Модель избирательного переноса в узлах трения

Для анализа рядов урожайности за 20-летний период использовались статистические методы исследования: метод группировок, вариационно-дисперсионный и корреляционно-регрессионный анализ. Изучаемая совокупность выстраивалась в ранжированный ряд по значению группировочного признака. Каждый из динамических рядов был проранжирован, а затем разделен на четыре интервала урожайности: сначала найдена средняя урожайность ряда и образовано два интервала урожайности - меньше и больше средней величины, затем определены величины средней урожайности каждого из полученных интервалов, которые вместе с величиной средней урожайности и образовали границы четырех интервалов, условно обозначенных: 1 - низкой урожайности, 2 - удовлетворительной урожайности, 3 - нормальной и 4 - высокой урожайности. В каждом из полученных интервалов была определена средняя величина этого интервала.

На карте Ростовской области в границах каждого из 43 ее районов были нанесены средние значения урожайности за указанный многолетний период, после чего районы, попавшие в границы одноименных интервалов, были объединены в зоны. Как и ожидалось местоположение границ образовавшихся зон значительно отличается от принятых природно-сельскохозяйственных.

Известно, что экономическая эффективность сельскохозяйственного производства напрямую зависит от балла бонитета почв. На основании данных о бонитете почв пашни нами было произведено зонирование территории Ростовской области, т.е. административные районы были объединены в пять групп. В 1-ю группу вошли районы с бонитетом почв пашни менее 30 баллов, последующие группы были образованы с интервалом в 10 баллов.

Сравнение полученных результатов позволило сделать вывод о том, что зона расположения районов, имеющих бонитет почв пашни в интервале от менее 30 до 40 баллов, полностью совпадает с зоной низкой урожайности основных сельскохозяйственных культур; зона расположения районов с бонитетом почв пашни более 60 баллов совпадает с зонами нормальной и высокой урожайности. В то же время в зону расположения районов, бонитет почв пашни которых оценивается в интервале от 41 до 60 баллов, вошли районы, имеющие как удовлетворительную, так и низкую урожайность (районы северо-западной зоны области). Причинами создавшегося положения может быть как недостоверная бонитировка почв, так и исключительно низкая культура земледелия в указанных районах.

Полученные результаты не являются окончательными, однако доказывают, что в условиях развивающейся рыночной экономики, ставящей задачу устойчивой интенсификации сельскохозяйственного производства, существующее природно-сельскохозяйствен-ное зонирование должно быть тщательно проанализировано и при необходимости пересмотрено.

Литература

1. Arkin G.F., Vanderlip R.L., Ritche J.T. The dinamic grain

sorghum growth model // Transaction of the American Society of Agricultural Engineers. 1976. Vol. 19. Р. 622630.

2. Бабков Г.А. Методика аграрно-экономических исследований. Кишинев, 1985.

31 мая 2004 г.

Новочеркасская государственная мелиоративная академия

УДК 537.8:541.13

МОДЕЛЬ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ПЕРЕНОСА В УЗЛАХ ТРЕНИЯ

© 2004 г. В.Ф. Кукоз, М.В. Власов, Ю.Г. Асцатуров

В работе [1] рассмотрена модель электрических процессов в реальной паре трения бронза - сталь, работающей со смазкой, содержащей ПАВ и обладающей в какой-то степени свойствами электролита. В местах фактического касания поверхностей бронза - сталь возникает контактная разность потенциалов. Из ряда металлов Вольта следует, что медные сплавы (латунь и некоторые бронзы) имеют меньшую работу выхода, чем сталь. А сталь, в свою очередь, имеет работу выхода меньшую, чем медь. Следовательно, в местах контакта сталь будет иметь отрицательный потенциал, а бронза положи-

тельный (рис. 1 и рис. 2 а). В тех же местах, где отсутствуют контактирующие мостики, будут протекать окислительно-восстановительные реакции [2]. При этом элементы медного сплава, имеющего более отрицательный стандартный потенциал, будут избирательно растворяться и уноситься со смазкой из зоны трения. Например, бронза БрОЦС имеет в своем составе олово, цинк, свинец и около 90 % меди. Их стандартные электродные потенциалы равны соответственно -0,136; -0,7628; -0,126; +0,337 В. В результате на медном сплаве будет выделяться медь.

