Отправить статью по E-mail 
Моделирование влияния поверхностной пленки на термоупругую неустойчивость при трении композитных тормозных дисков
- Авторы: Шпенев А.Г.1
-
Учреждения:
- Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
- Выпуск: № 4 (2024)
- Страницы: 118-134
- Раздел: Статьи
- URL: https://ter-arkhiv.ru/1026-3519/article/view/673020
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1026351924040088
- EDN: https://elibrary.ru/UCSSCR
- ID: 673020
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
В работе рассматривается процесс возникновения термоупругой неустойчивости во время нестационарного трения анизотропных дисковых образцов при наличии пленки третьего тела на поверхности трения. Данный процесс имеет место при работе высоконагруженных тормозных систем (в авиации и железнодорожном транспорте), специализированных сцеплений автотранспорта и в других механизмах. Наличие пленки приводит к снижению износа поверхности одновременно с возникновением значительной нелинейности интенсивности изнашивания. Методом конечных разностей проведено моделирование взаимного влияния изнашивания, фрикционного разогрева, упругих деформаций и эволюции пленки на поверхности трения. Изучен процесс трения и изнашивания дисков с учетом истории серии торможений. Рассмотрена кольцевая форма распределения поверхностных давлений и температур и проведено сравнение эволюции износа дисков от торможения к торможению для случаев наличия пленки, ее отсутствия и экспериментально измеренного износа.
Об авторах
А. Г. Шпенев
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: kel-a-kris@list.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Gadow R., Jiménez M. Carbon fiber-reinforced carbon composites for aircraft brakes // American Ceramic Society Bulletin. 2019. V. 98. P. 28–34.
- Barber, J.R. Thermoelastic instabilities in the sliding of conforming solids // Proc. R. Soc. London A. 1969. V. 312. № 1510. P. 381–394. http://doi.org/10.1098/rspa.1969.0165
- Graf M., Ostermeyer G.-P. Efficient computation of thermoelastic instabilities in the presence of wear // Wear. 2014. V. 312. № 1–2. P. 11–20. https://doi.org/10.1016/j.wear.2014.01.008
- Adams G.G. Self-excited oscillations of two elastic half-spaces sliding with a constant coefficient of friction // ASME J. Appl. Mech. 1995. V. 62. № 4. P. 867–872. https://doi.org/10.1115/1.2896013
- Shpenev A.G. The influence of the thermoelastic instability on the wear of composite brake discs // J. Frict. Wear. 2021. V. 42. P. 30–37. https://doi.org/10.3103/S1068366621010104
- Johansson P., Marklund P., Björling M., Shi Y. Effect of humidity and counterface material on the friction and wear of carbon fiber reinforced PTFE composites // Tribology International. 2021. Vol. 157. P. 106869. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2021.106869
- Щербакова О.О., Буковский П.О., Муравьева Т.И., Шпенев А.Г., Кривошеев А.Ю., Каледин А.В., Шикунов С.Л., Курлов В.Н. Исследование влияния материала контртела на трибологические характеристики углеродных композитов на основе тканевых препрегов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейронные исследования. 2024. № 5. С. 58–65.
- Fillot N., Iordanoff I., Berthier Y. Wear modeling and the third body concept // Wear. 2007. V. 262. № 7–8. P. 949–957. https://doi.org/10.1016/j.wear.2006.10.011
- Kubacka E, Ostrowski P. Influence of composite structure on temperature distribution—an analysis using the finite difference method // Materials. 2023. V. 16. P. 5193. https://doi.org/10.3390/ma16145193
- Shpenev A.G., Muravyeva T.I., Shkalei I.V. et al. Influence of the surface film (third body) on the friction and wear process of carbon-fiber composites // J. Surf. Investig. 2022. V. 16. P. 397–401. https://doi.org/10.1134/S1027451022030326
- Bukovskiy P.O., Morozov A.V., Kulakov V.V. et al. High-temperature tribotechnical properties of carbon–carbon friction composites // J. Frict. Wear. 2022. V. 43, P. 322–329. https://doi.org/10.3103/S1068366622050026
- Shpenev A.G., Kenigfest A.M, Golubkov A.K. Theoretical and experimental study of carbon brake discs frictionally induced thermoelastic instability // Springer Proceedings Phys. 2016. V. 175. P. 551–559. https://doi.org/10.1007/978-3-319-26324-3_39
Дополнительные файлы
Доп. файлы
Действие
1.
JATS XML
2.
Рис. 1. Схема контакта пары дисков
Скачать (60KB)
3.
Рис. 2. Зависимость контактных давлений p(r, t) (МПа) от радиальной координаты r (мм) и временной координаты t (с) для первого (слева) и второго (справа) последовательных торможений с учетом наличия поверхностной пленки
Скачать (238KB)
4.
Рис. 3. Зависимость контактных температур на поверхности трения T(r,0,t) (C) от радиальной координаты r (мм) и временной координаты t (с) для первого (слева) и второго (справа) последовательных торможений с учетом наличия поверхностной пленки
Скачать (207KB)
5.
Рис. 4. Зависимость контактных давлений p(r, t) (МПа) от радиальной координаты r (мм) и временной координаты t (с) для первого (слева) и второго (справа) последовательных торможений без учета наличия поверхностной пленки
Скачать (212KB)
6.
Рис. 5. Зависимость контактных температур на поверхности трения T(r,0,t) (°C) от радиальной координаты r (мм) и временной координаты t (с) для первого (слева) и второго (справа) последовательных торможений без учета наличия поверхностной пленки
Скачать (204KB)
7.
Рис. 6. Зависимость линейного износа uW (мм) от радиальной координаты r (мм) (форма изношенной поверхности) для 10 последовательных торможений с учетом наличия поверхностной пленки. Жирными линиями выделены нечетные торможения
Скачать (69KB)
8.
Рис. 7. Зависимость линейного износа uW (мм) от радиальной координаты r (мм) (форма изношенной поверхности) для 10 последовательных торможений без учета наличия поверхностной пленки. Жирными линиями выделены нечетные торможения
Скачать (74KB)
9.
Рис. 8. Зависимость среднего линейного износа за одно торможение UW (мм) от номера торможения N для 10 последовательных торможений с учетом наличия пленки (сплошная линия) и без учета наличия пленки (пунктирная линия)
Скачать (53KB)
10.
Рис. 9. Зависимость отношения интенсивности изнашивания с учетом пленки к интенсивности изнашивания без учета пленки (I = .uW / .uW* ) от геометрического параметра контакта S/L (мм)
Скачать (43KB)
