Повышение износостойкости радиального подшипника с полимерным покрытием, работающего на микрополярном смазочном материале

Ольга Борисовна Андреева; Виктория Игоревна Кирищева; Мурман Александрович Мукутадзе

doi:10.22213/2413-1172-2022-3-23-31

Авторы

О. Б. Андреева Ростовский государственный университет путей сообщения
В. И. Кирищева Ростовский государственный университет путей сообщения
М. А. Мукутадзе Ростовский государственный университет путей сообщения

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2022-3-23-31

Ключевые слова:

радиальный подшипник, повышение износостойкости, антифрикционное полимерное композиционное покрытие, канавка, гидродинамический режим, верификация

Аннотация

Статья посвящена анализу математической модели движения смазочного материала в рабочем зазоре радиального подшипника скольжения с опорным профилем, имеющим на опорной поверхности фторопластсодержащее композиционное полимерное покрытие с канавкой, обладающего микрополярными свойствами. Предложены новые математические модели, описывающие движение смазочного материала в рабочем зазоре радиального подшипника с опорным профилем, имеющим полимерное покрытие с канавкой, обладающего при ламинарном режиме движения микрополярными реологическими свойствами, в приближении для «тонкого слоя». Выполнен сравнительный анализ полученных результатов теоретического экспериментального исследования радиального подшипника скольжения с опорным профилем, имеющим полимерное покрытие с канавкой, без канавки, и уже имеющихся, подтверждающий приближенность полученной модели к реальной практике. Новизна заключается в разработке методики инженерных расчетов конструкции радиального подшипника скольжения с полимерным покрытием при наличии канавки, позволяющих определить величину основных триботехнических параметров: гидродинамического давления, нагрузочной способности, силы трения, коэффициента трения. В результате исследования достигнуто существенное расширение возможностей применения на практике полученных математических моделей подшипника скольжения с опорным профилем, имеющим полимерное покрытие с канавкой, работающего в режиме гидродинамического смазывания материалом, обладающим при ламинарном режиме течения неньютоновскими реологическими свойствами, позволяющее провести оценку эксплуатационных характеристик подшипника, - величину гидродинамического давления, нагрузочную способность и коэффициент трения. Конструкция радиального подшипника с фторопластсодержащим антифрикционным композиционным полимерным покрытием и канавкой шириной 2 мм обеспечила стабильное всплытие вала на гидродинамическом клине, что экспериментально подтвердило правильность результатов теоретических исследований подшипников скольжения диаметром 40 мм с опорным профилем, имеющим полимерное покрытие с канавкой шириной 1…8 мм, при скорости скольжения 1…3 м/с, нагрузке 4,2…45,5 МПа.

Биографии авторов

О. Б. Андреева, Ростовский государственный университет путей сообщения

кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры высшей математики

В. И. Кирищева, Ростовский государственный университет путей сообщения

аспирант кафедры высшей математики

М. А. Мукутадзе, Ростовский государственный университет путей сообщения

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой высшей математики

Библиографические ссылки

Хасьянова Д. У., Мукутадзе М. А. Повышение износостойкости радиального подшипника скольжения, смазываемого микрополярными смазочными материалами и расплавами металлического покрытия // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2022. № 4. С. 46-53. DOI: 10.31857/S0235711922040101.

Polyakov R., Savin L. The method of long-life calculation for a friction couple ”rotor - hybrid bearing”. Proc. of the 7th International Conference on Coupled Problems in Science and Engineering, COUPLED PROBLEMS 2017, Rhodes Island, June 12-14, 2017, pp. 433-440.

Поляков Р. Н., Савин Л. А., Внуков А. В. Математическая модель бесконтактного пальчикового уплотнения с активным управлением зазором // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2018. № 1 (327). С. 66-71.

Исследование вязкоупругих и адгезионно-прочностных свойств и разработка эффективных вибропоглощающих композиционных полимерных материалов и покрытий машиностроительного назначения / С. С. Негматов [и др.] // Пластические массы. 2020. № 7-8. С. 32-36.

