Актуальные задачи современной триботехники и пути их решения

Надежность и эффективность механических систем в значительной степени зависят от надежности и эффективности их узлов трения. В свою очередь, надежность и эффективность узлов трения определяются взаимодействием динамических процессов, протекающих во фрикционных и механических подсистемах. Однако в научной литературе эти вопросы практически не рассматриваются, отсутствует описание методов и методик гостированных способов оценки взаимовлияния динамических процессов, протекающих в мобильных фрикционных системах, а также их динамического мониторинга. В отличие от известных теоретических и экспериментальных данных, опубликованных в научно-технической и справочной литературе, в статье приведено обоснование необходимости учета взаимосвязи динамических процессов механической подсистемы и подсистемы фрикционных контактов при проведении лабораторных и стендовых испытаниях механических систем с узлами трения. Для реализации такого подхода необходимо обеспечить идентичные: условия функционирования трибоконтакта натурного объекта и его физической модели, параметры макро- и микрошероховатостей контактирующих поверхностей, частоты и формы собственных колебаний, физико-механические свойства фрикционного контакта путем регистрации амплитудно-фазочастотных характеристик и ряда косвенных интегральных показателей, отражающих диссипативную природу процессов трения в заданных октавных (долеоктавных) полосах частот. Рассмотрены проблемы, возникающие при вычислении значений комплексного коэффициента передачи при оценке устойчивоститрибосистемы по результатам анализа колебаний в нормальном и тангенциальном направлениях фрикционного взаимодействия. Один из самых эффективных способов исследования нелинейных фрикционных систем — метод их физико-математического моделирования. При этом квазилинейная подсистема описывается системой дифференцированных уравнений, согласно которой строится эквивалентная модель механической подсистемы. Процессы трения описываются критериальными уравнениями. Согласно предложенным критериальным уравнениям формируются условия физического эксперимента, обеспечивающие получение корректных, соответствующих натуральным условиям, результатов. Предложенные методы, способы и принципы повышают достоверность исследований нелинейных систем, являются теоретической основой динамического мониторинга и оптимизации механических систем с узлами трения.

Литература

[1] Шаповалов В.В. Теоретические основы трибоспектральной идентификации процессов трения. Автореф. дис. … д-ра техн. наук. Москва, ВНИИЖТ, 1988. 38 с.

[2] Щербак П.Н. Оптимизация фрикционных механических систем на базе модельного эксперимента. Автореф. дис. … д-ра техн. наук. Ростов–н/Д, 2002. 43 с.

[3] Шаповалов В.В., Челохьян А.В., Лубягов А.М., Воробъев В.Б., Щербак П.Н., Озябкин А.Л., Могилевский В.А., Окулова Е.С., Шуб М.Б., Бутов Э.С., Кикичев Ш.В., Зайкин Д.С., Родин А.Е., Коновалов Д.С., Александров А.А., Харламов П.В., Воронин В.Н., Шапошников И.А. Способ испытаний узлов трения. Пат. № 2343450 Российская Федерация, 2009, бюл. № 1.

[4] Шаповалов В.В., Коропец П.А., Шуб М.Б. Математическое моделирование динамической системы «Экипаж–путь». Вестник РГУПС, 2000, № 2, с. 131–137.

[5] Шаповалов В.В., Озябкин А.Л., Харламов П.В. Применение методов физико-математического моделирования и трибоспектральной идентификации для мониторинга фрикционных механических систем. Вестник машиностроения, 2009, № 5, с. 49–57.

[6] Шаповалов В.В., Челохьян А.В., Колесников И.В., Озябкин А.Л., Харламов П.В. Амплитудо-фазочастотный анализ критических состояний фрикционных систем. Москва, ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2010. 383 с.

[7] Озябкин А.Л. Динамический мониторинг трибосистемы «Подвижной Cостав–путь». Вестник РГУПС, 2011, № 2, с. 35–47.

[8] Озябкин А.Л., Колесников И.В. Методы повышения надежности резьбовых соединений тормозных систем вагонов. Вестник РГУПС, 2011, № 4, с. 66–75.

[9] Озябкин А.Л., Колесников И.В., Харламов П.В. Мониторинг триботермодинамики фрикционного контакта мобильной трибосистемы. Трение и смазка в машинах и механизмах, 2012, № 3, с. 25–36.

[10] Озябкин А.Л. Теоретические основы динамического мониторинга фрикционных мобильных систем. Трение и смазка в машинах и механизмах, 2011, № 10, с. 17–28.

[11] Шаповалов В.В., Лубягов А.М., Выщепан А.Л., Щербак П.Н., Озябкин А.Л., Харламов П.В., Окулова Е.С., Коробейников Т.А., Александрова Е.А., Фейзов Э.Э., Фейзова В.А., Сисюкин И.П., Мантуров Д.С., Мантурова Е.А., Семенов Р.Ю., Пронин В.В., Костюк В.В., Коваленко Л.И., Васильев А.Н., Ананко А.М. Способ динамического мониторинга фрикционных мобильных систем. Пат. № 2517946, Российская Федерация, 2014, бюл. № 16.

[12] Пупков К.А., Егупов Н.Д., ред. Методы классической и современной теории автоматического управления. В 5 т. Т. 1: Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 656 с.