Федеральное Агентство
Научных Организаций

Российская Академия Наук

Отделение энергетики, машиностроения
механики и процессов управления

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт машиноведения
им. А.А. Благонравова
Российской академии наук

  • русский
  • english

Основные научные результаты

 

- Лаборатория имеет значительный опыт создания узлов трения для объектов космической техники («Луноход», «Марсоход», космические станции, система «Энергия-Буран» и др.). Разработаны методы ресурсного проектирования технических систем  по трибологическим критериям.

- Разработаны  обобщенные  безразмерные трибологические критерии, позволяющие учитывать в расчетах на трение и износ, механические, физико-химические, геометрические факторы влияния.

- Созданы расчетные зависимости на ресурс типовых узлов трения, функционирующих в экстремальных условиях.

- Проект «Сахалин-2» является, по оценкам, самым крупным комплексным нефтегазовым проектом, когда-либо осуществлявшимся в мире. Беспрецедентным для отрасли также является использование подвижных опор в соединениях между основанием и верхними строениями платформы. Устройство (сейсмоизоляторы) помогают выдерживать сильнейшее землетрясение – во время подземных толчков подвижные опоры позволяют элементам конструкции  плавно  раскачиваться  из стороны в сторону, предохраняя их от разрушения. Одновременно опоры компенсируют  волновые, ледовые и температурные нагрузки на оборудование  верхнего строения.  Центральный  элемент опоры представляет собой тонкую  антифрикционную  композитную  прокладку (~ 3:5 мм), от состояния которой зависит работоспособность всего устройства, рассчитываемого на ресурсе 30 лет.

Научное направление работ - Исследование нестационарных трибологических процессов и механизмов поверхностного разрушения в экстремальных условиях.

Практическая направленность исследований Самая сейсмостойкая в мире морская платформа

Ускорения  элементов  платформы  при использовании фрикционных маятниковых подшипников и без них

Фрикционный маятниковый подшипник – сейсмоизолятор(ФМП) (Проект «Сахалин-2»)

(д.т.н., проф. Ю.Н. Дроздов к.т.н. В.Н. Пучков)

Петля гистерезиса для типового подшипника – сейсмоизолятора ФМП устанавливаются в верхней части четырех бетонных опор.
Характеристики ФМП:
T – период колебаний, T=2π√R/g,                       
R-радиус сферической выемки
g – ускорение силы тяжести.
Давление: P=30 ÷ 65  МПa;
Скорость:    V=0,025÷0,9  м/с;
Температура: -40оС ÷ +40оС
Срок службы : 30 лет
fav=0,04 ÷ 0.06 – коэффициент трения
l=1,6-коэфф. изменения свойств
Qd –максимальная сила трения
kd – жесткость
  Поперечный разрез ФМП

- Сотрудники ИМАШ РАН (Ю.Н. Дроздов, В.Н. Пучков) проводили  аналитико-экспериментальные исследования в   г. Сан-Франциско (США) совместно с  представителями ряда фирм – изготовителей платформы.

- Обобщены  и проанализированы исследования технической керамики, проведенные в Японии, США, Германии, России, Корее и др., работающей всухую и при граничной смазке, в режиме скольжения. В основном исследовались керамические материалы: Al2O3, Si3N4, SiC, ZrO2.

- Впервые найдены обобщенные факторы изнашивания керамики, характеризующие напряженное состояние контакта, площадь  фактического касания тел, хрупкость керамики, шероховатость поверхности, модуль упругости керамики, влияние размера зерна, химическую модификацию поверхностей трения и др. На основании обработки экспериментальных данных по износу керамик были найдены показатели степени и коэффициенты, зависящие от вида керамики, технологии получения и обработки, схемы испытаний. Сопоставление экспериментальных величин и расчетных значений интенсивностей изнашивания различной технической керамики показали их удовлетворительное согласие.

- В реакторах на быстрых  нейтронах со свинцовым (БРЕСТ) и свинцово-висмутовым (СВБР-75/100) теплоносителями возникает необходимость исследования трения, схватывания, фреттинг-коррозии и ускоренного изнашивания в узлах сопряжения тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) с дистанционирующими решетками (ДР) тепловыделяющих сборок. Создается  экспериментальное оборудование и проводятся эксперименты по исследованию процессов вибрационного изнашивания и  схватывания материалов в сопряжениях ТВЭЛ-Дистанционирующая решетка   (ИМАШ РАН,  ФГУП  ОКБ  «Гидропресс»,  Нижегородский Гос.  Тех.  Университет им. Р.Е. Алексеева).

- Анализ процессов трения ядерных установок, работающих в среде тяжелых высокотемпературных жидкометаллических теплоносителей,  показал: длительная (ресурсная) работоспособность материалов в рабочих условиях реакторных  контуров может быть обеспечена при формировании  и поддержании на них оксидных защитных покрытий. Изнашивание рабочих контактных поверхностей в среде высокотемпературных свинцового и свинец-висмутого теплоносителей контуров с реакторами на быстрых нейтронах существенно зависит от традиционных факторов  контактирования и от типа теплоносителя, состава и физико-химического состояния содержащихся в нем примесей.

- В Лаборатории проводятся научно-исследовательские работы по исследованию нестационарных трибологических процессов и механизмов разрушения в электрических центробежных насосах (ЭЦН), рис.1, при наличии газожидкостной среды, осложненной абразивным коррозионно-активным фактором с целью повышения надежности и ресурса  нефтедобывающего оборудования.

Износ – причина отказа

(к.т.н. Н.И. Смирнов, к.т.н. М.В. Прожега)

Изменение износа насосной секции

  • Математическая модель динамики насоса с учетом износа.
  • Конечно – элементная модель фланцево-болтового соединения

Впервые разработана математическая модель динамики центробежного насоса  с учетом процесса изнашивания радиальных пар трения, позволяющая определить износ многоопорных роторных систем.

Дано научное объяснение феномену эрозионного и усталостного разрушения ЭЦН и падению их на забой в процессе эксплуатации, выработаны научные рекомендации по их предотвращению.

Разработана технология детонационного напыления износостойких покрытий WC-Co из наноструктурированных порошков. 

Проведены испытания на трение и износ углеродного материала “Термар”. 

Модернизация машины для трения с подводом постоянного тока. 

Технология изготовления муфты из материала с эффектом памяти . 

Публикация 7 статей и 1 патента