Смачиваемость водой материалов дейдвудных трибосопряжений

Исследована смачиваемость водой материалов, применяемых для изготовления дейдвудных подшипников, работающих при смазывании водой: капролона и резины 8130, а также материалов, применяемых для изготовления облицовок гребных валов: стали 12Х18Н10Т и оловянистой бронзы БрО5Ц5С5. Оценка смачиваемости выполнена по значению краевого угла смачивания. По результатам опытов выполнено построение моделей второго порядка, описывающих значения краевого угла смачивания от содержания солей в воде и шероховатости поверхности. Выявлен схожий характер влияния исследуемых факторов на смачиваемость бронзы и нержавеющей стали, который для полимеров не только существенно отличается от аналогичного для металлических сплавов, но и характер изменения смачиваемости капролона при изменении этих факторов отличается от характера изменения смачиваемости резины. Отмечается, что содержание солей в морской воде оказывает слабое влияние на смачиваемость материалов облицовок, заметное влияние на нее оказывает шероховатость поверхности, при этом существует значение высотного параметра Ra, при котором смачиваемость достигает максимального значения. Для резины, наоборот, шероховатость поверхности имеет слабое влияние на смачиваемость водой, но однако содержание солей в воде оказывает на нее очень сильное влияние (в пресной воде резина проявляет выраженные гидрофильные свойства, а в морской становится гидрофобной). Гидрофильность капролона как при увеличении содержания солей в воде, так и при увеличении шероховатости его поверхности, показывает умеренное увеличение. Предлагается использовать в дейдвудном трибосопряжении, смазываемом водой, гидрофильный материал подшипника в сочетании с выраженным гидрофобным материалом облицовки, и, соответственно, в морской воде целесообразно вместо резинометаллических подшипников использовать капролоновые. На основании полученных в работе результатов представляется целесообразным выполнить исследования по замене бронзы и нержавеющей стали при изготовлении облицовок из иного материала с выраженной гидрофобностью.

1. Лысенков П. М. Экологически чистая трибосистема судового движительного комплекса / П. М. Лысенков // Трение, износ, смазка. — 2019. — Т. 21. — № 80.

2. Ахматов А. С. Молекулярная физика граничного трения / А. С. Ахматов. — М.: Физматгиз, 1963. — 472 c.

3. Мышкин Н. К. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения трибологии / Н. К. Мышкин, М. И. Петроковец. — М.: Физматлит, 2007. — 368 c. — EDN RXGTLN.

4. Litwin W. Experimental research on marine oil-lubricated stern tube bearing / W. Litwin // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology. — 2019. — Vol. 233. — Is. 11. — Pp. 1773–1781. DOI: 10.1177/1350650119846004.

5. М амонтов В . А . Анализ износов капролоновых втулок дейдвудных подшипников гребного вала / В. А. Мамонтов, А. И. Миронов, Ч. А. Кужахметов, А. А. Халявкин // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. — 2012. — № 1. — С. 30–35. — EDN OPZQUT.

6. Schirber M. Why Wetting a Surface Can Increase Friction / M. Schirber // American Physical Society: Physics. — 2022. — Vol. 15. — Is. 196 — Pp. 1–2. DOI: 10.1103/Physics.15.196.

7. Peng L. Nonmonotonic Friction due to Water Capillary Adhesion and Hydrogen Bonding at Multiasperity Interfaces / L. Peng, Liang // Phys. Rev. Lett. — 2022. — Vol. 129. — Pp. 256101. DOI: 10.1103/PhysRev-Lett.129.256101.

8. Borruto A. Influence of surface wettability on friction and wear tests / A. Borruto, Borruto // Wear. — 1998. — Vol. 222. — Is. 1. — Pp. 57–65. DOI: 10.1016/S0043-1648(98)00256-7.

9. Zhang Z. Tribological performance of microstructured surfaces with different wettability from superhydrophilic to superhydrophobic / Z. Zhang, Zhihui // Biosurface and Biotribology. — 2020. — Vol. 6. — Is. 4. — Pp. 118–123. DOI: 10.1049/bsbt.2020.0023.

10. Табенкин А. Н. Шероховатость, волнистость, профиль. Международный опыт / А. Н. Табенкин, С. Б. Тарасов, С. Н. Степанов. — СПб.: СПб. политехн. ун-т Петра Великого, 2007. — 136 c. — EDN QNBRTD.

11. Cavanaugh G. M. Formulae a nd Methods VI. / G. M. Cavanaugh. — Woods Hole, MA: The Marine Biological, 1975. — 84 p.

12. Мур Д. Основы применения трибоники / Д. Мур. — М.: Мир, 1987. — 487 c.

13. Львовский Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул / Е. Н. Львовский. — М: Высшая школа, 1988. — 239 c.

14. Hald A. Statistical Theory with Engineering Applications / A. Hald. — N. Y.: Willey, 1952. — 783 p.

15. Conradi M. Wettability and friction control of a stainless steel surface by combining nanosecond laser texturing and adsorption of superhydrophobic nanosilica particles / M. Conradi, A. Drnovšek, P. Gregorčič // Scientific Reports. — 2018. — Vol. 8. — Is. 1. — Pp. 7457. DOI:10.1038/s41598-018-25850-6.

16. П рокудин, В . Г . Применение капролона для облицовок гребных валов / В. Г. Прокудин, В. А. Черепнин, Д. Л. Грингауз, Э. П. Молодецкий // Экспресс-информация: Серия «Судоремонт». — 1983. — № 17 (506). — С. 15–20.

17. Цветков Ю. Н. Механизм трения капролона по оловянистой бронзе в условиях граничной смазки / Ю. Н. Цветков, К. Е. Журавлева // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2020. — Т. 12. — № 4. — С. 745–756. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-4-745-756. — EDN RJWMKW.

18. Hakami F . Developments of rubber material wear in conveyer belt system / F. Hakami, A. Pramanik, N. Ridgway, AK. Basak // Tribology International. — 2017. — Vol. 111. — Pp. 148–158. DOI: 10.1016/j.triboint.2017.03.010.