Проблема повышения надежности автобронетанковой техники в работах научной школы трибологиии материаловедения (г. Омск) Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Наука - государству

ш

УДК 621:623 ГРНТИ 82.01.21

ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ АВТОБРОНЕТАНКОВОЙ ТЕХНИКИ В РАБОТАХ НАУЧНОЙ ШКОЛЫ ТРИБОЛОГИИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ (г. ОМСК)

О.В. Малий

Омский государственный технический университет Россия, 644050, г. Омск, просп. Мира, 11; info@omgtu.ru

Статья посвящена формированию научного направления исследований по трибологии и материаловедению в городе Омске. Показан вклад омских ученых под руководством профессора Юрия Константиновича Машкова в отечественное машиностроение.

Ключевые слова: трибология, материаловедение, научная школа, исследования, история науки и техники.

PROBLEM OF RELIABILITY GROWTH OF ARMORED MATERIEL IN WORKS OF SCIENTIFIC SCHOOL OF TRIBOLOGY AND MATERIALS TECHNOLOGY (OMSK)

O.V. Maliy

Omsk State Technical University

Russia, 644050, Omsk, prosp. Mira, 11; info@omgtu.ru

The article is devoted to the development of a scientific direction of researches on tribology and materials technology in Omsk. The author shows the contribution of Omsk scientists under the direction of Professor Yuriy Konstantinovich Mashkov in domestic mechanical engineering.

Keywords: tribology, materials technology, scientific school, research, history of a science and engineering.

В конце 80-х годов прошлого столетия в городе Омске (на базе НПО «Сибкрио-гентехника») было положено начало развитию новой научной школы. Появление этой школы было обусловлено необходимостью решения сложных и весьма актуальных научно-технических задач повышения надежности и ресурса микрокриогенных систем аэрокосмической и военной техники.

Важным результатом в решении названной задачи явилась разработка и

освоение в производстве нового полимерного композиционного материала (далее — ПКМ) Крилон-3 для изготовления поршневых уплотнительных колец микрокриогенной системы жизнеобеспечения космонавтов на международной космической станции «Мир».

Дальнейшее развитие научно-исследовательских работ происходит (начиная с 1992 года) на базе Омского государственного технического университета (ОмГТУ),

/ББМ 2221-7711 Национальные приоритеты России. 2015. № 3 (17)

а с 1998 года - и на базе Омского танкового инженерного института (ОТИИ). При этом научная школа пополняется сотрудниками Омского государственного университета и Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии, где была создана научно-исследовательская лаборатория для изготовления и исследования ПКМ и поверхностного модифицирования стальных деталей методом электроискровой обработки.

В течение последних 18 лет коллективом научной школы выполнено около 20 научно-исследовательских работ: хоздоговорных, по федеральным целевым программам и грантам Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), в том числе 3 гранта с международным участием. По результатам этих работ подготовлено и успешно защищено 4 диссертации доктора наук и более 20 диссертаций кандидата наук по двум научным специальностям: «Трение и износ в машинах» и «Материаловедение (промышленность)», в том числе 10 диссертаций - сотрудниками Омского автобронетанкового инженерного института, из которых 8 до настоящего времени работают в ОАБИИ.

Создание и развитие в городе Омске научной школы в области трибологии и материаловедения способствовало получению новых научных результатов в виде фундаментальных работ по исследованию механизмов изнашивания полимерных материалов при фрикционном взаимодействии с металлами, по исследованию и разработке физико-химических основ модифицирования полимеров и синтеза полимерных композиционных материалов.

В трудах руководителя научной школы Ю.К. Машкова и его коллег получили развитие принципы структурной термодинамики и самоорганизации металло-полимерных трибосистем в условиях трения и изнашивания. Впервые показано, что процессы структурной модификации, сопровождающиеся самоорганизацией диссипативных жидкокристаллических структур, развиваются при трении ПКМ на основе аморфнокристаллических полимеров. На основе структурно-энергетического подхода и результатов комплексного исследования трибофизических явлений при фрикционном взаимодействии ПКМ с металлами была создана термодинамиче-

ская энтропийная модель и теория синтеза и эволюции металлополимерной трибо-системы.

В процессе выполнения научно-исследовательских работ по грантам РФФИ и ФЦП созданы новые антифрикционные ПКМ и эффективные способы их получения, обеспечивающие значительное (в 2,0-3,5 раза) повышение износостойкости несмазываемых металлополимерных три-босистем в экстремальных условиях эксплуатации криогенной, аэрокосмической и бронетанковой техники.

Разработан новый способ твердофазного синтеза нанокомпозитов на основе ПТФЭ, предусматривающий спекание прессованных заготовок в условиях ограничения теплового расширения, который обеспечивает повышение износостойкости ПКМ почти в 1,5 раза и предела прочности на 25 %.

Разработан метод электроискровой обработки стальных деталей и получены экспериментальные зависимости микротвердости модифицированных поверхностей с износостойкими покрытиями от режимов электроискровой обработки различными легирующими электродами.

На основе результатов оптимизационных исследований разработаны рекомендации по назначению технологических режимов электроискровой обработки деталей из стали 15ХГН2ТА для получения качественных износостойких покрытий - поверхностей трения, обеспечивающих существенное повышение износостойкости металлополимерных три-босопряжений.

Разработаны новые герметизирующие устройства (далее — ГУ) для уплотнений с вращательным и возвратно-поступательным движением, обеспечивающие значительное повышение надежности и долговечности ГУ в сравнении с серийными уплотнителями ходовой части бронетанковой техники, за счет применения разработанных полимерных нанокомпозитов, совершенствования конструктивных схем и оптимизации геометрических параметров деталей ГУ.

