Взаимодействие водосодержащих дисперсных смесей с металлической поверхностью
Автор: Барабанщиков Юрий Германович
Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy
Рубрика: Материалы
Статья в выпуске: 4 (9), 2013 года.
Бесплатный доступ
На основании экспериментальных исследований установлены основные закономерности процесса трения керамической массы по металлической поверхности. Предложено математическое выражение, учитывающее нелинейный характер закона трения. Экспериментально исследован процесс изнашивания металлических поверхностей под действием керамической массы. Получено уравнение, связывающее параметры изнашивания с влажностью керамической массы. Коэффициент пропорциональности в этом уравнении является критерием совместимости материалов трибосистемы и при оптимальном сочетании материалов (минимальном износе) его значение минимально. Показано, что при трении минеральных дисперсных систем по металлу, независимо от их природы, возникает электрический эффект, заключающийся в появлении электродвижущей силы (трибо-ЭДС) способной поддерживать протекание тока во внешней цепи, пока существует трение. Приведены результаты исследований электризации дисперсных систем и влияния на этот процесс различных факторов. Обнаружен эффект односторонней проводимости граничного слоя во время трения скольжения. На основе анализа возможных причин электризации дисперсных систем при трении выдвинута гипотеза, объясняющая этот процесс эмиссией катионов из металла контртела в результате понижения потенциальной энергии ионов в структурно-упорядоченном граничном слое и повышения кинетической энергии катионов в решетке металла в результате соударений с атомами материала дисперсной фазы. Показано, что при трении керамической массы возможно выделение теплоты, не являющейся результатом диссипации, а связанной с понижением внутренней энергии системы в результате самоорганизации структуры.
Закономерности трения керамической массы, электрический эффект, односторонняя проводимость граничного слоя, эмиссия катионов из металла контртела, выделение скрытой теплоты при трении, математическое выражение нелинейного закона трения
Короткий адрес: https://sciup.org/14321991
IDR: 14321991
Interaction of hydrous dispersed mixtures with the metal surface
The basic regularity of ceramic on metal surface friction process was ascertained on the base of experimental research. A mathematical expression which considered nonlinear dependence of friction principle was developed. The process of wear of metallic surfaces under the effect of a ceramic mass has been studied experimentally. An equation that relates the parameters of wear with moisture ceramic mixture. The coefficient of proportionality in the equation is the criterion of compatibility of materials in the friction system, it becomes minimum (the least wear) when the combination of materials is optimal. It is shown that friction of mineral dispersed systems on a metal produces an electrical effect, such as appearance of an electromotive force (friction-EMF) that is capable to maintain current in an external circuit as long as friction continues. The results of studies of electrization of dispersed systems show how influence various factors on this process. Discovered the effect of unilateral conductivity of the boundary layer during sliding friction. Based on the analysis of possible causes of electrization of dispersed systems during friction a hypothesis is advanced explaining this process by emission of cations from the counterbody metal due to a drop of the potential energy of ions in a structurally ordered boundary layer and a rise of the kinetic energy of cations in the metallic lattice as a result of collisions with atoms of the dispersed phase. It is shown that during friction ceramic mixture is released latent heat. This heat is not a dissipative process, but is associated with the reduction internal energy as a result of self-organization the structure.
Список литературы Взаимодействие водосодержащих дисперсных смесей с металлической поверхностью
- Барабанщиков Ю. Г. Тепловыделение при трении дисперсных систем//Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2004. № 1. С. 221-226.
- Барабанщиков Ю. Г. Трибоионная эмиссия//Материалы VIII Всеросс. конф. по проблемам науки и высшей школы (Фундаментальные исследования в технических университетах). СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2004. С. 64-65.
- Морозов В. И. Физические основы пластического формования глиняного кирпича. М.: Стройиздат, 1973. 136 с.
- Механизация процессов формования керамических изделий/Д. Хюльзенберг [и др]. М.: Стройиздат, 1984. 264 с.
- Захаров А. И. Однородность керамики: связь со способом формования и геометрическими характеристиками изделия//Стекло и керамика. 2003. № 9. С. 35-38.
- Барабанщиков Ю. Г. О влиянии нормальной нагрузки на коэффициент трения керамической массы//Механика композиционных материалов и конструкций. 2004. Т. 10. № 2. С. 211-223.
- Барабанщиков Ю. Г., Чурилло А. В. О внешнем трении керамической массы//Межвуз. сб. трудов (Строительные материалы из попутных продуктов промышленности). Л.: ЛИСИ, 1988. С. 21-27.
- Барабанщиков Ю. Г., Чулкин С. Г. Трение дисперсных смесей на основе портландцемента//Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2011. № 123. С. 337-343.
