ivdon3@bk.ru
Статья посвящена разработке нового математического метода моделирования радиальных подшипников скольжения, имеющих на опорной поверхности полимерное покрытие с осевой канавкой. Для расчетной оценки технических решений на износостойкость учитывается сжимаемость истинно вязкого смазочного материала при ламинарном режиме течения. В результате получены новые математические модели, позволяющие оценить продолжительность гидродинамического режима течения смазочного материала, доказать стабильность и возможность смены режимов смазывания с граничного на гидродинамический, а также произвести расчетную оценку влияния сжимаемости смазочного материала и износостойкости на эксплуатационные характеристики.
Ключевые слова: моделирование, разработка математического метода, модифицированная конструкция, сжимаемость оценка влияния
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Повышение износостойкости показателей узлов трения, имеющих в своей несущей конструкции полимерное покрытие и специальную канавку, производится за счет минимизации нагрева зоны контакта трущихся поверхностей путем эффективного отвода тепла вследствие наличия поперечного углубления (канавки). Данная конструкция способствует минимизации процесса граничного трения, так как она обеспечивает распределение смазочной жидкости и гидродинамический режим. Повышенные нагрузки узлов трения влекут за собой характерные изменения свойств смазочных материалов. Учет показателей вязкости, зависящий от температуры и давления, позволит более точно охарактеризовать работу конструкции в различных режимах трения. Описано влияние модифицированной конструкции узла трения (с полимерным покрытием и канавкой) на улучшение эксплуатационных показателей проведено сравнение стандартной конструкции и модифицированной. Обнаружены значительное повышение нагрузочной способности и снижение коэффициента трения. При этом срок эксплуатации и межремонтный срок узла трения увеличился, что является значительным эффектом для отрасли машиностроения.
Ключевые слова: узел трения, показатель, коэффициент трения, полимерное покрытие, нагрузка, трибосопряжение
В работе на основе линейных уравнений движения электропроводящего жидкого смазочного материала для случая «тонкого слоя», уравнения неразрывности и Дарси приводится метод точного автомодельного решения задачи гидродинамического расчета радиального подшипника с электропроводящим смазочным материалом. В работе найдено поле скоростей и давлений в смазочном и пористых слоях, в последующем, получены аналитические зависимости для основных рабочих характеристик подшипника с двухслойным пористым покрытием на поверхности вала. Так же дана оценка влияния электропроводящих свойств смазочного материала, наличия пористого слоя на основные рабочие характеристики подшипника.
Ключевые слова: электропроводящий жидкий смазочный материал, радиальный подшипник, проницаемость пористых слоев, электромагнитное поле
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Известно что, при наличии в смазочной жидкости частиц присадок или продуктов износа, а также за счет пристенной ориентации ее молекул вблизи твердой опорной поверхности подшипника происходит расслоение смазки на слои с различной вязкостью. Слоистое течение вязкой несжимаемой жидкости в зазоре упорного и радиального подшипников рассматривалось в работах [1-16]. Существенный недостаток предлагаемой здесь методики заключается в том, что в расчетной модели не учитывается зависимость вязкости от давления. При больших значениях давления в смазочном слое вязкость смазки существенно возрастает и возникает необходимость учета зависимости вязкости от давления.
Ключевые слова: двухслойная смазка, поддерживающая сила, адаптированный профиль, стратифицированное течение, зависимость вязкости от давления, вязкопластичная смазка
При наличии в жидком смазочном материале осадка из частиц присадок или продуктов износа, а также в результате пристеночной адсорбции и хемосорбции на металлических поверхностях контактирующих поверхностей подшипника происходит расслоение смазочных материалов на слои с различными вязкостными свойствами. Течение вязкого стратифицированного несжимаемого смазочного материала в зазоре упорного и радиального подшипников рассматривалось в работах. Существенным недостатком этих работ является то, что в расчетной модели не учитывается зависимость вязкости от давления. При больших значениях давления в смазочном слое вязкость смазочного материала существенно возрастает и возникает необходимость учета зависимости вязкости от давления.
Ключевые слова: двухслойная смазка, поддерживающая сила, адаптированный профиль, стратифицированное течение.
В работе на основе системы уравнений движения вязкой несжимаемой жидкости с учетом зависимости вязкости от давления, и уравнений неразрывности, приводится автомодельное решение с использованием функций тока стратифицированного течения смазочного материала в упорных подшипниках. Предложенные здесь расчетные модели в отличии от существующих с трехслойной стратификацией, дополнительно усложнена зависимостью вязкости смазочного материала от давления. Получено аналитическое выражение позволяющее, получить описание стратифицированных трехслойных жидких смазочных материалов и график зависимости влияния структурного параметра и вязкостного отношения стратифицированных слоев на основные эксплуатационные характеристики подшипника. Численный анализ зависимостей параметров адаптированного профиля и несущей способности смазочных слоев.
Ключевые слова: трехслойная смазка, поддерживающая сила, адаптированный контур ползуна, стратифицированное течение, зависимость вязкости от давления.
В работе на основе уравнений Навье-Стокса, уравнения неразрывности с учетом зависимости вязкости от давления, уравнения Дарси с учетом зависимости проницаемости пористого слоя от давления дается метод формирования точного автомодельного решения задачи гидродинамического расчета радиального подшипника, работающего на трехслойном смазочном материале. В результате найдено поле скоростей и давлений в смазочных слоях и получены аналитические выражения для компонент вектора поддерживающей силы и силы трения. Найдены рациональные по несущей способности значения параметров характеризующих различные аспекты функционирования рассматриваемого узла трения, а именно: профиль опорной поверхности; особенные взаимодействия смазочной жидкости с поверхностями узла трения с учетом зависимости вязкости от давления (образование промежуточных слоев смазки с разными вязкостями).
