Моделирование гидродинамических подшипников скольжения с учётом индивидуальных противоизносных свойств смазочных материалов

Автор: Леванов Игорь Геннадьевич, Задорожная Елена Анатольевна, Мухортов Игорь Васильевич, Никитин Денис Николаевич

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering

Статья в выпуске: 1 т.21, 2021 года.

Бесплатный доступ

Проблема прогнозирования и обеспечения технического ресурса машин приобретает всё большую актуальность в связи с ростом нагруженности современной техники. Подшипники скольжения являются одними из самых распространённых узлов трения в машинах и механизмах. Решающую роль в процессах изнашивания подшипников скольжения играют смазочные материалы. Современные смазочные материалы содержат различные добавки, улучшающие их свойства, в частности противоизносные присадки. Вопросам изучения и моделирования работы подшипников скольжения посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных исследователей. Наименее изученными остаются вопросы граничного трения и смазки. До сих пор не разработаны корректные инженерные методики расчёта деталей машин, в том числе и подшипников скольжения, работающих при граничной смазке. Конструктивные параметры подшипников скольжения машин и механизмов выбираются на ранних стадиях проектирования, где особенно важно использовать модели, отражающие наиболее важные физические явления и процессы, которые влияют на надёжность машины в целом. Данная статья описывает методику моделирования гидродинамических подшипников скольжения с учётом индивидуальных противоизносных свойств смазочных материалов. Построение адекватной математической модели граничного слоя смазки выполнено на основе представлений о закономерностях полимолекулярной адсорбции углеводородных жидкостей, содержащих поверхностно-активные вещества определенной структуры. Выдвинута гипотеза, что каждый из граничных слоёв смазочного материала, адсорбированных на поверхности трения, состоит из двух областей, имеющих между собой условную границу. Модель отражает процессы разрушения адсорбционного граничного слоя смазки. Выполнены тестовые расчеты для статически нагруженного подшипника скольжения с использованием предложенной модели. Дальнейшие исследования направлены на экспериментальное определение параметров модели граничного слоя.

Еще

Подшипники скольжения, противоизносные присадки, моделирование, минимальная толщина смазочного слоя

Короткий адрес: https://sciup.org/147233495

IDR: 147233495 | DOI: 10.14529/engin210102

Список литературы Моделирование гидродинамических подшипников скольжения с учётом индивидуальных противоизносных свойств смазочных материалов

Чернавский, С.А. Подшипники скольжения / С.А. Чернавский. – М.: Машгиз, 1963. – 243 с.
Захаров, С.М. Гидродинамическая теория смазки / С.М. Захаров // Современная трибология: итоги и перспективы: кн. / под ред. К.В. Фролова. – М.: Изд-во ЛКИ, 2008. – С. 95–157.
Goodwin, M.J. Reciprocating machinery bearing analysis: theory and practice / M.J. Goodwin, J.L. Nikolajsen, P.J. Ogrodnik // Proc. Instn Mech. Engrs. Part J: Journal Engineering Tribology. – 2003. –Vol. 217. – P. 409–426.
Трибология. Состояние и перспективы: сб. науч. тр. В 4 томах / гл. ред. И.Г. Горячева, М.А. Броновец // Т.2. Смазка и смазочные материалы / под ред. С.М. Захарова, И.А. Буяновского. – Уфа: РИК УГАТУ, 2019. – 504 с.
Буяновский, И.А. Граничная смазка / И.А. Буяновский // Современная трибология: итоги и перспективы: кн. / под ред. К.В. Фролова. – М.: Изд-во ЛКИ, 2008. – С. 226–278.
Ахматов, А.С. Молекулярная физика граничного трения / А.С. Ахматов. – М.: Наука, 1964. – 541 с.
Дерягин, Б.В. Поверхностные силы / Б.В. Дерягин, Н.В. Чураев, М.В. Муллер. – М.: Наука, 1985. – 398 c.
Аэро, Э.Л. Гидродинамика жидких нанослоёв / Э.Л. Аэро, А.Н. Булыгин, Ю.В. Павлов // Materials Physics and Mechanics. – 2011. – Vol. 11, no. 2 – P. 137–156.
Zhang, J. Boundary lubrication by adsorption film / J. Zhang, Yo. Meng // Friction. – 2015. – Vol. 3 (2). – P. 115–147.
Molecular behaviors in thin film lubrication. Part 1: Film formation for different polarities of molecules / Sh. Zhang, Yi. Qiao, Yu. Liu et al. // Friction. – 2019. – Vol. 7 (4). – P. 372–387. – https://doi.org/10.1007/s40544-019-0287-1.
Molecular behaviors in thin film lubrication–Part two: Direct observation of the molecular orientation near the solid surface / M. Gao, H. Li, L. Ma et al. // Friction. – 2019. – Vol. 7. – P. 479–488. –https://doi.org/10.1007/s40544-019-0279-1.
Refined simulation of friction power loss in crank shaft slider bearings considering wear in the mixed lubrication regime / C. Priestner, H. Allmaier, H.H. Priebsch, C. Forstner // Tribology International. – 2012. – Vol. 46. – P. 200–207.
Predicting friction reliably and accurately in journal bearings – The importance of extensive oil-models / H. Allmaier, C. Priestner, F.M. Reich et al. // Tribology International. – 2012. – Vol. 48. – P. 93–101.
Gulwadi, S.D. Journal Bearing Analysis in Engines Using Simulation Techniques /S.D. Gulwadi, G. Shrimpling // SAE 2003-01-0245.
Simulating transient wear characteristics of journal bearings subjected to mixed friction / D. Bartel, L. Bobach, T. Illner, L. Deters // Journal of Engineering Tribology. – 2012. – P. 1–14. –https://doi.org/10.1177/1350650112454510.
Simulation of journal friction in severe mixed lubrication – Validation and effect of surface smoothing due to running-in / D.E. Sander, H. Allmaier , H.H. Priebsch et al. // Tribology International. – 2015. – Vol. 96. – P. 173–183. – https://doi.org/10.1016/j.triboint.2015.12.024.
Bergmann, P. Modeling Wear of Journal Bearings / P. Bergmann, F. Grün // Montanuniversität Leoben, Department Product Engineering. – 2018. – Vol. 6, no. 27. – https://doi:10.3390/ lubricants6010027.
Bergmann, P. Evaluation of Wear Phenomena of Journal Bearings by Close to Component Testing and Application of a Numerical Wear Assessment / P. Bergmann, F. Grun, F. Summer, I. Godor // Lubricants. – 2018. – Vol. 65, no. 6. – P. 25. – https://doi:10.3390/lubricants6030065.
Investigations of the Friction Losses of Different Engine Concepts. Part 1: A Combined Approach for Applying Subassembly-Resolved Friction Loss Analysis on a Modern Passenger-Car Diesel Engine / Ch. Knauder, H. Allmaier, D. E. Sander, Th. Sams // Lubricants. – 2019. – Vol. 39, no. 7. – https://doi.org/10.3390/lubricants7050039.
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. – 576 с.
Патент 2675632 РФ. Противоизносная композиция к смазочным материалам / И.В. Мухортов, К.А. Якунина. – № 201714073; заявл. 22.11.2017, опубл. 21.12.2018, Бюл. № 36.

Еще

Статья научная