Исследование закономерностей механического поведения и

возможностей применения новых антифрикционных полимерных материалов в контактных узлах

Команда: Каменских Анна, Бахарев Павел

Научный руководитель д.т.н., профессор Труфанов Н.А.

Цель работы – определение физико-механических и эксплуатационных характеристик антифрикционных полимерных материалов и оценка их работоспособности в контактных узлах.

Реализуемые задачи:1. Экспериментальные исследования физико-

механических свойств полимеров.2. Моделирование поведения полимеров,

верификация модели.4. Моделирование контактных узлов, оценка

возможности применения современных полимеров в конструкции.

5. Рекомендации о работе конструкции и использовании полимеров в исследуемых узлах.

Описание технологии инновационного решения

Полимеры

Области использования полимерных материалов

Примеры контактных узлов

1Koike H., Kida K., Santos E.C., Rozwadowska J., Kashima Y., Kanemasu K. Self-lubrication of PEEK polymer bearings in rolling contact fatigue under radial loads.2Harrass M., Friedrich K. , Almajid A.A. Tribological behavior of selected engineering polymers under rolling contact

а) Подшипники1, 2 ,b) Колеса механизма2,c) Механизм электростанции2,d) Сельскохозяйственный подъемный кран2

e f

e) Сферические опорные части Maurer (Гермакния),b) Опорные части с шаровым сегментом (Россия)

Фторопласт-4

Антифрикционный композиционный материал

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен

Со сферическими бронзовыми включениями

С дендритными бронзовыми включениями

Без наполнения

Наполненный и пластифицированный

Наполненный техуглеродом

Модифицированный, наполненный фторопласты

Наполненный немецкой бронзой

Наполненный наноуглеродом

0,05%; 0,1%; 0,5%

Модифицированный фторопласт

Полимерные антифрикционные материалы

Фторпласт-4

Модифицированный фторопласт

Антифрикционный композиционный материал на основе фторопласта-4 со

сферическими бронзовыми включениями

, Па , Па

, Па

Диаграммы сжатия σ – ε

Возможные продукты

1. Методика исследования контактных узлов, направленная на усовершенствование конструкции и выделении ее среди конкурентов.

2. Комплексные исследования контактных узлов и оптимальный подбор материалов для условий их эксплуатации.

3. Математические модели поведения современных антифрикционных полимерных материалов.

4. База свойств современных антифрикционных полимерных материалов1.

5. Экспертные заключения, основанные на комплексном исследовании контактных узлов.

1Адамов А.А. Экспериментальное исследование механического поведения композитов на основе фторопласта, работающих при больших давлениях в тонких слоях.

Потребители исследования

Возможные потребители исследования

ООО «АльфаТех» (г. Пермь) – предприятие производитель контактных узлов опорных частей (скользящих опор конструкций мостов).

- Промышленные, машиностроительные, строительные предприятия, использующие антифрикционные полимерные материалы.

- Предприятия области мостостроения и службы мониторинга состояния мостов.

- Предприятия медицинской промышленности (эндопротезирование).

- Институты РАН и национальные исследовательские университеты.

Компетенции и опыт командыКаменских Анна – носитель идей, инженер. Образование – Инженер по специальности «Динамика и

прочность машин» специализация «Компьютерная механика», аспирант по специальности «Механика деформируемого твердого тела».

Опыт – Участие в хоздоговорных работах, международных и всероссийских конференциях, 1 статья из списка ВАК1, 1 статья в журнале, входящем в РИНЦ2.

Бахарев Павел – инженер.Образование – Студент 5 курса по специальности

«Динамика и прочность машин» специализация «Компьютерная механика».

Опыт – Участие в хоздоговорных работах, студенческих конференциях.

1Каменских А.А., Труфанов Н.А. Численный анализ контактного напряженного состояния опорных частей с шаровым сегментом.2Каменских А.А. Напряженное состояние в контактной прослойке опорной части с шаровым сегментом.

Реализовано- Проведен ряд экспериментов по определению физико-

механических и эксплуатационных свойств современных полимеров.

- Построены модели механического поведения полимеров.

- Построены модели контактных узлов опорных частей производства ООО «АльфаТех».

Реализуется- Эксперименты в различных диапазонах температур (от

-60 до +60 ºС).

- Моделирование механического поведения полимеров в зависимости от температурных условий.

- Уточнение моделей контактных узлов, сравнение с иностранными аналогами.

- Поиск новых членов команды.

Заключение

Ключевые процессы исследования:- Экспериментальные исследования свойств

современных антифрикционных материалов.- Математическое моделирование их механического

поведения.- Реализация решения контактных задач для узлов

сложной конфигурации.- Оценка возможности применения современных

полимеров в контактных узлах.

Ключевые партнеры:

- Институты Пермского научного центра Уральского отделения РАН (Институт механики сплошных сред, Институт технической химии и Горный институт УрО РАН);

- ООО «АльфаТех» (г. Пермь).

Спасибо за внимание!

Каменских Анна