A simulation of the thermal state of heavily loaded tribo-units and its evaluation

Бесплатный доступ

The thermal state of the elements of heavily loaded tribo-units is among the most important parameters affecting their performance. The temperature of the lubricating layer of bearings determines to a large extent their load-bearing capacity. The heat balance equation used to estimate the temperature of friction pairs fails to yield the temperature fields and the regions of their maximum values. This fact makes our problem important. We examine a mathematical model and a method for calculating the thermal state and thermohydrodynamic characteristics of heavily loaded sliding bearings, taking into account the non-Newtonian properties of the fluid as well as the heat exchange processes between the lubricating layer and the surrounding moving surfaces of tribo-units. To solve the energy equation, we propose to use finite difference approximation methods. To create the difference analogs of the energy equations for some structural elements and thin lubricant layers, we use the Pismen-Reckford scheme of implicit alternating directions. We present the calculated hydromechanical characteristics of the connecting rod bearing of a heat engine. We obtain three-dimensional distributions of temperature in the lubricant. The results show that, if we allow for convective heat transfer in the radial direction, the processes of heat exchange between the lubricating layer and the surrounding moving surfaces enable us to determine more accurately the mean lubricant temperature and the thermal stress of a tribo-unit as a whole. Our method can be used to assess the performance and efficiency of heavily loaded tribo-units of piston and rotary machines.

Еще

Bearing, generalized energy equation, partial differential equations, boundary value problems

Короткий адрес: https://sciup.org/147159293

IDR: 147159293   |   DOI: 10.14529/mmp140404

Список литературы A simulation of the thermal state of heavily loaded tribo-units and its evaluation

  • Прокопьев, В.Н. Термогидродинамическая задача смазки сложнонагруженных опор скольжения неньютоновскими жидкостями/В.Н. Прокопьев, В.Г. Караваев//Вестник ЮУрГУ. Серия: Машиностроение. -2003. -№ 1 (17). -С. 55-66.
  • Рождественский, Ю.В. Решение задач оптимизации трибосопряжений поршневых и роторных машин с использованием алгоритма сохранения массы/Ю.В. Рождественский, К.В. Гаврилов, А.А. Дойкин, М.А. Макарихин//Трение и смазка в машинах и механизмах. -2011. -№ 8. -С. 38-43.
  • Задорожная, Е.А. Расчет сложнонагруженных трибосопряжений высокофорсированного дизеля/Е.А. Задорожная, И.Г. Леванов, С.А. Пырьев//Вестник машиностроения. -2013. -№ 12. -С. 42-47.
  • Прокопьев, В.Н. Многосеточные алгоритмы интегрирования уравнения Рейнольдса в задачах динамики сложнонагруженных подшипников скольжения/В.Н. Прокопьев, А.К. Бояршинова, Е.А. Задорожная//Проблемы машиностроения и надежности машин. -2005. -№ 5. -С. 16-21.
  • Леванов, И.Г. Методика расчета гидромеханических характеристик сложнонагруженных подшипников скольжения поршневых и роторных машин, смазываемых неньютоновскими маслами/И.Г. Леванов//Вестник ЮУрГУ. Серия: Машиностроение. -2011. -№ 31 (258). -С. 34-43.
  • Задорожная, Е.А. Особенности моделирования трибосопряжений поршневых и роторных машин с учетом свойств смазочного материала//Е.А. Задорожная/Известия Самарского научного центра РАН. Механика и машиностроение. -2011. -Т. 13, № 4 (3). -С. 733-738.
  • Маленко, П.И. Температурные поля и эксплуатационные свойства пар трения скольжения со смазочным материалом/П.И. Маленко, В.К. Зеленко, Д.М. Левин. Под ред. Ю.Н. Дроздова. -М.: Машиностроение. -2011. -239 с.
  • Zhang, C. TEHD Behavior of Non -Newtonian Dynamically Loadet Journal Bearings in Mixed Lubrication for Direct Problem/С. Zhang//ASME Journal of Tribology. -2002. -V. 124. -P. 178-185.
  • Роуч, П. Вычислительная гидродинамика/П. Роуч. -М.: Мир, 1980. -618 с.
  • Douglas, J. On the numerical solution of heat conduction problems in two and three space variables/J. Douglas, H. H. Rachford//Trans. Amer. Math. Soc. -1956. -V. 82. -P. 421-439.
  • Gao, Ch. A general formulation of Peaceman and Richford ADI method for the N-dimensional heat diffusion equation/Ch. Gao, Y. Wang//Int. Comm. Heat Mass Transfer. -1996. -V. 23. -N 6. -P. 845-854.
  • Самарский, А.А. Теория разностных схем/А.А. Самарский. -М.: Наука, 1977. -653 с.
  • Захаров, С.М. Моделирование работы трибосистемы коленчатый вал-подшипники -опоры блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания/С.М. Захаров, В.И. Сиротенко, И.А. Жаров//Трение и износ. -1995. -Т. 16, № 1. -С. 47-54.
  • Чичинадзе, А.В. Трение, износ и смазка: Трибология и триботехника/А.В. Чичинадзе, Э.М. Берлинер, Э.Д. Браун и др.; Под общ.ред. А.В. Чичинадзе//М.: Машиностроение, 2003. -575 с.
Еще
Статья научная