МОЛОДАЯ ДРЕВНЯЯ НАУКА
В прошлом году Гомельский Институт механики металлополимерных систем имени В. А. Белого был занесён на Доску Почёта Национальной академии наук Беларуси за достижение наилучших результатов в научной, научно-технической, инновационной и социальной деятельности. А нынешний год, объявленный в нашей стране Годом науки, совпал и с интересной датой в истории трибологии – науки очень древней и одновременно молодой. Совсем недавно в Лондоне было отмечено 50-летие доклада Рабочей группы правительства Великобритании по проблемам трения, износа и смазки, возглавляемой профессором Питером Джостом. Белорусских трибологов на юбилейных торжествах представлял директор Гомельского ИММС, академик Николай Мышкин.
- Именно рабочая группа профессора Джоста, - говорит Николай Константинович, – предложила следующее определение: «Трибология – это наука о взаимодействии поверхностей, находящихся в относительном движении, а также связанные с ней технологические и практические аспекты». Этот относительно молодой термин имеет очень древние корни. Ещё тысячи лет назад человек извлекал огонь, используя трение кусков дерева, то есть превращение при трении механической энергии в тепло. Как повлияло на человека овладение огнём, известно. В цивилизациях древности инженерные решения проблем трения и смазки привели к появлению полоза, лыжи и колеса. Без трения невозможна ходьба человека, ведь при ходьбе человек переставляет ноги как спицы виртуального колеса, а трение о дорогу даёт возможность двигаться. Гололёд – это как раз случай ходьбы без трения, и мы с ним хорошо знакомы на практике зимой. Без трения невозможно строительство – древние люди укладывали гигантские блоки без раствора, и пирамиды стоят уже тысячи лет. Железные дороги и весь другой транспорт невозможны без использования трения. Из-за трения между нитями не рассыпаются ткани, канаты и тросы, человек оделся и обулся, построил колесницы и флот. С трением связана и одна из самых острых проблем современности – износ машин и механизмов. Расходы на восстановление машин в результате износа огромны, и увеличение срока их службы равносильно вводу значительных новых производственных мощностей. Большие потери народное хозяйство терпит от трения в узлах машин, и больше половины топлива, потребляемого средствами транспорта, расходуется на преодоление сопротивления, создаваемого трением в машинах и в контакте с дорогой. Если оценить потери, связанные с трением и износом машин, для промышленно развитых стран, то они сравнимы с 3–5% валового национального продукта. Отмечу ещё, что из потребляемой промышленностью энергии 15% расходуется на преодоление сил трения.
Отдел «Трибология». Сотрудники В. Г. Кудрицкий, к.т.н. А. В. Купреев, к.т.н., доцент И. Н. Ковалева обсуждают конструкцию прибора для испытаний материалов на трение в космосе.
– Это же глобальная проблема. И насколько далеко в её решении продвинулись отечественные трибологи?
- О весомости научных исследований нашего института можно судить уже по тому, что ещё в 1969 году в Гомеле прошёл международный симпозиум «О природе трения твёрдых тел», собравший около 500 участников, а академик Белый стал сопредседателем советско-британской комиссии по сотрудничеству в данной области в 1974 году вместе с профессором Джостом. С 1980 года в институте издаётся международный журнал НАНБ и РАН «Трение и износ», который переводится и распространяется на английском языке издательствами Allerton Press и Springer, и уже тридцать лет у нас функционирует совет, рассматривающий диссертации по специальности «Трение и износ в машинах». Кстати, в Беларуси, как одной из наиболее развитых республик бывшего СССР, к проблемам трения и износа было постоянно обращено внимание учёных. А за годы независимости исследования в данной области выполнялись в рамках таких фундаментальных и научно-технических программ, как «Поверхность», «Полимерные материалы и технологии», «Триботехника» и «Защита поверхности», а также Программы Союзного государства Беларуси и России. Выполнен ряд международных проектов с учёными России, Европы, США, КНР, Южной Кореи. Ещё в советское время институт тесно сотрудничал с авиакосмической отраслью и продолжил это сотрудничество в СНГ, а уже в рамках Программы Союзного государства РБ-РФ «Космос-НТ» был разработан прибор для испытаний на трение и износ для Международной космической станции.
Сотрудники отдела «Фрикционное материаловедение» к.т.н. С. Н. Бухаров и А. А. Сементовская разрабатывают и испытывают новые типы фрикционных материалов.
