Рассмотрены универсальные способы и алгоритмы оценки интенсивности изнашивания материалов на машине трения при постоянном и переменном удельном давлении. Особое внимание уделяется исследованию линейного и объемного износа. Предложены упрощенные формулы оценки износа на основе разложения в ряд Тейлора геометрических функций. Обосновывается эффективность применения пары трения с переменным давлением путем врезания диска в плоский образец — метода хорды. Приводится и доказывается зависимость линейной и объемной износостойкости при проведении исследований с переменным давлением. Получена зависимость износостойкости исследуемых материалов от времени с учетом коэффициентов корреляции для каждого образца.

Экспериментально исследована износостойкость политетрафторэтилена, его композита Ф4К20, полиэфирэфиркетона и сверхвысокомолекулярного полиэтилена при трении скольжения по углеродистой и легированной стали. Показано, что в парах трения с легированной сталью может возникать температурный режим, при котором активируются реакции химического взаимодействия никеля и полимера. Эти реакции в присутствии политетрафторэтилена и его композита приводят к образованию прочных пленок переноса и расширению диапазона рабочих нагрузок, а в случае полиэфирэфиркетона и сверхвысокомолекулярного полиэтиленом — к более интенсивному нагреву полимеров и сокращению диапазона нагрузок приблизительно в два раза.

Предложен подход к построению опорной кривой, основанный на явлении акустической эмиссии, источником информации при этом является акустическое излучение, возникающее при взаимодействии поверхностных шероховатостей вследствие трения. Рассмотрены особенности образования опорных кривых для материалов обоих контактирующих тел. Выполнено сравнение традиционного способа построения опорных кривых на основе обработки данных профилограмм и подхода, основанного на регистрации данных акустической эмиссии при трении. Используя возвратно-поступательный способ трения, возможно одновременно строить опорные поверхности обоих контртел, участвующих в трении. Предполагается, что этот подход облегчит исследование механизмов трения различных материалов. Показано, что приработка мягкого и твердого материала приводит к установлению размеров пятен микроконтактов и шероховатости на поверхности трения, пропорциональных соотношению прочности материалов пары трения на сдвиг.

Предложены подходы к созданию экспериментальной базы триботехники. Исследована бифуркационная составляющая трения скольжения. Разработан алгоритм автоматического перемещения нагрузочной платформы, исключающий работу оператора. Оригинальность решения проблемы нагружения состоит в использовании параметров структурной модели, полученных при параметрической идентификации динамической системы фрикционного взаимодействия. Описана мехатронная установка Трибал, обеспечивающая возможность исследования динамических характеристик в режиме реального времени. Для решения задач использован аппарат теории катастроф.

Исследовано мехатронное устройство для размотки и протягивания рулонных материалов в дискретном режиме. Для уменьшения затрат энергии использован пружинный привод с рекуперацией энергии, в котором установлен пневматический цилиндр для компенсации диссипативных потерь. Традиционно такие пружинные приводы применяются для возвратно-поступательных перемещений рабочих органов с постоянной массой. Особенностью операции по размотке рулонных материалов в дискретном режиме является изменение приведенной к пружинному приводу массы рулона. Установлены законы изменения масс и предложен алгоритм, позволяющий программным способом изменять время отключения пневматического цилиндра для обеспечения максимальной требуемой скорости каретки в среднем положении. При этом возникает свободный выбег рулона и упаковочный материал разматывается, и вдоль трассы провисает лента. Дальнейшие циклы работы выполняются в режиме холостого хода с минимальными затратами энергии. Изменение массы контролируется с учетом количества циклов и программно задается уменьшение массы на конкретную величину. Результаты работы использованы при разработке мехатронной пневматической системы приводов фасовочно-упаковочного автомата. Результатами работы могут воспользоваться разработчики энергосберегающего технологического оборудования.

Решены задачи уравновешивания вертикальных нагрузок в различных подъемных устройствах. Рассмотрены нелинейные пружинные аккумуляторы, которые могут быть использованы для уравновешивания вертикальной нагрузки в подъемных устройствах, в различных мехатронных пружинных приводах с рекуперацией энергии и в тактильных датчиках промышленных роботов. Проанализированы законы движения, которые могут быть получены в пружинных приводах с рекуперацией энергии, построенных на базе пружинных аккумуляторов с выходным поворотным звеном и предназначенных для шаговых приводов, приводов с возвратно-вращательным и возвратно-поступательным движениями. Выполнен сравнительный анализ основных характеристик различных пружинных аккумуляторов для решения задачи уравновешивания, даны рекомендации по использованию различных законов движения в мехатронных пружинных приводах.

