Оценка износостойкости модифицированного радиального подшипника с учетом сжимаемости

E A Bolgova; M A Mukutadze; V M Prihod'ko

doi:10.22213/2413-1172-2024-4-14-21

Authors

E. A. Bolgova Rostov State Transport University
M. A. Mukutadze Rostov State Transport University
V. M. Prihod'ko Rostov State Transport University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-4-14-21

Keywords:

groove, coating, wear resistance assessment, laminar flow, modified structure, compressibility

Abstract

Polymer composite materials in the form of antifriction coatings arewidely used nowadays in heavily loaded low-speed tribosystems of various machines, providing significant resources for friction units. The use of liquid lubricants makes it possible to expand the speed range of their applicability since it provides a transition from self-lubrication boundary friction to liquid friction under hydrodynamic conditions. Then, coatings will be active during starts and runouts, and lubricant will work during stationary mode. Liquid lubricant moving in the working gap inevitably contains atmospheric gases, that significantly affect the performance characteristics of a lubricant, and primarily, its compressibility. Therefore, the introduction of the compressibility parameter into the model allows a more accurate prediction oflubricant behavior and lubrication efficiency in various bearing operating modes. This study includes the development and analysis of a mathematical model of a micropolar lubricant for a polymer-coated bearing on the bearing sleeve support surface. The modified bearing design provides for a polymer coating with a groove, which improves the distribution of lubricant and increases the durability of the system. The novelty of the work lies in the methodology development for design engineering analysis of thepolymer coating journal bearingwith a groove, taking into account compressibility, allowing to determine the value of the main tribotechnical parameters. The aim of the work is to assess wear resistance of the modified design of journal bearing, taking into account the compressibility of the micropolar lubricant. Based on the motion equation of the liquid lubricant under study, the continuity equation and the equation of state, new mathematical models were obtained taking into account the compressibility of the lubricant. The results of the study showed that the modified design of the bearing with a polymer coating and groove significantly improved its performance. A decrease in the friction coefficient value and an increase in the bearing capacity of the bearing in comparison with conventional designs were noticed. The modified design of the journal bearing allowed clarification of friction coefficient by 8-11% within the range of the studied modes, taking into account an additional parameter - the lubricant compressibility.

Author Biographies

E. A. Bolgova, Rostov State Transport University

Post-graduate

M. A. Mukutadze, Rostov State Transport University

DSc in Engineering, Professor

V. M. Prihod'ko, Rostov State Transport University

DSc in Engineering, Professor

References

Khasyanova D.U., Mukutadze M.A. (2022) Improved wear resistance of a metal-coated radial slider bearing. Journal of Machinery Manufacture and Reliability, vol. 51, no. 2, pp. 128-133.

Андреева О. Б., Кирищева В. И., Мукутадзе М. А. Повышение износостойкости радиального подшипника с полимерным покрытием, работающего на микрополярном смазочном материале // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2022. Т. 25, № 3. С. 23-31.

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

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.

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.

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

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.

Zinoviev V.E. (2020) Analysis of factor affecting the strength of fixed bonds assembled using metal-polymer compositions: IOP Coference Series : Materials Science and Engineering, vol. 900 (1), no. 012009. DOI: 10/1088/1757-899X/900/1/012009

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

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

Хасьянова Д. У., Мукутадзе М. А. Исследование на износостойкость радиального подшипника с нестандартным опорным профилем с учетом зависимости вязкости от давления и температуры // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2023. № 3. С. 42-49.

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

Повышение износостойкости радиального подшипника с нестандартным опорным профилем и полимерным покрытием на поверхности вала с учетом зависимости вязкости от давления / Х. Н. Абдулрахман, В. И. Кирищиева, М. А. Мукутадзе, В. Е. Шведова // Frontier Materials & Technologies, 2022, no. 4, pp. 9-17.

Исследование износостойкости подшипника скольжения c полимерным покрытием опорного кольца, имеющего канавку / В. В. Василенко, В. И. Кирищиева, М. А. Мукутадзе, В. Е. Шведова // Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don), 2022, vol. 22, no. 4, pp. 365-372.

Shapovalov V.V. (2020) Improving the efficiency of the path - rolling stock system based on the implementation of anisotropicfrictional bonds // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, 900 (1), 012011. DOI: 10.1088/1757-899X/900/1/012011

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

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.

Polyakov R., Savin L. (2017) 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. Rhodes Island, 2017, June 12-14, pp. 433-440.

Икромов Н. А., Расулов Д. Н. Объекты и методики исследования композиционных полимерных материалов // Современные научные исследования и инновации. 2020. № 10 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2020/10/93640 (дата обращения: 26.04.2024).

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.

Исследование стойкости полимерных покрытий в условиях воздействия климатических факторов черноморского побережья / В. Т. Ерофеев, И. В. Смирнов, П. В. Воронов, В. В. Афонин, Е. Н. Каблов, О. В. Старцев, В. О. Старцев, И. М. Медведев // Фундаментальные исследования. 2016. № 11-5. С. 911-924 [Электронный ресурс]. URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41277 (дата обращения: 26.04.2024).

Исследование электропроводящих композиционных термореактивных полимерных материалов и покрытий на их основе для триботехнического назначения // Universum: технические науки / Г. И. Сайфуллаева [и др.]. 2020. № 12 (81) [Электронный ресурс]. URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11102 (дата обращения: 26.04.2024).