный недеформированный зазор между поршнем и цилиндром варьировался от 0,2 мкм до 1 мкм. В результате проведённых вычислений определены распределения давления между поршнем и цилиндром для подпоршневых давлений ниже 1,6 ГПа, рассчитаны профили деформированных зазоров между поршнем и цилиндром для разных подпоршневых давлений, получена зависимость скорости опускания поршня от подпоршневого давления для разных начальных недеформированных зазоров, получены зависимости эффективных зазоров от подпоршневого давления для разных начальных недеформированных зазоров.

Расчет энтропии как одной из основных термодинамических характеристик позволяет изучать условия равновесия системы, в частности, исследовать процессы контактного взаимодействия при пропитке композиционных материалов. В работе предложен метод вычисления энтропии фаз в сплавах с использованием сканирования их оцифрованных фотоизображений с помощью программы TLC_Manager_4_0_15VA и дальнейшей статистической обработки. При сканировании формировалась матрица значений, выраженных через коэффициенты поглощения света от поверхности шлифа сплава. Статистические данные многокомпонентной структуры разделяли на отдельные гауссианы, соответствующие определенным фазам. При этом аппроксимировали квадратичной функцией в логарифмическом представлении участки кривой суммарного распределения плотности вероятности коэффициентов поглощения света. Параметры гауссиан вычисляли исходя из того, что зависимость логарифмического представления функции нормального распределения имеет вид квадратичной функции. Это позволило вычислить среднеквадратичные отклонения гауссиан, необходимые для расчета энтропии фаз. Полученные значения энтропии фаз карбидов вольфрама WC и W2C удовлетворительно совпадают со справочными данными.

Представлены экспериментальные исследования лазерной генерации широкополоскового (100 мкм) полупроводникового лазера во внешнем резонаторе на основе планарной волноводной структуры с брэгговской решёткой. Планарная волноводная структура была выполнена на Si-подложках с GeO2: SiO2-волноводным слоем контрастностью 2,4 %. Пленка волноводного слоя была получена распылением германосиликатных стекол GeO(0.5): SiO2(0.5) и GeO(0.5): SiO(0.5) ионами аргона на холодные подложки Si(100) и плавленого кварца в вакууме. Найдены режимы работы ионного источника необходимые для формирования нанокристаллов германия в пленках GeO: SiO и GeO: SiO2. Пленки подвергались отжигу при температуре до 900 С. Наличие и фазовый состав нанокластеров германия в пленках удовлетворяли необходимым условиям лазерной генерации и распределение излучения в дальней зоне в зависимости от относительного положения плоскостей волновода ЛД и волновода внешней планарной структуры. Показано, что в лазерной генерации преобладает поперечная мода высокого порядка, при этом наблюдается существенное уменьшение спектральной ширины излучения и стабилизация спектра во всём диапазоне рабочих токов. В полученных образцах продемонстрирована лазерная генерация на безизлучательной и на истекающих волноводных модах во внешних планарных структурах.

Предложена новая методика расчетов спектральных мощностей излучения субволновых частиц, в которой расчеты выполняются с использованием зависимости добротности электрически малых радиоантенн (ESA) от их относительных (по отношению к длине излучаемой волны) размеров. Получена формула для расчета спектральной плотности излучения абсолютно чёрных (серых) тел и субволновых частиц, а также соотношение для расчетов мощности, излучаемой в одной пространственно-спектральной моде чёрных (серых) тел и субволновых частиц. Приведены новые варианты представления спектральных зависимостей по формулам Планка и Стефана-Больцмана.