Ячеечная модель теплопроводности в двухкомпонентном смазочном материале
А.Н. Беляков, В.П. Жуков, А.В. Огурцов, Е.В. Басова, М.А. Шилов
Вестник ИГЭУ, 2026 г. выпуск 2, сс. 89—95
Скачать PDF
Состояние вопроса. Потери на трение составляют значительную долю энергетических затрат в технологических процессах. Современные смазочные материалы представляют собой многокомпонентные системы, в качестве добавок в которые в последнее время активно применяются углеродные наноструктуры, что позволяет значительно увеличить теплопроводность смазочного материала и способствует более эффективному отводу тепла из зоны трения. Однако широкое применение таких материалов сдерживается отсутствием надежных методов расчета теплового состояния смазочного слоя, учитывающих концентрацию присадок и нелинейный характер протекающих процессов.
Материалы и методы. Численное решение задачи теплопроводности выполнено на основе ячеечной модели теории цепей Маркова.
Результаты. Предложена модель теплопроводности в двухкомпонентном смазочном материале. Рассмотрены два потока тепла по различным компонентам смазочной композиции с учетом взаимного обмена энергиями между ними. В результате численного эксперимента получены и исследованы зависимости температуры смазочного слоя от концентрации присадки, рассчитаны градиенты температуры внутри смазочного слоя, показано влияние мощности и положения источника теплоты на распределение температуры.
Выводы. Разработанная модель теплопроводности и полученные результаты позволяют прогнозировать распределение температуры в смазочном слое, выбирать концентрацию присадок под требуемые параметры работы пары трения.
1. Mechanism of Lubricating Action of Model Systems with Additives of Carbon Nanostructures under Hard Friction Conditions / M.A. Shilov, A.I. Smirnova, S.Yu. Kupreenko, et al. // Journal of Friction and Wear. – 2024. – Vol. 45, No. 6. – P. 337–343.
2. Гаркунов Д.Н. Триботехника. – М.: Изд-во МСХА, 2001. – 616 с.
3. Триботехнические характеристики моторного масла, модифицированного углеродными наночастицами / Н.К. Толочко, А.В. Крауклис, П.Г. Становой, Ю.А. Шиенок // Опыт, проблемы и перспективы развития технического сервиса в АПК: доклады Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 55-летию со дня образования БГАТУ и 100-летию со дня рождения д-ра техн. наук, проф. Суслова В.П., Минск, 15–18 апреля 2009 г.: в 2 ч. Ч. 1. – Минск: БГАТУ, 2009. – С. 379–383.
4. Исследование триботехнических характеристик перспективных смазочных материалов с углеродными наночастицами / А.А. Гвоздев, А.И. Смирнова, Е.В. Березина и др. // Жидкие кристаллы и их практическое использование. – 2018. – Т. 18, № 1. – С. 66–72. DOI: 10.18083/LCAppl.2018.1.66.
5. Тохметова А.Б. Повышение трибологических свойств смазочного масла легированием микро-/нанодобавками: дис. … канд. техн. наук. – М., 2023. – 113 с.
6. Vyavhare K., Aswath P.B. Tribological Properties of Novel Multi-Walled Carbon Nanotubes and Phosphorus Containing Ionic Liquid Hybrids in Grease // Front. Mech. Eng. – 2019. – Vol. 5. DOI: 10.3389/fmech.2019.00015.
7. Шилов М.А., Усольцева Н.В. Моделирование влияния присадок углеродных наноструктур на триботехнические характеристики смазочных материалов // Жидкие кристаллы и их практическое использование. – 2025. – Т. 25, № 4. – С. 91–101.
8. Tactile and Thermal Sensors Built from Carbon–Polymer Nanocomposites – A Critical Review / C. Yuan, A. Tony, R. Yin, et al. // Sensors. – 2021. – Vol. 21, issue 4. https:// doi.org/10.3390/s21041234
9. Баранцева Е.А., Мизонов В.Е. Введение в теорию цепей Маркова и ее инженерные приложения: учеб. пособие / ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина». – Иваново, 2010. – 80 с.
10. Моделирование теплопроводности в среде с фазовым переходом с подвижной границей раздела фаз / В.Е. Мизонов, А.И. Тихонов, Е.В. Басова, А.В. Митрофанов // Проблемы региональной энергетики. – 2021. – № 3(51). – С. 53–61. DOI: 10.52254/1857-0070.2021.3-51.05.
11. Теоретическое исследование нелинейной теплопроводности в многослойной среде с фазовыми переходами в слоях / В.Е. Мизонов, А.В. Митрофанов, Е.В. Басова, Е.А. Шуина // Вестник ИГЭУ. – 2020. – Вып. 1. – С. 53–59. DOI: 10.17588/2072-2672.2020.1.053-059.
12. Карпушенкова Л.С., Кабо Г.Я., Блохин А.В. Многослойные углеродные нанотрубки – компонент энергоемких суспензионных реактивных горючих // Тонкие химические технологии. – 2020. – Т. 15, № 2. – С. 38–46.
13. The effective density and transport properties of compacted carbon nanotubes and nanowhiskers / I.V. Zolotukhin, I.M. Golev, A.E. Markova, et al. // Technical Physics Letters. – 2005. – Vol. 31, No. 2. – P. 159–160. DOI: 10.1134/1.1877634.
14. Многослойные углеродные нанотрубки и их применение / М.М. Томишко, О.В. Демичева, А.М. Алексеев и др. // Российский химический журнал. – 2008. – Т. 52, № 5. – С. 39–42.
15. Тохметова А.Б., Михеев А.В., Тананов М.А. Исследования трибологических свойств моторного масла с содержанием фуллеренов // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2022. – № 4. – С. 108–112. DOI: 10.31857/S0235711922040150.