vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2024_4_49vrgup-297Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGНанесение износостойких PVD-покрытий на фрикционные поверхности шестерен и муфт-шестерен перспективной автоматической коробки передачApplication of wear-resistant PVD coatings on the friction surfaces of gears and gear couplings of a promising automatic transmissionКолесниковИ. В.KolesnikovI. V.

Колесников Игорь Владимирович, заведующий НИЛ НиНМ НИЧ, член-корреспондент РАН, доктор технических наук

Kolesnikov Igor Vladimirovich, Head of Scientific Laboratory RSTU, Corresponding Member of RAS, Doctor of Engineering Sciences

oooedt@rambler.ruШаповаловВ. В.ShapovalovV. V.

Шаповалов Владимир Владимирович, кафедра «Транспортные машины и триботехника», доктор технических наук, профессор

Shapovalov Vladimir Vladimirovich, Chair «Transport Machines and Tribotechnics», Doctor of Engineering Sciences, Professor

sha.vv@bk.ruКоваленкоО. И.KovalenkoO. I.

Коваленко Олег Игоревич, кафедра «Транспортные машины и триботехника», аспирант

Kovalenko Oleg Igorevich, Chair «Transport Machines and Tribotechnics», Postgraduate Student

olegkovalenko2000@mail.ruПолитыкоК. Н.PolitykoK. N.

Политыко Кирилл Николаевич, младший научный сотрудник кафедры «Теоретическая механика», аспирант

Polityko Kirill Nikolayevich, Junior Researcher Сhair «Theoretical Mechanics», Postgraduate Student

politykokirill@yandex.ruКолодяжныйИ. А.KolodyazhnyI. A.

Колодяжный Илья Алексеевич, кафедра «Транспортные машины и триботехника», аспирант

Kolodyazhny llya Alekseevich, Chair «Transport Machines and Tribotechnics», Postgraduate Student

1nexus2mod@gmail.comРостовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)Rostov State Transport University (RSTU)202430122024044959Copyright © Колесников И.В., Шаповалов В.В., Коваленко О.И., Политыко К.Н., Колодяжный И.А., 20242024Колесников И.В., Шаповалов В.В., Коваленко О.И., Политыко К.Н., Колодяжный И.А.Kolesnikov I.V., Shapovalov V.V., Kovalenko O.I., Polityko K.N., Kolodyazhny I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/297

Рассмотрена перспективная силовая автоматическая трансмиссия, разработанная учеными РГУПС. В устройстве данной автоматической коробки переключения передач (АКПП) используется оригинальная, не имеющая аналогов муфта-шестерня, используемая в качестве фрикционного усилительного звена. Ввиду отсутствия разрывов потока передаваемой с помощью данной муфты-шестерни мощности и, как следствие, увеличения скорости включения передач удалось увеличить коэффициент полезного действия АКПП. В процессе длительной эксплуатации компоненты и детали данного агрегата, в частности шестерни, подвергаются износу. Одним из способов повышения их износостойкости является нанесение вакуумных покрытий, защищающих поверхности от их интенсивного изнашивания. Для реализации данной задачи методом магнетронного распыления получено высокоэнтропийное покрытие CuCrMnFeCoNi на подложке из стали 40ХН2МА, обладающее однородной структурой и плотным прилеганием к подложке. Трибологические исследования позволили установить низкий коэффициент трения m = 0,12, который значительно ниже значений подложки из стали. Разработанное покрытие позволит уменьшить коэффициент трения и износ муфты-шестерни.

A promising power automatic transmission developed by RSTU scientists is considered. The device of this automatic transmission (AT) uses an original, unparalleled gear clutch used as a friction reinforcement link. Due to the absence of discontinuities in the flow of power transmitted using this gear coupling and, as a result, an increase in the gear speed, it was possible to increase the efficiency of the automatic transmission. During long-term operation, the components and parts of this unit wear out. One of the ways to increase their wear resistance is to apply vacuum coatings that protect surfaces from their intense wear. To achieve this task, a high-entropy CuCrMnFeCoNi coating on a 40KHN2MA steel substrate was obtained by magnetron sputtering. The coating has a uniform structure and a tight fit to the substrate. Tribological studies have allowed us to establish a low coefficient of friction m = 0,12, which is significantly lower than the values of the steel substrate. Developed coating will reduce the coefficient of friction and wear of the gear coupling.