Ключевые слова: трехслойная смазка, поддерживающая сила, адаптированный профиль, стратифицированное течение.
05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин , 05.02.04 - Трение и износ в машинах
Сведения об авторах выпуска №2 (2014)
Ключевые слова: авторы
В работе на основе уравнений Дарси, определяющих течение смазки в пористых слоях, и модифицированного уравнения Рейнольдса в рамках модели короткого подшипника решается задача о неустановившемся движении вязкой несжимаемой смазки в зазоре двухслойного пористого подшипника. Здесь рассматривается случай, когда проницаемость в пористых слоях в осевом направлении меняется по нормальному закону, а комбинированная подача смазки производится одновременно в осевом и перпендикулярном оси подшипника направлениях.
В результате найдено поле давлений в пористых слоях и в смазочном слое и получены аналитические зависимости для усилий масляной пленки. Составлено уравнение движения шипа и решена задача об устойчивости нестационарного движения шипа в подшипнике, Установлено, что в случае комбинированной подачи смазки подшипник работает более устойчиво по сравнению со случаями осевой или перпендикулярной оси направлениях подачи смазки. Полученные в работе результаты могут быть предложены для разработки цилиндрических демпферов с двухслойной пористой обоймой, эффективно ослабляющих передаваемые усилия дисбаланса при комбинированной подаче смазки.
Ключевые слова: двухслойная пористая втулка; проницаемость пористых слоев; несущая способность; уравнение движения шипа; устойчивость
05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин , 05.02.04 - Трение и износ в машинах
Сведения об авторах выпуска №1 (2014)
Ключевые слова: авторы
Как известно, в настоящее время в качестве модели гидродинаимческой смазки в подшипнике скольжения широко используется микрополярная смазка. Существенным недостатком существующих рабочих моделей подшипников скольжения, работающих на микрополярной смазке заключается в том, что здесь не учитывается зависимость вязкостных характеристик микрополярной смазки от давления. Естественно, возникает необходимость не только учета зависимости вязкостных характеристик от давления при разработке аналитического метода прогнозирования оптимальных по несущей способности характеристик, присущих микрополярным смазкам, но и прогнозирование оптимального профиля опорной поверхности радиального подшипника [1-3].
Решению данной задачи посвящена данная работа.
Ключевые слова: радиальный подшипник, режим трения, проницаемость пористого слоя, микрополярная смазка.
05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин , 05.02.04 - Трение и износ в машинах
Умение правильно выбирать противоизносные присадки [1–6] позволяет создать смазочные материалы, которые в тонких слоях обладают иными свойствами, чем в больших объемах. Обычно принято считать, что присадки функционируют лишь в зоне граничной смазки и не входят в область гидродинамической теории смазки. Однако, благоприятное влияние присадок как указывается во многих работах [1-5] имеет место в режиме «тонкого слоя» гидродинамической смазки.
Как известно, подшипники жидкостного трения работают на разных видах смазочных материалов, которые состоят из масляной основы и композиции присадок, обеспечивающих маслу необходимые функциональные свойства. Добавки полимеров с высоким молекулярным весом придают маслам вязкоупругие свойства. Анализ существующих работ [7–9], посвященных расчету подшипников скольжения, работающих на вязкоупругой смазке, показывает, что в них не учитывается зависимость вязкости и модуля сдвига от давления и температуры, а режим трения предполагается ламинарным. Как известно [10], высокоскоростные подшипники работают в турбулентном режиме трения, более высоким повышенным давлением и температуры и поэтому разработка методов расчета подшипников скольжения, работающих на вязкоупругой смазке требует учета выше указанных факторов.
В связи с выше написанным приведем сначала разработку расчетной модели упорных подшипников, работающих на микрополярной смазке с учетом вязкостных характеристик этих смазок от давления в отличие от существующих расчетных моделей, не учитывающих этих зависимостей (задача 1).
А затем рассмотрим расчетную модель упорного подшипника повышенной несущей способности, работающего на вязкоупругой смазке с учетом зависимости ее характеристик от давления (задача 2).
Ключевые слова: упорный подшипник с адаптированной упорной поверхностью, неньютоновские смазочные материалы
05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин , 05.02.04 - Трение и износ в машинах
С целью исследования устойчивости работы пористых подшипников разработана расчетная модель неоднородного пористого подшипника конечной длины. С учетом анизотропии проницаемости пористого слоя в работе рассмотрены задачи об устойчивости движения шипа в подшипнике для двух разных вариантов подачи смазки: в осевом направлении и в направлении, перпендикулярном оси подшипника. Получены и проанализированы решения задач, определены области устойчивости движения шипа.
Ключевые слова: пористый подшипник, режим трения, проницаемость пористого слоя, вязкоупругая смазка.
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В данной работе дается метод формирования точного автомодельного решения задачи гидродинамического расчета упорного подшипника с адаптированным профилем опорной поверхности и обладающего демфирующими свойствами в нестационарном режиме трения. Получены и проведены оценки основных рабочих характерестик: безразмерной несущей способности, безразмерной силы трения и безразмерных расходов. Получены оптимальные параметры для основных рабочих характеристик.
Ключевые слова: упорный подшипник, двухслойная смазка, пористый слой, нестационарная задача.
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Сведения об авторах выпуска №4 (2013)
Ключевые слова: авторы