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

O B Andreeva; V I Kirishcheva; M A Mukutadze

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

Authors

O. B. Andreeva Rostov State Transport University
V. I. Kirishcheva Rostov State Transport University
M. A. Mukutadze Rostov State Transport University

DOI:

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

Keywords:

radial bearing, increased wear resistance, antifriction polymer composite coating, groove, hydrodynamic mode, verification

Abstract

The article is devoted to the analysis of a mathematical model of a lubricant mootion in the working gap of a radial sliding bearing with a support profile having a fluoroplast-containing composite polymer coating with a groove on the support surface, which has micro-polar properties. New mathematical models describing the motion of the bearing material in the working gap of a radial bearing with a support profile having a polymer coating with a groove, which has micropolar rheological properties in the laminar mode of motion, in the approximation for a “thin layer”, are proposed. A comparative analysis of the obtained results of a theoretical experimental study of a radial sliding bearing with a support profile having a polymer coating with a groove, without a groove, and the existing ones, confirming the approximation of the obtained model to real practice, is performed. The novelty of the work lies in the development of a methodology for engineering calculations of the design of a radial sliding bearing with a polymer coating in the presence of a groove that allows determining the value of the main tribotechnical parameters: hydrodynamic pressure, load capacity, friction force, friction coefficient. As a result of the study, a significant expansion of the possibilities of applying in practice the obtained mathematical models of a sliding bearing with a support profile having a polymer coating with a groove, operating in the mode of hydrodynamic lubrication with a material having non-Newtonian rheological properties in the laminar flow mode, allowing assessment of the operational characteristics of the bearing - the amount of hydrodynamic pressure, load capacity and coefficient of friction was achieved. The design of a radial bearing with a fluoroplastic-containing anti-friction composite polymer coating and a groove with a width of 2 mm ensured stable ascent of the shaft on a hydrodynamic wedge, which experimentally confirmed the correctness of the results of theoretical studies of sliding bearings with a diameter of 40 mm with a support profile having a polymer coating with a groove 1…8 mm wide, at a speed of sliding 1…3 m/s, load 4.2…45.5 MPa.

Author Biographies

O. B. Andreeva, Rostov State Transport University

PhD in Physics and Mathematics, Associate Professor

V. I. Kirishcheva, Rostov State Transport University

Post-graduate

M. A. Mukutadze, Rostov State Transport University

DSc in Engineering, Professor

References

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.