SIMULATION OF THE STRESS OF RELAXATION OF STRESSES IN THE LUBRICANT FILM ON THE SURFACE OF FRICTION IN THE PRESENCE OF FULLERENES IN THE LUBRICANT

Authors

  • Віктор Анатолійович Войтов
  • Андрій Григорович Кравцов
  • Антон Вікторович Войтов

DOI:

https://doi.org/10.18372/0370-2197.1(90).15235

Keywords:

macro reological model, rheological properties, clusters, micelles, gel, sol, fluid viscosity, electrostatic forces, fullerenes, tribosystems, friction surface, the life time of the actual contact spot, stress relaxation time on the actual contact spot

Abstract

The paper presents the results of theoretical studies on the formation of a lubricating film on the friction surface in the presence of fullerenes in the lubricant. Based on the analysis of literature sources, it is proved that the friction surface, which in the process of operation of the tribosystem is an "electrostatic field generator", encourages a change in the structural viscosity of the lubricating film. Increasing the rate of dissipation in the tribosystem leads to an increase in the magnitude of the electrostatic field of the friction surface, which promotes the formation of micelles of fullerenes of the framework. The results of modeling the change in the values of the life time of the actual contact spot, as well as the relaxation time of stresses on the actual contact spot in the presence on the friction surface of a lubricating film having a gel structure. Parametric identification of the macro reological model of stress relaxation in the lubricating film on the actual contact spots is performed. Theoretical dependences of the change in the life time of the actual contact spot and the stress relaxation time on the values of the dissipation rate and the concentration of the fullerene composition are obtained. It is proved that the value of the relaxation time is a measure of the transition of the viscous properties of the structure of the lubricating film into elastic properties and, conversely, elastic into viscous. It is shown that the driving force of the transition is the rate of dissipation in the tribosystem, which can be called the pumping energy.

The results of modeling these parameters allow us to assert the existence of values of the rate of dissipation, at the achievement of which on the friction surface begins to form a gel structure (structure in the form of a framework), which perceives the load as a solid. At small values of the rate of dissipation of the pumping energy is not enough to form the structure of the gel and the lubricating film will have the structure of the sol and perceive the load as a viscous body.

Author Biographies

Віктор Анатолійович Войтов

д.т.н., проф., завідувач кафедри транспортних технологій і логістики Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. П. Василенка,

Андрій Григорович Кравцов

к.т.н., доцент, декан факультету технологічних систем і логістики Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. П.Василенка

Антон Вікторович Войтов

к.т.н., старший викладач кафедри деревооброблювальних технологій та системотехніки лісового комплексу Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. П. Василенка

References

Yanli Yao, Xiaomin Wang, Junjie Guo, Xiaowei Yang, Bingshe Xu Tribological prop-erty of onion-like fullerenes as lubricant additive // Materials Letters Volume 62, Issue 16, 2007, Pages 2524-2527 https://doi.org/10.1016/j.matlet.2007.12.056

L. Rapoport, Y. Feldman, M. Homyonfer, H. Cohen, J. Sloan, J. L. Hutchison, R. Tenne Inorganic fullerene-like material as additives to lubricants: structure–function relationship // WearVolumes 225–229, Part 2, 1999, Pages 975-982 https://doi.org/10.1016/S0043-1648(99)00040-X

F. A. Yunusov, A. D. Breki, E. S. Vasilyeva, O. V. Tolochko The influence of nanoad-ditives on tribological properties of lubricant oil // Materials today: proceedings Available online 14 February 2020 https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.01.447

Xiaowei Li, Xiaowei Xu, Yong Zhou, Kwang-Ryeol Lee, Aiying Wang Insights into friction dependence of carbon nano particles as oil-based lubricant additive at amorphous carbon interface // Carbon Volume 150, 2019, Pages 465-474 https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.05.050

Безмельницын В. Н., Елецкий А. В., Окунь М. В. Фуллерены в растворах // Успехи физических наук. — 1998, № 11, 1195—1220

Яхьяев Н. Я., Бегов Ж. Б., Батырмурзаев Ш. Д. Новая смазочная композиция для модификации поверхностей трибосопряжений судового малоразмерного дизеля // Вест-ник АГТУ. Сер.: Морская техника и технология. — 2009, № 1, 47—52

Kravcov A.G. Evaluation of tribological characteristics of liquid lubricants with fullerene additives // Problems of Tribology, -2020, V. 25, No 3/97, 50-54 https://doi.org/10.31891/2079-1372-2020-97-3-50-54

Кравцов А.Г. Розробка макрореологічної моделі релаксації напружень в мастиль-ній плівці на поверхні тертя при наявності фулеренів / А.Г. Кравцов, Проблеми триболо-гії. – 2018. – № 4. – С. 36 – 40.

Войтов В. А. Моделирование процессов трения и изнашивания в трибосистемах в условиях граничной смазки. Часть 1. Расчет скорости работы диссипации в трибосисте-мах / В. А. Войтов, М.Б. Захарченко // Проблеми трибології. – 2015. – №1. – С. 49 – 57.

Войтов В. А. Моделирование процессов трения и изнашивания в трибосистемах в условиях граничной смазки. Часть 2. Результаты моделирования / В. А. Войтов, М.Б. Захарченко // Проблеми трибології. – 2015. – №2. – С. 36 – 45.

Рейнер М. Реология / М. Рейнер. // перев. с англ. под ред. Э.И. Григолюка. – М.: Наука, 1965. – 223 с.

Issue

Section

Проблеми тертя та зношування