– Сегодня в нашей стране уделяется особое внимание разработке новых высокоэффективных композиционных материалов для машиностроения и транспорта.
- Работы в этом направлении нашим институтом выполняются совместно с предприятиями концерна «Белнефтехим». Так, результаты исследований трения и изнашивания наполненных полиамидов, полиацеталей и полиэфиров позволили разработать материалы для узлов трения ходовой части автомобильной и тракторной техники. По заявкам ОАО «Гомсельмаш» поставляются разработанные материалы для деталей узлов трения сельскохозяйственной техники. Совместно с ОАО «Светлогорское Химволокно» институтом выпускается литьевой углепластик для деталей подвески большегрузных автомобилей ОАО «БЕЛАЗ».
В отделе «Технология полимерных композитов» разрабатываются материалы для узлов трения автомобильной и тракторной техники. На снимке: сотрудники В. В. Дубровский и В. В. Шевченко с разработками отдела.
Также наряду с решением задач повышения долговечности трущихся деталей за счёт применения антифрикционных материалов и смазок в триботехнике решается и обратная задача – создание материалов, обладающих высоким коэффициентом трения, которые называются фрикционными. Эти материалы работают в экстремальных условиях эксплуатации, подвержены воздействию высоких нагрузок, скоростей и температур. Более 50 наименований фрикционных изделий, изготовленных в институте, используется в различных технологических машинах при производстве металлокорда на ОАО «БМЗ». Они применяются на стадиях волочения, латунирования, отмывки, перемотки, так как качество корда зависит от стабильности силы натяжения проволоки, которая обеспечивается трением в направляющих.
– Николай Константинович, а что бы Вы отметили из последних разработок института?
- Одна из последних разработок, завершённых в прошлом году, – материалы для дисковых тормозов буровых установок, обеспечивающих спуск труб в скважину. Причём вес колонны труб, которые удерживают тормоза, достигает 400 тонн.
Считается, что для того чтобы затормозить, необходим контакт без смазки. Однако в новых конструкциях тормозов и трансмиссий крупных машин наши фрикционные материалы работают в среде минерального масла. Они успешно прошли испытания в тормозах и трансмиссиях колёсных тракторов большой мощности и карьерных самосвалах грузоподъёмностью до 220 тонн.
Лаборатория «Трибофизика смазочных материалов». Исследования смазочных материалов на основе жидких кристаллов проводят сотрудники Т. Г. Чмыхова и А. Л. Богданов.
Трибология – удивительная наука. Занимаясь ею, мы нередко находим подсказки в самой жизни. Так, изучая уникальную износостойкость суставов, учёные института обнаружили, что синовиальная жидкость суставов в отличие от технических смазок не вытесняется из зоны трения даже под огромной нагрузкой. Это благодаря удивительным свойствам эфиров холестеринов этой жидкости, образующих тончайшие жидкокристаллические слои, которые, словно карты в колоде, скользят относительно друг друга, но при сдавливании из зоны трения не выходят. В результате в нашем институте впервые в стране был освоен опытный синтез ЖК-соединений холестерина, которые используются для получения препаратов для наружного лечения суставов, а также в качестве присадок для масел и пластичных смазок.
Весь опыт развития науки о трении убедительно показывает, что она находит ответы на самые трудные вопросы, которые ставит развитие современной техники и всё более жёсткие требования экономии энергии и защиты окружающей среды. Кроме того, её приложения распространяются на все области нашей жизни.
Приём в Букингемском дворце: слева направо – принц Филипп, президент Международного совета по трибологии профессор П. Джост, президент Британского Общества материаловедов и горных инженеров доктор Б. Рикинсон, академик Н. К. Мышкин.
– Кстати, важность её достижений для современного общества была подчёркнута и тем фактом, что недавно в рамках юбилея в Лондоне представители Международного совета по трибологии, в том числе и Вы, были приняты в Букингемском дворце принцем Филиппом – мужем королевы Елизаветы II, который является патроном научно-технических обществ Великобритании.
- Не менее важно и то, что нынешний год в нашей стране объявлен Годом белорусской науки, вступая в который, институт обладает прочной научно-исследовательской и технологической базой для реализации разработок в области трения, смазок и износа. У нас отличный комплекс современных приборов для анализа поверхности твёрдых тел и исследований структуры материалов, центр их испытаний на трение и износ. Древняя и одновременно молодая наука о трении обладает огромным потенциалом для решения многих технических и экологических проблем. И наша задача – успешно реализовать этот потенциал.