трибологияавтоматическая коробка переключения передачшестернямуфта-шестерняфрикционное усилительное звеноКПДмеханические и трибологические свойстваPVDВЭСпокрытиемагнетронtribologyautomatic transmissiongearcoupling gearfriction reinforcement linkefficiencymechanical and tribological propertiesPVDHEAcoatingmagnetronРабота выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 21-79-30007).ReferencesПетров, А. П. Современные конструкции автоматических коробок передач / А. П. Петров ; Курганский государственный университет. – Курган : КГУ, 2015. – 80 с. – ISBN 978-5-4217-0333-4.Petrov, A. P. Modern designs of automatic transmissions / A. P. Petrov ; Kurgan State University. – Kurgan : KSU, 2015. – 80 p. – ISBN 978-5-4217-0333-4.Харитонов, С. А. Автоматические коробки передач / С. А. Харитонов. – Москва : Астрель, 2003. – 335 с. – ISBN 5-170-17670-8.Kharitonov, S. A. Automatic transmissions / S. A. Kharitonov. – Moscow : Astrel Publishing House, 2003. – 335 p. – ISBN 5-170-17670-8.Коробка передач. Устройство, принцип работы и разновидности коробки передач DSG // ТехАвтоПорт. Про автомобили. В деталях. – 2024. – URL: https://techautoport.ru/transmissiya/korobkaTransmission. Design, principle of operation and types of DSG gearbox // TechAutoPort. About cars. peredach/korobka-peredach-dsg.html (дата обращения: 25.08.2024). In detail. – 2024. – URL: https://techautoport.ru/transmissiya/korobka-peredach/korobkaperedach-dsg.html (date of access: 08/25/2008).Патент № 2674899 РФ, МПК F16D 65/00 (2006.01). Способ повышения эффективности фрикционных систем / В. В. Шаповалов, М. М. Шестаков, Р. А. Корниенко [и др.] ; заявитель В. В. Шаповалов. – № 2016128401 ; заявл. 12.07.2016 ; опубл. 13.12.2018, Бюл. № 35. – 20 с.Patent No. 2674899 Russian Federation, IPC F16D 65/00 (2006.01). A way to improve the efficiency of friction systems / V. V. Shapovalov, M. M. Shestakov, R. A. Kornienko [et al.] ; applicant V. V. Shapovalov. – No. 2016128401 ; decl. 07/12/2016 ; publ. 12/13/2018, Bull. No. 35. – 20 p.Повышение эффективности закрытых узлов трения / В. В. Шаповалов, Т. Л. Саямова, Д. А. Рябыш [и др.] // Механика и трибология транспортных систем : сборник статей международной научной конференции.. – Ростов-наДону : РГУПС, 2021. – С. 166–170. – ISBN 978-5-907295-52-0.Increasing the efficiency of closed friction units / V. V. Shapovalov, T. L. Sayamova, D. A. Ryabysh [et al.] // Mechanics and tribology of transport systems : collection of articles of the international scientific conference. – Rostov-on-Don : RSTU, 2021. – P. 166–170. – ISBN 978-5-907295-52-0.ГОСТ 17744-72. Библиографическая запись. Библиографическое описание : государственный стандарт Союза ССР : издание официальное : утвержден Государственным комитетом стандартов Совета Министров СССР 7 апреля 1972 г. (протокол № 41), введен в действие Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 24 мая 1972 г. № 1057 – Москва : Издательство стандартов, 1972. – 19 с.GOST 17744-72. Bibliographic record. Bibliographic description : state standard of the USSR : official publication : approved by the State Committee of Standards of the Council of Ministers of the USSR on April 7, 1972 (protocol No. 41), introduced into action by the Resolution of the State Standards Committee of the Council of Ministers of the USSR dated May 24, 1972 No. 1057 – Moscow : Standards Publishing House, 1972. – 19 p.Марочник сталей и сплавов / А. С. Зубченко, М. М. Колосков, Ю. В. Каширский, Ю. И. Астахов [и др.]. – Москва : Машиностроение-1, 2003. – 780 с.Brand book of steels and alloys / A. S. Zubchenko, M. M. Koloskov, Yu. V. Kashirsky, Yu. I. Astakhov [at al.]. – Moscow : Mashinostroyeniye-1, 2003. – 780 p.Обзор исследований сплавов, разработанных на основе энтропийного подхода / З. Б. Батаева, А. А. Руктуев, И. В. Иванов [и др.] // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2021. – Т. 23, № 2. – С. 116–146. – DOI 10.17212/1994-6309-2021-23.2-116-146.A review of studies of alloys developed on the basis of the entropy approach / Z. B. Bataeva, A. A. Ruktuev, I. V. Ivanov [at al.] // Metal processing (technology, equipment, tools). – 2021. – Vol. 23, No. 2. – P. 116–146. – DOI 10.17212/1994-6309-2021-23.2-116-146.Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys / B. Cantor, I. Chang, P. Knight, A. J. B. Vincent // Materials Science and Engineering A. – 2023. – Vol. A375-377. – P. 213–218. – DOI 10.1016/j.msea.2003.10.257.Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys / B. Cantor, I. Chang, P. Knight, A. J. B. Vincent // Materials Science and Engineering A. – 2023. – Vol. A375-377. – P. 213–218. – DOI 10.1016/j.msea.2003.10.257.Yeh, J. W. Alloy Design Strategies and Future Trends in High-Entropy Alloys / J. W. Yeh // JOM : the journal of the Minerals, Metals & Materials Society. – 2013. – No. 65. – P. 1759–1771. – DOI 10.1007/s11837-013-0761-6.Yeh, J. W. Alloy Design Strategies and Future Trends in High-Entropy Alloys / J. W. Yeh // JOM : the journal of the Minerals, Metals & Materials Society. – 2013. – No. 65. – P. 1759–1771. – DOI 10.1007/s11837-013-0761-6.Miedema Calculator : A thermodynamic platform for predicting formation enthalpies of alloys within framework of Miedema’s Theory / R. F. Zhang, S. H. Zhang, Z. J. He [at al.] // Computer Physics Communications. – 2016. – Vol. 209. – P. 58–69. – DOI 10.1016/j.cpc.2016.08.013.Miedema Calculator : A thermodynamic platform for predicting formation enthalpies of alloys within framework of Miedema’s Theory / R. F. Zhang, S. H. Zhang, Z. J. He [at al.] // Computer Physics Communications. – 2016. – Vol. 209. – P. 58–69. – DOI 10.1016/j.cpc.2016.08.013.Многокомпонентные и высокоэнтропийные сплавы и нитридные покрытия на их основе / А. Д. Погребняк, Ф. Ф. Комаров, В. М. Береснев [и др.] ; Москва : ЛЕНАНД, 2021. – 336 с. – ISBN 978-5-97108-872-1.Multicomponent and high-entropy alloys and nitride coatings based on them / A.D. Pogrebnyak, F. F. Komarov, V. M. Beresnev [et al.] – Мoscow : LENAND, 2021. – 336 p. – ISBN 978-5-97108-872-1.Покрытия DLC, стабилизированные азотом: оптимизация свойств и режимов нанесения с использованием алгоритмов рандомизированных деревьев и нейронных сетей / А. И. Воропаев, В. И. Колесников, О. В. Кудряков [и др.] // Физическая мезомеханика. – 2024. – Т. 27, № 2. – С. 16–32. – DOI 10.55652/1683-805X_2024_27_2_16-32.DLC coatings stabilized with nitrogen: optimization of application properties and modes using randomized tree algorithms and neural networks / A. I. Voropaev, V. I. Kolesnikov, O. V. Kudryakov [et al.] // Physical mesomechanics. – 2024. – Vol. 27, No. 2. – P. 16–32. – DOI 10.55652/1683-805X_2024_27_2_16-32.Политыко, К. Н. Формирование PVD-покрытий для трибологического назначения / К. Н. Политыко, Д. С. Мантуров // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2023. – № 3. – С. 81–93. –ISSN 1818-5509.Polityko, K. N. Formation of PVD coatings for tribological purposes / K. N. Polityko, D. S. Manturov // Trudy Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya. – 2023. – No. 3. – Р. 81–93. –ISSN 1818-5509.Головин, Ю. И. Наноиндентирование и его возможности / Ю. И. Головин. – Москва : Машиностроение, 2009. – 312 с. – ISBN 978-5-94275-476-1 (в пер.).Golovin, Yu. I. Nanoindentation and its possibilities / Yu. I. Golovin. – Мoscow : Mashinostroyeniye, 2009. – 312 p. – ISBN 978-5-94275-476-1 (bound).IN 50324-1992. Tribology; testing of friction and wear model test for sliding friction of solids (ball-ondisc system) [Тела твердые. Модельные испытания на трение и износ при трении скольжения] : международный (зарубежный) стандарт. ISO 17.040.20. Properties ofsurfaces[Свойства поверхностей]. Дата опубликования 01.07.1992. Язык оригинала : немецкий. – 6 с. – URL: https://www.standards.ru/document/4024545.aspx (дата обращения: 23.10.2024).IN 50324-1992 Tribology; testing of friction and wear model test for sliding friction of solids (ballon-disc system) [Tela tverdye. Model'nye ispytaniya na trenie i iznos pri trenii skol'zheniya] : an international (foreign) standard. ISO 17.040.20. Properties of surfaces [Svoystva poverhnostey]. Date of publication 07/01/1992. Original language : German. – 6 p. – URL: https://www.standards.ru/document/4024545.aspx (date of access: 10/23/2024).ASTM G99-17. Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus. – January 1, 2017. – 6 p. – URL: https://www.astm.org/g0099-17.html (дата обращения: 23.10.2024).ASTM G99-17. Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus. – January 1, 2017. – 6 p. – URL: https://www.astm.org/g0099-17.html (date of access: 10/23/2024).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.