Выпуск № 2(30) журнала Вестник Тверского государственного технического университета.
Серия «Технические науки»

Скачать выпуск

• Н.Б. ДЕМКИН И ЕГО ВКЛАД В РАЗВИТИЕ ТРИБОЛОГИИ
  
  Авторы: В.В. ИЗМАЙЛОВ
  Аннотация: Рассмотрена модель дискретного контакта технических поверхностей, разработанная Николаем Борисовичем Демкиным в соавторстве с его научным руководителем Игорем Викторовичем Крагельским, которая внесла существенный вклад в развитие трибологии. Благодаря своей гибкости и относительной простоте модель получила широкое распространение при теоретическом описании различных процессов контактного взаимодействия – трения, изнашивания, контактной проводимости, контактной жесткости, герметичности стыков. Сформулированы исходные предпосылки модели и показаны возможности ее применения к расчету основных эксплуатационных характеристик контактных соединений – фактической площади контакта и контактной деформации. Приведены примеры успешного развития модели с учетом новых возможностей технических средств исследования поверхностей – применительно к расчету характеристик контакта с учетом адгезионного взаимодействия, с учетом влияния наношероховатости и др.
  Ключевые слова: технические поверхности, дискретный контакт, площадь контакта, контактная деформация, теоретическая модель.

• ВКЛАД ТВЕРСКОЙ НАУЧНОЙ ШКОЛЫ ПО ТРИБОЛОГИИ В СОЗДАНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
  
  Авторы: А.Н. БОЛОТОВ
  Аннотация: Магнитные смазочные материалы (магнитные смазочные жидкости) представляют собой инструмент для создания инженерных систем следующего поколения – активных, адаптивных и высоконадежных. Их применение наиболее оправдано в специальной технике, где решающее значение имеют не стоимость, а уникальные функциональные возможности: герметичность, управляемость и работа в экстремальных условиях. В серийном машиностроении использование магнитных смазочных материалов пока сдерживается экономическими факторами, однако для ответственных узлов (аэрокосмическая отрасль, энергетика, прецизионное оборудование) оно весьма эффективно. Приведен краткий обзор исследований Тверской научной школы в области магнитных жидкостей, предназначенных для смазывания узлов трения машин. Практическое использование магнитных смазочных жидкостей способствует снижению износа деталей, улучшению энергоэффективности оборудования и повышению его надежности. Раскрыта взаимосвязь между химическим составом смазочных жидкостей, структурной стабильностью и их эксплуатационными свойствами, что позволяет целенаправленно разрабатывать композиции с заданными параметрами, адаптированными под различные условия работы узлов трения. Создан комплексный теоретико-экспериментальный базис для дальнейших исследований в области магнитных смазочных жидкостей. В фокусе внимания – влияние магнитного поля на физико-химические и триботехнические свойства традиционных и нанодисперсных магнитных масел. Особое значение придается анализу наноструктур и механизмов изменения смазочных характеристик под воздействием магнитного поля. Систематизированы основные достижения и обозначены перспективы развития магнитных смазочных жидкостей, что важно для улучшения эксплуатационных свойств в машиностроении и других отраслях.
  Ключевые слова: магнитные смазочные жидкости, Тверская научная школа, трибология, магнитные наночастицы, коллоидная устойчивость, магнитожидкостный подшипник.

• СОВРЕМЕННАЯ ТРИБОЛОГИЯ: МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
  
  Авторы: Е.А. РАТКЕВИЧ, А.Н. БОЛОТОВ
  Аннотация: В статье приводится обоснование необходимости разработки интегрированной мультискальной методологии в трибологии, сочетающей экспериментальные данные, полученные на макро- и микроскопическом уровнях с учетом химических превращений на поверхностях в процессе трения и их обработку методами компьютерного моделирования. Методология позволяет детально исследовать процессы трения и износа на всех структурных уровнях – от атомарного до макроскопического масштаба. Это существенно повышает точность прогнозирования долговечности материалов и открывает новые возможности для проектирования инновационных решений в областях высоких технологий. Оценивались такие методы, как спектроскопия, микроиндентирование, трибометрия и атомно-силовая микроскопия, а также перспективы и возможности применения искусственного интеллекта и машинного обучения для описания трибопроцессов.
  Ключевые слова: трибология, макроскопический анализ, микроскопический анализ, атомно-силовая микроскопия, трибометрия, спектроскопия, компьютерное моделирование.

• ФРИКЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
  
  Авторы: А.Ф. ГУСЕВ, В.В. ИЗМАЙЛОВ, М.В. НОВОСЕЛОВА
  Аннотация: Экспериментально определены фрикционные характеристики ряда нитридных керамических материалов в паре со стальным контртелом при комнатной и повышенной температурах (до 450 оС): коэффициенты трения по Амонтону и Кулону и параметры удельной силы трения, выражающие ее зависимость от нормального напряжения в контакте. Для всех исследованных пар трения коэффициент трения по Амонтону убывает с ростом нормальной нагрузки в два и более раз. Коэффициент трения по Кулону определяли как коэффициент биноминальной линейной регрессионной зависимости силы трения от нормальной нагрузки, он постоянен для данной пары трения в данных условиях эксплуатации. Выявлена тесная корреляционная связь соответствующих параметров фрикционного взаимодействия на уровне напряжений и сил.
  Ключевые слова: керамические материалы, трение, коэффициент трения, удельная сила трения, температура.

• ПРИМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОФИЛЯ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
  
  Авторы: О.О. НОВИКОВА, В.В. НОВИКОВ, А.Н. БОЛОТОВ
  Аннотация: © Новикова О.О., Новиков В.В., Болотов А.Н., 2026 Показана правомерность применения классического подхода к решению контактных задач для двухкомпонентных композиционных поверхностей, основанного на контроле микрогеометрии профиля поверхностей. В качестве композиционной поверхности рассмотрено однородное полупространство из материала матрицы с расположенными в нем с заданной объемной плотностью сферическими сегментами одинакового радиуса, моделирующими включения из материала наполнителя глобулярной формы. Профиль композиционного полупространства представляет собой эквивалентную поверхность со степенным распределением вершин микронеровностей, аналогичным опорной кривой распределения материала реальной детали. Проверена инженерная модель оценки фрикционных характеристик трибоузла с композиционными материалами применительно к контакту алмазосодержащего керамического материала и керамического однородного полупространства. Данная модель может быть использована для определения фрикционных характеристик композиционных материалов с наполнителями глобулярной формы.
  Ключевые слова: микрогеометрия поверхности, контактная задача, фрикционные характеристики, композиционные материалы, трение, износ.

• УДЕЛЬНЫЕ И ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФРИКЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В КОНТАКТЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
  
  Авторы: В.В. ИЗМАЙЛОВ, М.В. НОВОСЕЛОВА
  Аннотация: На примере единичного и множественного контакта технических поверхностей проанализировано соответствие известных в трибологии линейных зависимостей, описывающих их фрикционное взаимодействие: удельной силы трения от фактического контактного давления и силы трения от внешней нормальной нагрузки (закон трения Кулона). Показано, что линейной зависимости удельной силы трения от фактического контактного давления в общем случае соответствует нелинейная зависимость силы трения от внешней нормальной нагрузки. Причина этой нелинейности – зависимость величины фактической площади контакта от нормальной контактной нагрузки. Однако в ограниченном диапазоне изменения последней эта нелинейность проявляется слабо, особенно для множественного контакта, поэтому зависимость силы трения от нормальной нагрузки можно адекватно описывать двучленным линейным уравнением, выражающим закон трения Кулона. Правомерность этого утверждения проверена экспериментально на примере четырех металлических пар трения.
  Ключевые слова: технические поверхности, фактическая площадь контакта, сила трения, удельная сила трения, закон трения Кулона.

• ВОЗМОЖНОСТИ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ СКЛЕРОМЕТРИИ
  
  Авторы: Д.А. БАРЧУКОВ, Е.В. БАРАБАНОВА, Л.Е. АФАНАСЬЕВА, И.А. СМОЛЯКОВА
  Аннотация: Представлены результаты исследований микротвердости методами вдавливания и царапания четырехгранной алмазной пирамидкой на отечественном микротвердомере ПМТ-3. Нанесение царапин на поверхности стали осуществляли при ориентации индентора ребром вперед и гранью вперед. Для регистрации и анализа экспериментальных результатов использовали атомно-силовой микроскоп. Показаны возможности и перспективы применения методов атомно-силовой микроскопии в решении задач склерометрии.
  Ключевые слова: микротвердость, склерометрия, контроль, диагностика, атомно-силовая микроскопия.

• ОБОСНОВАНИЕ СКОРОСТИ ВИТАНИЯ ИКРИНОК В ИНКУБАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ, УСТАНАВЛИВАЕМОЙ НА ОТРАБОТАННЫХ ТОРФЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ
  
  Авторы: А.Л. ЯБЛОНЕВ, А.А. АНДРИАНОВА
  Аннотация: Рекультивация отработанных торфяных месторождений методом обводнения и последующего зарыбления является наиболее эффективным методом хозяйствования. Выращивание ценных пород рыбы путем инкубирования мальков предполагает использование специальной инкубационной системы. Гидравлический расчет ее главного элемента – гнезда-инкубатора – невозможен без умения определять скорость витания икринки в гнезде, поскольку при большей скорости обтекания икринка будет вымываться потоком, а при значительно меньшей скорости – испытывать недостаток кислорода. В статье предложена математическая модель, позволяющая определять скорость витания икринки, и описаны проведенные экспериментальные исследования, показавшие адекватность разработанной модели.
  Ключевые слова: отработанное торфяное месторождение, затопление, зарыбление, инкубационная система, гнездо-инкубатор, скорость витания, критическое число Рейнольдса.

• МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЗАГРУЗКИ ШАРОВОЙ МЕЛЬНИЦЫ
  
  Авторы: В.С. БОЧКОВ, К.В. БОЧКОВА, А.Г. БАБЕНКО
  Аннотация: Повышение энергоэффективности шаровых мельниц, являющихся основными энергопотребляющими агрегатами на горно-обогатительных комбинатах, представляет собой актуальную научно-техническую задачу. Ключевой ограничивающий фактор –отсутствие надежных систем оперативного контроля степени заполнения барабана. Это приводит к работе в неоптимальных режимах (недогруз или перегруз) и значительным экономическим потерям. В статье предложен принципиально новый подход к определению уровня загрузки – «геометрический метод», основанный на анализе пространственного распределения вибрационных сигналов по поверхности барабана. В ходе лабораторных исследований на мельнице Бонда регистрировались параметры вибрации (виброскорость S, виброперемещение D) при различных комбинациях загрузки (шары, песок, вода) и положении датчика относительно источника ударного воздействия. Методами временного, статистического и частотного анализа установлено, что зависимость статистических характеристик сигнала (среднего значения, медианы, максимума, стандартного отклонения) от угла между датчиком и ударником в большинстве случаев аппроксимируется полиномом второй степени. Выявлено существенное влияние типа загрузки на амплитуду сигналов: наличие сыпучей фазы (песка) приводит к многократному демпфированию колебаний вследствие диссипации энергии на трение. Результаты работы подтверждают принципиальную возможность создания системы прямого вибрационного контроля загрузки, не зависящей от косвенных технологических параметров. Сформулированы рекомендации по дальнейшим исследованиям для разработки промышленной методики.
  Ключевые слова: шаровая мельница, уровень загрузки, контроль состояния, вибрационный анализ, виброскорость, виброперемещение, статистическая обработка сигналов, частотный анализ, геометрический метод, оптимизация технологического процесса.

• УПРАВЛЕНИЕ РЕСУРСАМИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ ФУНКЦИОНАЛЬНО СВЯЗАННЫХ КОМПОНЕНТОВ ПРОГРАММНОГО ПРИЛОЖЕНИЯ
  
  Авторы: М.А. ГЛЕБСКИЙ, И.А. ЕГЕРЕВА
  Аннотация: В статье рассмотрена задача оптимального распределения ресурсов вычисли-тельной системы – оперативной памяти и процессорного времени – между виртуаль-ными контейнерами в составе сложных распределенных приложений. Проанали-зированы основные проблемы управления большими системами, такие как конфликты зависимостей, конкуренция за сетевые порты и несбалансированное потребление ресурсов. Показано, что традиционные подходы к распределению ресурсов, ориентиро-ванные на максимизацию суммарной производительности, оказываются неэффектив-ными в условиях сильной функциональной взаимозависимости контейнеров, поскольку приводят к возникновению «узких мест». Предложена максиминная постановка задачи распределения ресурсов с учетом минимальных требований к пропускной способности каждого компонента, с тем чтобы обеспечить сбалансированную загрузку всех элементов системы и повысить ее эффективность.
  Ключевые слова: виртуализация, виртуальный контейнер, Docker.

• СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ДАЛЬНЕМУ ПРОГНОЗИРОВАНИЮ РАЗВИТИЯ ХОЛОДИЛЬНЫХ КОМПРЕССОРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АНАЛИЗА КЛЮЧЕВОГО ПРОТИВОРЕЧИЯ
  
  Авторы: С.Л. ГОРОБЧЕНКО, С.А. МЕШКОВ, Н.Н. ВЕРНЕР, С.А. ВОЙНАШ, В.А. СОКОЛОВА
  Аннотация: В статье предложен метод долгосрочного прогнозирования развития технических систем (ТС) на основе системного анализа ключевого внутреннего противоречия. В качестве объекта исследования выбрана система «холодильный компрессор». Метод основан на выявлении и отслеживании развертывания основного противоречия между двумя взаимоисключающими требованиями надсистемы – обеспечением производительности (количественная сторона) и созданием давления (качественная сторона). Прослежена эволюция компрессоров от поршневых к ротационным, винтовым, центробежным и осевым, выявлена главная движущая сила развития – рост производительности, достигаемый преимущественно увеличением скорости вращения рабочих органов. Анализ показал, что механический принцип сжатия (объемный и динамический) близок к исчерпанию своих возможностей вследствие физических и конструкционных ограничений. В качестве перспективного направления, следующего за осевыми компрессорами, обоснован переход к принципиально иным, немеханическим методам сжатия, таким как магнитогидродинамический принцип и термоэлектрическое охлаждение, что соответствует общей тенденции перехода рабочего тела с макро- на микроуровень. Сделан вывод, что прогнозирование на основе анализа ключевого противоречия и надсистемных требований позволяет выделить магистральные пути развития и создать достоверные долгосрочные прогнозы.
  Ключевые слова: системный подход, дальнее прогнозирование, ТС, холодиль-ный компрессор, ключевое противоречие, законы развития ТС, надсистемные требования, производительность, принцип сжатия, поршневой компрессор, винтовой компрессор, центробежный компрессор, осевой компрессор, магнитогидродинами-ческий метод, термоэлектрическое охлаждение, эволюция техники.