Оценка износостойкости модифицированной конструкции радиального подшипника при учете сжимаемости и вязкости смазочного материала

Введение. Актуальная проблема качества смазочных материалов обусловила как масштабные, так и узкопрофильные теоретические и прикладные исследования, которые касаются эксплуатационных свойств смазок. В частности, авторов публикаций интересует взаимодействие подшипника и смазки, так как эти элементы присутствуют во многих видах машин и оборудования. В литературе сопоставляются композиты, которыми упрочняют поверхность подшипников, определяются наиболее эффективные составы, анализируются достоинства и недостатки компонентов. По некоторым процессам рассматриваемого взаимодействия предложены и протестированы математические модели, и для некоторых из них доказана приемлемая адекватность. Однако совершенствование таких решений требует учитывать специфику трибосистемы. Данный вопрос проработан слабо, и представленная статья призвана восполнить этот пробел. При оценке износостойкости радиального подшипника принимается во внимание сжимаемость истинно вязкого смазочного материала.Материалы и методы. Исследование базируется на схеме трибоконтакта, в которую включаются радиус вала с полимерным покрытием, радиус подшипниковой втулки, высота канавки для смазки и толщина смазочного слоя. Для создания новых математических моделей, учитывающих сжимаемость смазочного материала, авторы задействовали три уравнения: движения жидкого смазочного материала, неразрывности и состояния. Для верификации модели сопоставили итоги расчетов и лабораторных испытаний. В экспериментах использовали подшипник с канавкой для сохранения смазки. Меняли скорость его вращения, нагрузки и температурные условия. Трение измеряли традиционными методами и современными инструментами.Результаты исследования. Конструкция подшипника модифицирована с учетом дополнительного фактора - сжимаемости смазочного материала. Новая модель на 8-10 % точнее прогнозирует несущую способность детали и на 7-9 % - коэффициент трения. Обнаружены и получили объяснение колебания коэффициента трения до 45 МПа (эквивалент пятикратного роста нагрузки). Это связано с динамическими изменениями в условиях контакта поверхностей и воздействиями внешних параметров. Определены оптимальные области применения антифрикционных покрытий на основе гибридных композиционных материалов. Расширены возможности практического использования расчетных моделей радиального подшипника скольжения. Оценены на практике его критически важные эксплуатационные характеристики.Обсуждение и заключение. Результаты научных изысканий, описанных в данной статье, дают возможность на этапе проектирования устанавливать эксплуатационные характеристики подшипника. Выявлен значимый потенциал данного подхода в плане повышения надежности и долговечности исследованной детали, и это представляется важным шагом в развитии технологий подшипников и смазочных материалов. В перспективе авторы намерены изучить такие факторы, как температурные условия, динамические нагрузки и взаимодействие с различными смазочными материалами. Это позволит совершенствовать конструкции подшипников и расширять области их применения.