В процессе теоретических исследований получены новые научные результаты:

- разработаны имитационные конечно-элементные модели герметизирующих устройств с вращательным и возвратно-поступательным движением герметизируемых поверхностей, которые могут быть

Наука - государству

использованы (и уже используются) при разработке новых ГУ и при анализе возможных причин потери работоспособности существующими устройствами;

- установлены закономерности влияния наполнителей и условий термообработки при синтезе ПТФЭ-композитов на их структуру и характеристики физико-механических свойств, определены закономерности и условия эффективной модификации ПТФЭ полидисперсными наполнителями;

- разработана и применена в исследованиях методика сравнительного анализа влияния условий твердофазного синтеза дисперсно наполненных ПТФЭ-композитов на параметры контактного взаимодействия частиц полимера и наполнителя в процессе термообработки;

- установлены закономерности межфазного взаимодействия в системе «аморфная фаза ПТФЭ-графен», которые качественно могут быть распространены на ПТФЭ-композиты с углеродными наполнителями, имеющими кристаллическую структуру;

- разработана термодинамическая модель стационарного состояния открытой системы «легирующий электрод — обрабатываемая деталь» с использованием гипотезы И. Пригожина о локальном равновесии внутри малых областей глобально неравновесной системы в условиях обработки стальных деталей;

- разработана структурная схема термодинамических процессов электроискровой обработки, отражающая взаимосвязь физико-химических процессов энергомассапереноса и формирование модифицированных структур и износостойких покрытий на обрабатываемой поверхности.

Вышеназванные разработки защищены патентами Российской Федерации на соответствующие изобретения:

> «Герметизирующее устройство», патент № 2440527;

> «Антифрикционный полимерный композиционный материал», патент № 2525492;

> «Способ изготовления изделий из полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена и устройство для изготовления изделий», патент № 2546161;

> «Герметизирующее устройство», патент № 2285172;

> «Полимерный антифрикционный материал», патент № 2307130;

> «Способ изготовления металлополимер-ных изделий цилиндрической формы», па-тент№ 2317203;

> «Способ изготовления изделий из композиционных материалов на основе политетрафторэтилена», патент 2324708.

Результаты исследований и разработок научной школы легли в основу более 500 печатных работ, в т. ч. более 10 монографий, более 15 учебников и учебных пособий, 45 авторских свидетельств и патентов.

Специалистам хорошо известны монографии Юрия Константиновича Машкова с учениками и коллегами:

> Машков Ю.К. Трибофизика и свойства наполненного фторопласта / Ю.К. Машков. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 1997. - 192 с.

> Машков Ю.К. Структура и износостойкость модифицированного политетрафторэтилена / Ю.К. Машков, Л.Ф. Ка-листратова, З.Н. Овчар. — Омск: Изд-во ОмГТУ,1998. — 144 с.

> Машков Ю.К. Полимерные композиционные материалы трибосистем. Структура, свойства, применение / Ю.К. Машков, М.Ю. Байбарацкая, З.Н. Овчар О.А. Мамаев / под ред. Ю.К. Машкова. — Омск : ОТИИ, 2003. — 209 с.

> Машков Ю.К. Полимерные композиционные материалы в триботехнике / Ю.К. Машков, М.Ю. Байбарацкая, З.Н. Овчар, О.А. Мамаев. — М.: ООО «Не-дра-Бизнесцентр», 2004. — 262 с.

> Машков Ю.К. Модификация структуры и свойств композиционных материалов на основе политетрафторэтилена / Ю.К. Машков, В.И. Суриков, Л.Ф. Калистратова, О.А. Мамаев. — Омск: Изд-во СибАДИ, 2005. — 170 с.

> Машков Ю.К. Композиционные материалы на основе политетрафторэтилена. Структурная модификация / Ю.К. Машков, З.Н. Овчар, В.И. Суриков, Л.Ф. Ка-листратова. — М.: Машиностроение, 2005. — 230 с.

> Машков Ю.К. Модификация материалов трибосистем / Ю.К. Машков, О.А. Мамаев М.Ю. Байбарацкая, О.В. Кропотин. — Омск: Изд-во ОТИИ, 2008. — 269 с.

> Машков Ю.К. Трибофизика и структурная модификация материалов трибосистем / Ю.К. Машков, О.В. Кропотин. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. — 324 с.

ISSN 2221-7711 Национальные приоритеты России. 2015. № 3 (17)

> Коротаев Д.Н. Технологические возможности формирования износостойких наноструктур электроискровым легированием. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2009. -256 с.

> Самоорганизация и структурное модифицирование в металлополимерных три-босистемах / Ю. К. Машков [и др.] // Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. - 232 с.

> Машков Ю.К. Трибофизика металлов и полимеров / Ю.К. Машков. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. - 240 с.

Характер выполняемых научно-исследовательских работ, полученные научно-технические результаты и состав членов научной школы во многом определил и объекты исследований. С конца 90-х годов ими стали колесные и гусеничные машины специального назначения. В настоящее время работы в этом направлении активно ведутся, в 2014 году сотрудниками ОАБИИ с использованием результатов исследований названного направления успешно защищены 2 диссертации кандидата технических наук.

Статья поступила в редакцию 23 августа 2015 г.

Малий Ольга Владимировна — инженер кафедры физики Омского государственного технического университета © О.А. Малий, 2015