Современные мегаполисы сталкиваются с растущей нагрузкой на транспортную инфраструктуру, и мосты играют в ней немаловажную роль. Их надежность напрямую зависит от состояния подшипников — элементов, которые компенсируют движение конструкции под воздействием веса, вибраций и перепадов температур. Одним из важнейших факторов, влияющих на долговечность этих узлов, является качество смазочных материалов. Неправильный выбор смазки или ее деградация со временем могут привести к заклиниванию механизмов, образованию трещин и даже обрушению моста.
Для предотвращения таких сценариев ученые Пермского Политеха провели масштабное исследование, посвященное моделированию поведения смазок в различных условиях. Особое внимание в работе уделено отечественным смазочным материалам — ЦИАТИМ-221 и его модифицированной версии ЦИАТИМ-
Однако существующие компьютерные модели, используемые для прогнозирования поведения смазок, не всегда учитывают все факторы, влияющие на их свойства. В частности, традиционные расчеты не в полной мере отражают изменения вязкости и пластичности материалов при разных температурах и скоростях деформации. Это может приводить к ошибкам в проектировании и, как следствие, к преждевременному износу конструкций.
Ученые Пермского Политеха предложили решение этой проблемы, разработав новую математическую модель, которая учитывает не только вязкостные, но и пластические свойства смазочных материалов. В ходе исследования они провели серию экспериментов, изучая поведение составов при температурах от −40 до +80 °C и различных режимах нагрузки. Оказалось, что добавление тефлона повышает устойчивость смазки к деформации на 20%, что существенно увеличивает срок службы подшипников.
«Наша модель обеспечивает погрешность расчетов менее 1%, — поясняет Юрий Носов, старший преподаватель кафедры “Вычислительная математика, механика и биомеханика” ПНИПУ. — Кроме того, мы выяснили, что смазки ведут себя как твердое тело во всем температурном диапазоне, что делает их более стабильными в условиях реальной эксплуатации».
Как отмечает Анна Каменских, заместитель директора Передовой инженерной школы Пермского Политеха, новая модель позволяет оптимизировать конструкцию подшипников для работы в экстремальных условиях, снижая риск их преждевременного выхода из строя.
Разработанная методика открывает новые перспективы не только в мостостроении, но и в других отраслях — от тяжелого машиностроения до аэрокосмической техники. В будущем модель может быть интегрирована в системы автоматизированного проектирования, что позволит инженерам более точно подбирать материалы и прогнозировать их ресурс.
