Оценка износостойкости модифицированного радиального подшипника с учетом сжимаемости

Екатерина Александровна Болгова; Мурман Александрович Мукутадзе; Виктор Маркович Приходько

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

Авторы

Е. А. Болгова Ростовский государственный университет путей сообщения
М. А. Мукутадзе Ростовский государственный университет путей сообщения
В. М. Приходько Ростовский государственный университет путей сообщения

DOI:

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

Ключевые слова:

канавка подшипника, покрытие, оценка износостойкости, ламинарный режим, модифицированная конструкция, сжимаемость

Аннотация

Полимерные композиционные материалы в виде антифрикционных покрытий в настоящее время широко применяются в тяжелонагруженных низкоскоростных трибосистемах самых разных машин, обеспечивая значительные ресурсы узлов трения. Использование жидких смазочных материалов позволяет расширить скоростной диапазон их применения, поскольку обеспечивает переход от граничного трения самосмазыванием к жидкостному трению в условиях гидродинамики. Тогда во время пусков и выбегов будут работать покрытия, а в стационарном режиме - смазка. Движущийся в рабочем зазоре жидкий смазочный материал неизбежно содержит атмосферные газы, которые значительно влияют на эксплуатационные свойства смазочного материала, и в первую очередь на его сжимаемость. Поэтому введение параметра сжимаемости в модель позволяет более точно предсказать поведение смазочного вещества и эффективность смазки в различных режимах работы подшипника. Данное исследование включает разработку и анализ математической модели микрополярного смазочного материала в подшипнике с полимерным покрытием на опорной поверхности подшипниковой втулки. Модифицированная конструкция подшипника предусматривает наличие полимерного покрытия с канавкой, что способствует улучшению распределения смазочного материала и повышению долговечности системы. Новизна работы заключается в разработке методики инженерных расчетов конструкции радиального подшипника скольжения с полимерным покрытием при наличии канавки с учетом сжимаемости, позволяющих определить величину основных триботехнических параметров. Целью работы является оценка износостойкости модифицированной конструкции радиального подшипника скольжения при учете сжимаемости микрополярного смазочного материала. На основе уравнения движения исследуемого жидкого смазочного материала, уравнения неразрывности и уравнения состояния получены новые математические модели, учитывающие дополнительно сжимаемость смазочного материала. Результаты исследования показали, что модифицированная конструкция подшипника с нанесенным полимерным покрытием и канавкой значительно улучшает его эксплуатационные характеристики. Отмечено уменьшение коэффициента трения в сравнении с традиционными конструкциями. Модифицированная конструкция радиального подшипника скольжения позволила уточнить при учете дополнительного фактора сжимаемости смазочного материала - коэффициент трения - на 8…11 % в диапазоне исследованных режимов.

Биографии авторов

Е. А. Болгова, Ростовский государственный университет путей сообщения

аспирант

М. А. Мукутадзе, Ростовский государственный университет путей сообщения

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой высшей математики

В. М. Приходько, Ростовский государственный университет путей сообщения

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой начертательной геометрии и графики

Библиографические ссылки

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).