Polyakov R. Predictive analysis of rotor machines fluid-film bearings operability. Vibroengineering Procedia, 2020, vol. 30, pp. 61-67. DOI: 10.21595/ vp.2020.21379.

Kornaeva E.P. Application of artificial neural networks to diagnostics of fluid-film bearing lubrication. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 734, no. 012154. DOI: 10.1088/1757-899X/734/1/012154.

Shutin D.V., Polyakov R.N. Active hybrid bearings as mean for improving stability and diagnostics of heavy rotors of power generating machinery. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 862, no. 032098. DOI: 10/1088/1757-899X/862/3/ 032098.

Zinoviev V.E. Analysis of factors affecting the strength of fixed bonds assembled using metal-polymer compositions. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 900 (1), no. 012009. DOI: 10.1088/1757-899X/900/1/012009.

Харламов П. В. Мониторинг изменений упруго-диссипативных характеристик для решения задач по исследованию трибологических процессов в системе «железнодорожный путь - подвижной состав» // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2021. №. 1. С. 122-129.

Харламов П. В. Применение физико-химического подхода для изучения механизма образования вторичных структур фрикционного переноса на поверхности контртела // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2021. №. 3. С. 37-45.

Харламов П. В. Исследование образования вторичных структур фрикционного переноса на поверхности стальных образцов при реализации технологии металлоплакирования // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2021. № 12. С. 556-560.

Повышение эффективности фрикционной системы «колесо - рельс» / В. В. Шаповалов [и др.] // Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 2019. Т. 78, № 3. С. 177-182.

Shapovalov V.V. Improving the efficiency of the path - rolling stock system based on the implementation of anisotropicfrictional bonds. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 900 (1), no. 012011. DOI: 10.1088/1757-899X/900/1/012011.

Металлоплакирование рабочих поверхностей трения пары «колесо - рельс» / В. В. Шаповалов [и др.] // Трение и износ. 2020. Т. 41, № 4. С. 464-474. DOI 10.3103/S1068366620040121.

Kolesnikov I.V., Mukutadze A.M., Avilov V.V. Ways of Increasing Wear Resistance and Damping Properties of Radial Bearings with Forced Lubricant supply. Proc. of the 4th International Conference on Industrial Engineering, Lecture Notes in Mechanical Engineering (ICIE 2018), 2018, pp. 1049-1062.

Демпфер с пористым элементом для подшипниковых опор / К. С. Ахвердиев [и др.] // Трение и износ. 2016. Т. 37, № 4. С. 502-509.

Расчетная модель составного цилиндрического подшипника, работающего в устойчивом режиме, при неполном заполнении смазочным материалом зазора / К. С. Ахвердиев[и др.] // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2016. № 3. С. 64-69.

Лагунова Е. О., Мукутадзе М. А. Радиальные подшипники скольжения, обусловленные расплавом // Труды IV Международной научно-технической конференции «ПРОМ-ИНЖИНИРИНГ» (Москва - Челябинск - Новочеркасск, 15-18 мая 2018 г.). Челябинск : Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), 2018. С. 56-62.

Гидродинамический расчет радиального подшипника, смазываемого расплавом легкоплавкого покрытия при наличии смазочного материала / К. С. Ахвердиев [и др.] // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2017. № 2 (66). С. 129-135.

Khasyanova D.U. Mathematical model for a lubricant in a sliding bearing with a fusible coating in terms of viscosity depending on pressure under an incomplete filling of a working gap. Journal of machinery manufacture and reliability, 2021, vol. 50, no. 5, pp. 405-411. DOI: 10.3103/S1052618821050083.

Mukutadze M.A., Lagunova E.O. Mathematical model of a lubricant in a bearing with a fusible coating on the pilot and irregular slider profile. Proc. of the 7th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2021), 2022, pp. 834-840.