Повышение износостойкости и долговечности тяжелонагруженных узлов трения транспортных средств, машин и механизмов путем формирования антифрикционного слоя поверхностных наноструктур на трибоконтакте и обеспечения динамического контроля за техническим состоянием трибосистемы

В тяжелонагружнных узлах трения машин, механизмов, транспортных систем и, в частности, вертолетов МИ-26 имеется ряд элементов, ресурс которых существенно ограничен. К этим элементам с ограниченным ресурсом, в первую очередь относятся наиболее нагруженные узлы, в частности хвостовая трансмиссия вертолета. В соединениях валов трансмиссии применяются эвольвентные зубчатые (шлицевые) соединения. Шлицевые соединения выходят из строя в основном из-за износа рабочих поверхностей зубьев. Процессы взаимодействия в зоне фрикционного контакта шлицевого соединения хвостовой трансмиссии вертолета характеризуются малыми по амплитуде относительными колебаниями и значительными по величине динамическими нагрузками, действующими на сопряжение в эксплуатационных условиях. На участках поврежденных поверхностей протекают схватывание, абразивное разрушение, усталостные процессы, сопровождающиеся окислением и коррозией. Причем в зависимости от условий нагружения, свойств материалов и окружающей среды один из перечисленных процессов является определяющим. Борьба с износом в таких условиях может вестись по нескольким направлениям: 1) конструкционные изменения и механичесая обработка; 2) модификация поверхностей и подбор материалов трибосопряжения; 3) оптимизация состава смазочного материала.Универсального средства предотвращения износа от фреттинг-коррозии в трибосопряжениях не существует. В основном снижение износа от фреттинга с использованием тех или иных средств разработаны для частных случаев с определёнными условиями работы трибосопряжения и перенесение этого решения в другие условия не всегда приводит к успешному результату. Весьма эффективным средством снижения износа при фреттинге является подбор материалов трибосопряжения, модификация поверхностей трибоконтакта в т.ч. путем нанесения покрытий.В теоретическом плане проблема расчета шлицевого трансмиссионного соединения сводится к решению контактных задач механики деформируемого твердого тела.Другим способом увеличения износостойкости узла трения является применение смазочного материала. В настоящее время в шлицевых соединениях хвостовой трансмиссии вертолета для снижения износа используются высокосернистые вязкие трансмиссионные масла, которые, несмотря на высокие противозадирные свойства, надежно предохраняющие трибосопряжение от схватывания, обладают рядом отрицательных качеств.Так же, для эффективной эксплуатации трибосистемы необходимо не только следить за ее текущим состоянием, но и располагать методами его предсказания. В отечественном вертолетостроении методы динамического мониторинга до настоящего времени не нашли должного применения.На основании нашего опыта и опыта предыдущих работ для повышения ресурса работы узлов трения нами была сформулирована трибологическая триада – «покрытия-смазки-мониторинг», из которой вытекают цели на предлагаемый проект:1. Создание технологических основ инженерии поверхностей металлов и сплавов с использованием многослойных покрытий триботехнического назначения, получаемого методами плазмохимического осаждения из газовой фазы и лазерной наплавки нанодисперсных порошков, включающих упрочняющий поверхность каркас и наноструктурированный антифрикционный слой. 2. Создание нового смазочного материала для тяжелонагруженных узлов трения, исключающего протекание негативных сегрегационных процессов в трибоконтакте и обеспечивающего формирование самовосстанавливающейся металлополимерной пленки на поверхностях трения 3. Разработка программно-аппаратного комплекса динамического мониторинга и прогнозирования состояния элементов узлов и механизмов.