- Барабанщиков Ю. Г. Трение и изнашивающая способность керамической массы//Трение и износ. 2003. Т. 24. № 4. С. 452-457.
- Bowden F. P. and Tabor D. The Friction and Lubrication of Solids//"Clarendon Press". Oxford: 1964. P. 544.
- Демкин Н. Б. Фактическая площадь касания твердых поверхностей. М.: Изд. АН СССР, 1962. 112 с.
- Марочкин В. Н. Осесимметричное напряженное состояние зоны фактического контакта шероховатых поверхностей в условиях полной пластичности: автореф. дис. на сосик. учен. степ. к.т.н. ИМАШ АН СССР, 1958. 21 с.
- Буфеев В. А. Механофрикционный эффект//Трение и износ. 2000. Т. 21. № 3. С. 252-257.
- Барабанщиков Ю. Г., Чулкин С. Г. Трение керамической массы по металлической поверхности//Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2011. № 1 (117). С. 268-278.
- Барабанщиков Ю. Г. Изнашивание металлических поверхностей при трении керамической массы//Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2003. № 4. С. 47-51.
- Барабанщиков Ю. Г. О внешнем и внутреннем трении дисперсных систем//Механика композиционных материалов и конструкций. 2003. Т. 9. № 3. С. 307-320.
- А.с. № 1420459, СССР, МКИ G 01 N 3/56. Способ контроля износа металлических поверхностей при контакте с влажной дисперсной системой./Ю.Г.Барабанщиков; заявитель Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина. № 4200330; заявл. 27.02.1987; опубл. 30.08.88. Бюл. № 32.
- Барабанщиков Ю. Г. Электрические явления при трении дисперсных систем. Ч.I. Трибо-ЭДС//Трение и износ. 2004. Т. 25. № 2. С. 155-160.
- Чураев Н. В. Физико-химия процессов массопереноса в пористых телах. М.: Химия, 1990. 272 с.
- Духин С. С, Эстрела-Льопис В. Р., Жолковский Э. К. Электроповерхностные явления и электрофильтрование. Киев: Наукова думка, 1985. 288 с.
- Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Муллер В. М. Поверхностные силы. М.: Наука, 1985. 396 с.
- Барабанщиков Ю. Г. Электрические явления при трении дисперсных систем. Ч.II. Односторонняя проводимость граничного слоя//Трение и износ. 2004. Т. 25. № 3. С. 266-270.
- Леб Л. Статическая электризация. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. 408 с.
- Барабанщиков Ю. Г. Электрические явления при трении дисперсных систем. Ч.III. Трибоионная эмиссия//Трение и износ. 2004. Т. 25. № 5. С. 481-485.
- Феттер К. Электрохимическая кинетика. М.-Л.: Химия, 1967. 856 с.
- Кинетика электродных процессов: монография/А.Н. Фрумкин [и др.]. М.: Изд-во МГУ, 1952. 319 с.
- Электрохимический фактор изнашивания эндопротезов/Л.С. Пинчук [и др.]//Трение и износ. 2000. Т. 21. № 5. С. 489-493.
- Барабанщиков Ю. Г., Чулкин С. Г. Анизотропия электрической проводимости керамической массы при трении//Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2011. № 123. С. 184-191.
- Барабанщиков Ю. Г. Способ определения фазового состава воды в дисперсных структурах строительных материалов//Вестник БГТУ имени В.Г. Шухова. 2003. № 5, Ч. I. С. 224-227.
- Миронов С. А., Парийский А. А., Барабанщиков Ю.Г. Изменение фазового состава воды и кинетика тепловыделения бетона, твердеющего при отрицательной температуре//Гидротехническое строительство. 1981. № 4. С.18-22.
- Барабанщиков Ю. Г. Управление трением керамической массы//Строительные материалы. 2004. № 9: Приложение Наука. № 4. С. 10-12.
- Барабанщиков Ю. Г., Чулкин С. Г. Влияние электрического поля на триботехнические свойства керамической массы//Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2011. № 1 (117). С. 101-108.
- Барабанщиков Ю. Г. Влияние скорости формования на прочность строительных изделий//Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2006. № 6. Т. 1. С. 170-175.
- Барабанщиков Ю. Г. Роль трения в процессах обработки и формования керамической массы//Вестник БГТУ имени В.Г. Шухова. 2003. № 5, Ч. II. С. 22-24.
- Барабанщиков Ю. Г., Семенов К. В. О повышении пластичности бетонных смесей в гидротехническом строительстве//Гидротехническое строительство. 2007. № 5. С. 24-27.