Рис. 1. Схема возникновения контактной разности потенциалов в зависимости от величин работы выхода электрона: е - энергия процесса, Бр - уровень энергии Ферми

Это в свою очередь приведет к изменению контактной разности потенциалов, сталь будет иметь более положительный потенциал по сравнению с

в

Рис. 2. Изменение контактного потенциала в местах фактического касания пары сталь - бронза

Скачки потенциалов на границах бронза - электролит (б фэ) и сталь - электролит (с фэ) в сумме не равны абсолютной величине контактной разности

потенциалов б Кс, а фактическая площадь касания поверхностей не превышает 0,01 видимой площади трения, поэтому поверхность трения будет представлять систему короткозамкнутых гальванических элементов (рис. 3), ЭДС которых равна алгебраической сумме соответствующих скачков потенциала

Е =б фэ + с фэ + б К •

Алгебраические знаки каждой составляющей равенства (1) определяются значением работы выхода электронов из контактируемых металлов.

Рис. 3. Схема возникновения потенциалов в системе контактирующая пара металлов - жидкий диэлектрик

Движение электронов в короткозамкнутом гальваническом элементе происходит от более отрицательного электрода к более положительному (от стали к меди, см. рис. 2 б). Ионы меди оседают на поверхности стали, сцепляясь с нею благодаря кулоновскому и адгезионному взаимодействию. Это приводит к уменьшению разности потенциалов между металлами. Со временем химические реакции окисления и восстановления на этих металлах приведут к тому, что ЭДС замкнутых гальванических элементов уменьшится, так как изменится концентрация раствора у поверхностей электродов.

Такой саморегулируемый процесс будет происходить до тех пор, пока на обоих электродах не образуется пленка меди. В результате этого ЭДС гальванических микроэлементов станет равной нулю:

б фэ =с фэ = м Фэ, мКм = 0 и Е = 0 , и процесс анодного растворения, замедляясь, прекратится полностью (см. рис. 2 в).

Рассмотрим поведение микрочастиц меди. В местах механических контактов они отрываются и попадают в смазку. На эти микрочастицы, распределенные в объеме смазки, действуют аттракционные силы, вызываемые электромагнитными флуктуациями (ван-дер-ваальсовы силы) [3]. Эти силы обусловливают медленное движение частиц меди к массивным телам, для удобства изложения назовем их «электродами» -стали или меди. При контакте частиц меди с массив-

ными «электродами» между микрочастицами меди и «электродами» будет происходить обмен электронами за счет разности энергии Ферми (химических потенциалов электронов) и, что более интересно, между микрочастицей меди и массивным медным «электродом».

Сталь

Смазка

Cu

Ц А

///> S/////

Х

Рис. 4. Схема изменения химического потенциала, электронов в телах разной природы и размеров

Заметим, что без учета флуктуационных поправок к химическим потенциалам атомов меди их химические потенциалы на микрочастицах меди и массивном медном «электроде» были бы равны, а следовательно,

были бы равны и химические потенциалы электронов на них и никакого электронного обмена между ними не было бы [4].

Возникающее в результате такого обмена разное по знаку заряда поле удерживает частицы меди вблизи массивных электродов посредством электростатических сил. Исследованиями одного из авторов [5] произведена оценка характерного времени установления равновесия, не противоречащая экспериментальным данным.

Литература

1. Повышение изностойкости на основе избирательного переноса /Под ред. Д.Н. Гаркунова. М., 1977.

2. Гиндин Л.Г. Об электрохимическом характере коррозии металлов в жидких диэлектриках // Докл. АН СССР, 1950, Т. 73. № 3. С. 573-577.

3. Лифшиц Е.М. Теория молекулярных сил притяжения между твердыми телами // Журн. эксперим. и теорет. физики. 1955. Т. 29. С. 94 - 110.

4. Власов М.В. Флуктуационная разность потенциалов меж-

ду толстым и тонким электродами, помещенными в электролит // Изв. вузов. Электромеханика. Новочеркасск, 1998. № 2-3. С. 97-98.

5. Власов М. В. Модель избирательного переноса при

безызносном трении // Сб. статей по материалам науч.-практ. конф. Ч. 2. Новочеркасск, 2002. С. 8 - 9.

Южно-Российский государственный технический университет

13 июля 2004 г