Рассмотрены нереверсивные шаговые приводы с пружинным аккумулятором, позволяющие снизить энергопотребление при выполнении технологических процессов. Рассмотрены кинематические схемы компоновки шагового привода, выбраны оптимальные конструкции управляющих узлов и разработана экспериментальная установка нереверсивного шагового привода с рекуперацией энергии. Испытания, проведенные с помощью экспериментальной установки нереверсивного шагового привода, позволили сравнить ранее полученные теоретические данные с экспериментальными. Проведен сравнительный анализ временных показателей пневматического шагового привода и привода с рекуперацией энергии. Полученные результаты показали, что применение пружинного аккумулятора позволяет значительно снизить энергетические затраты. Применение пружинного привода экономически выгодно в промышленной сфере.

Представлен алгоритм структурно-параметрического синтеза механизмов ног галопирующих роботов, способных перемещаться в условиях неопределенной среды при внешних динамических контактных взаимодействиях и использовании относительно простых регуляторов по положению и скорости. Динамическая локомоция галопирующих роботов, механизмы ног которых имитируют опорно-двигательную систему животных, обеспечивается благодаря звену переменной длины (ЗПД) с пассивным регулированием. ЗПД, представляющее собой соединение двух твердотельных звеньев посредством подпружиненной призматической кинематической парой, вводится в состояние резонанса для обеспечения энергоэффективной динамической локомоции, рекуперации энергии при соударении с полом, нивелирования неровностей подстилающей поверхности.

Описана функциональная схема и реализация прибора для регистрации состава и кинетики образования летучих продуктов при трении в вакууме времяпролетного масс-спектрометра. Работоспособность методики проиллюстрирована экспериментами по трению полиамида относительно металлических и полимерных контртел.

Рассмотрены особенности разработки конструкции сферического сканера для исследования пространственных характеристик антенн с применением технологии прямого привода для двух осей. Спроектировано основание установки сферического сканирования антенн, которое состоит из силового несущего каркаса для размещения элементов конструкции сканера и основания для крепления приемника сигнала. Рассмотрена задача размещения поворотных устройств: угломестного узла для вращения основания закрепленного приемника сигнала в вертикальной плоскости и азимутального узла вращения объекта исследования в горизонтальной плоскости. Выполнены расчеты геометрических характеристик, прочности, жесткости, устойчивости конструкции.

Рассмотрена погрешность измерений ротационным вискозиметром, возникающая в результате трения в опорах измерительной части. Приведены результаты определения погрешности, возникающей из-за моментов трения в опорах, использующих шарикоподшипники. Представлены способы математического расчета погрешности для некоторых конструкций опор. Предложена конструкция опор измерительной части ротационного вискозиметра, позволяющая добиться снижения погрешности от трения. Результаты эксперимента подтвердили эффективность использования предложенной конструкции.

Предложен метод количественной оценки износа твердых тел, основанный на явлении акустической эмиссии. Преимущество этого метода заключается в том, что оценку степени износа можно проводить непосредственно при трении твердых тел. Метод может быть использован для оценки покрытий из материалов толщиной от единиц до нескольких десятков микрон. Работоспособность метода была проверена на покрытии из нитрида титана на титановой подложке.

Рассмотрены резиновые амортизаторы, устанавливаемые в хомуты подвесок труб, проанализированы их жесткостные характеристики. Рассматривается влияние параметров труб на жесткость амортизатора. Основное преимущество стандартного амортизатора — универсальность, возможность использовать для большого диапазона труб. Недостаток его использования состоит в ограничении на жесткость. Стандартный амортизатор сравнивается с амортизатором квазинулевой жесткости, позволяющим обеспечить любые жесткостные характеристики.

Экспериментально исследованы контактные напряжения в тонкослойных металлополимерных подшипниках скольжения. Предложена методика оценки напряжений с использованием емкостных датчиков, на основе лавсановой пленки с двусторонним металлизированным покрытием. Оценены радиальные контактные напряжения и характер их распределения в тонкослойных полиамидных подшипниках скольжения с различными монтажными зазорами и толщинами покрытий. Результаты экспериментов показали, что максимальные контактные напряжения в большой степени зависят от конструктивных размеров подшипников скольжения: величины зазора и толщины покрытия.