Расчетная модель радиального подшипника с упругим опорным профилем подшипниковой втулки и              металлическим покрытием поверхности вала

K S Akhverdiev; S V Kumanin; G A Badakhov

doi:10.22213/2413-1172-2023-1-55-62

Authors

K. S. Akhverdiev Rostov State Transport University
S. V. Kumanin Rostov State Transport University
G. A. Badakhov Rostov State Transport University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2023-1-55-62

Keywords:

hydrodynamic regime, malleability, metal coating, compressibility, radial bearing

Abstract

The article is devoted to the development and analysis of a design model of lubricant movement in the working gap of a radial journal bearing with an elastic bearing profile of the bearing sleeve surface and a metal coating of the shaft surface with truly viscous properties. New mathematical models have been developed based on basic equations that take into account the flow of a truly viscous liquid for a “thin layer”, the malleability of the bearing sleeve support surface - the Lame equation, compressibility - the equation of state, the Weisbach - Darcy formula, the profile of the molten contour of the metal coating of the shaft surface - the rate of dissipation of mechanical energy. The results of the numerical analysis of the refined models obtained by changing the design of the radial bearing, as well as taking into account the compressibility of the lubricant and the coating melt, allowed us to obtain an effectiveness qualitative assessment of the malleable bearing profile of the bearing sleeve and the shaft with a metal coating. A comparative analysis of the obtained results of theoretical and experimental studies of radial bearing structures: with and without metal coating; elastic support profile; without taking into account the elasticity of the support profile; taking into account compressibility; without taking into account the compressibility of the lubricant. At the end of the research complex, experimental tests were carried out that confirmed the correctness of the results of theoretical studies. The ingenuity of the developed design models, taking into account the use of additional lubrication with a metal coating on the shaft surface to compensate for an emergency shortage of lubricant, the compressibility of the lubricant, as well as the malleability of the bearing surface, consists in the application of a technique for obtaining their exact self-similar solutions. As a result of theoretical, experimental research and comparative analysis of the available scientific results with the obtained ones, it was found that the use of the studied radial journal bearings, taking into account the above factors, significantly increases the bearing capacity (8-9 %), and the coefficient of friction decreases by 7…8 %.

Author Biographies

K. S. Akhverdiev, Rostov State Transport University

DSc in Engineering, Professor

S. V. Kumanin, Rostov State Transport University

Postgraduate

G. A. Badakhov, Rostov State Transport University

Postgraduate

References

Мукутадзе М. А., Лагунова Е. О., Василенко В. В. Разработка расчетной модели гидродинамического смазочного материала, образующегося при плавлении подпятника, при наличии принудительной смазки // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2018. № 3. С. 76-83.

Василенко В. В., Лагунова Е. О., Мукутадзе М. А. Гидродинамический расчет радиального подшипника, смазываемого расплавом легкоплавкого покрытия при наличии смазочного материала // Науковедение. 2017. Т. 9, № 5. С. 16.

Мукутадзе М. А., Хасьянова Д. У. Радиальный подшипник скольжения в турбулентном режиме трения с легкоплавким покрытием // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2019. № 5. С. 48-58.

Mukutadze M.A., Mukutadze A.M., Vasilenko V.V. (2019) Simulation model of thrust bearing with a free-melting and porous coating of guide and slide surfaces: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Novosibirsk, 2019, p. 012031.

Мукутадзе М. А., Хасьянова Д. У., Мукутадзе А. М. Гидродинамическая модель клиновидной опоры скольжения с легкоплавким металлическим покрытием // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2020. № 4. С. 51-58.

Лагунова Е. О., Мукутадзе М. А. Расчет радиального подшипника скольжения с легкоплавким покрытием // Трение и износ. 2019. Т. 40, № 1. С. 112-120.

Гидродинамический расчет упорного подшипника с нежесткой опорной поверхностью / М. А. Мукутадзе, Е. О. Лагунова, А. Н. Гармонина, С. А. Солоп, В. В. Василенко // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2017. № 1 (65). С. 128-137.

Мукутадзе М. А., Гармонина А. Н., Приходько В. М. Расчетная модель упорного подшипника с пористым покрытием на поверхности направляющей // Вестник Донского государственного технического университета. 2017. Т. 17, № 3 (90). С. 70-77.

Гармонина А. Н., Мукутадзе М. А., Приходько В. М. Расчетная модель радиального подшипника с двухслойным пористым покрытием на поверхности вала, работающего на электропроводящем смазочном материале // Инженерный вестник Дона. 2017. № 3 (46). С. 49.

Радиальный подшипник скольжения с податливой опорной поверхностью / М. А. Мукутадзе, Е. О. Лагунова, А. Н. Гармонина, В. В. Василенко // Вестник машиностроения. 2017. № 12. С. 33-38.

Повышение износостойкости радиального подшипника с нестандартным опорным профилем и полимерным покрытием / В. И. Кирищиева, И. А. Колобов, М. А. Муктадзе, В. Е. Шведова // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2022. № 3 (87). С. 18-25.

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

Хасьянова Д. У., Мукутадзе М. А. Повышение износостойкости радиального подшипника скольжения с металлическим покрытием // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2022. № 2. С. 41-46.

Математическая модель смазочного материала в опоре скольжения с плавким покрытием и учетом зависимости вязкости от давления при неполном заполнении рабочего зазора / Д. У. Хасьянова, М. А. Мукутадзе, А. М. Мукутадзе, Н. С. Задорожная // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2021. № 5. С. 33-40.

Mukutadze M.A. [et al.] (2019) Mathematical model of a plain bearer lubricated with molten metal. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science: International Conference on Innovations and Prospects of Development of Mining Machinery and Electrical Engineering, 2019, p. 012021.

Vernigora G.D., Kruchinina E.V., Mukutadze M.A. (2021) Сomputational model of a micropolar lubricant with a nonstandard support profile and a metal coating at incomplete filling of the working gap. J. of Physics: Conference Series, 2021, p. 012037.

Mukutadze M.A., Lagunova E.O., Solop K.S. (2017) Working out of an analytical model of an axial bearing taking into account dependence of viscous characteristics of micropolar lubrication on pressure and temperature: International J. of Applied Engineering Research, 2017, vol. 12, no. 14, pp. 4644-4650.

Mukutadze M.A., Mukutadze A.M., Opatskikh A.N., Novakovich M.V., Poltinnikov V.I. (2021) Mathematical model of a micropolar lubricating stuff: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2021, p. 012027.

Mukutadze M.A., Lagunova E.O., Zadorozhnaya N.S. (2021) Mathematical analysis of the model of a low-melting metal coating on the surface of the guide: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2021, p. 012023.

Opatskikh A.N., Mukutadze M.A., Sukhorukova O.B. (2021) Simulation model of a journal bearing with a porous and low-melting metal alloy coating on different contact surfaces: Proc. of the 6th International Conference on Industrial Engineering, 2021, pp. 1171-1179.