Расчетная оценка возможности применения подшипников скольжения из пористого стеклопластика в составе опорного катка гусеничного движителя
Автор: Безмельницын Александр Викторович
Рубрика: Численные методы моделирования
Статья в выпуске: 1 т.18, 2018 года.
Бесплатный доступ
В настоящее время в опорных катках тихоходных гусеничных движителей применяются подшипники скольжения с антифрикционными втулками из дорогостоящих сплавов цветных металлов. Возможной альтернативой могут стать более дешевые композитные втулки на основе пористого стеклопластика, полученные радиальной намоткой. Они выдерживают высокие нагрузки и могут работать в условиях ограниченной маслоподачи, используя смазочный материал, содержащийся в открытых порах втулки. Из-за пористой структуры втулки имеют низкую жесткость в радиальном направлении, что способствует образованию развитой площадки контакта со стальным валом. Низкие контактные нормальные и касательные напряжения приводят к снижению износа вала. Фактором, ограничивающим применение композитной втулки, является ее низкая межслойная прочность. По этой причине актуальной становится задача определения максимальных радиальных и сдвиговых напряжений, возникающих в процессе эксплуатации узла трения для расчетной оценки его работоспособности. В экспериментальной части работы для композитной втулки из пористого стеклопластика были найдены коэффициенты трения покоя и скольжения. Используя расчетно-экспериментальный метод, найдено критическое межслойное сдвиговое напряжение, приводящее к разрушению стеклопластика. В расчетной части представлена разработанная численная модель, позволяющая определить напряженно-деформированное состояние антифрикционных втулок в составе опорного катка трубоукладчика ТР-20. Используя численное моделирование в пакете ANSYS Workbench, для втулок из стеклопластика и бронзы были найдены картины распределения нормальных напряжений по поверхности контакта с валом. Получены зависимости значения максимального нормального напряжения от величины радиального зазора между валом и втулкой. Установлено, что на величину локальных нормальных напряжений существенное влияние оказывают сама кососимметричность нагружения подшипникового узла, зазоры, обусловленные его сборкой, и зазоры, образующиеся в процессе эксплуатации. Определена максимально допустимая величина радиального зазора между валом и втулками из бронзы и стеклопластика. Расчетным путем установлено, что применение антифрикционных композитных втулок в катках тихоходных гусеничных движителей не только возможно, но и позволяет увеличить значение максимального допускаемого зазора в узле трения.
Стеклопластик, намотка, прочность на сдвиг, мкэ, самосмазывающиеся подшипники скольжения, опорный каток
Короткий адрес: https://sciup.org/147151776
IDR: 147151776 | DOI: 10.14529/engin180108
Список литературы Расчетная оценка возможности применения подшипников скольжения из пористого стеклопластика в составе опорного катка гусеничного движителя
- Платонов, В.Ф. Динамика и надежность гусеничного движителя/В.Ф. Платонов. -М.: Машиностроение, 1973. -232 с.
- Чернавский, С.А. Подшипники скольжения/С.А. Чернавский. -М.: Машгиз, 1963. -244 с.
- Neale, M.J. The tribology handbook/M.J. Neale. -2nd ed. -Butterworth-Heinemann, Oxford, 2001. -582 p.
- Полимеры в узлах трения машин и приборов: справ./Е.В. Зиновьев, A.Л. Левин, М.М. Бородулин. -М.: Машиностроение, 1980. -203 с.
- McKeen, L.W. Fatigue and tribological properties of plastics and elastomers/L.W. McKeen. -2nd ed. -Butterworth-Heinemann, Oxford, 2010. -312 p.
- Влияние технологических условий намотки на свойства полимерных композиционных материалов/С.П. Захарычев, В.А. Иванов, Д.В. Отмахов и др.//Вестник ТОГУ. Технические науки. -2010. -№ 1 (16). -С. 55-64.
- Analysis and control of the compaction force in the composite prepreg tape winding process for rocket motor nozzles/X. He, Y. Shi, C. Kang, T. Yu//Chinese Journal of Aeronautics. -2017. -Vol. 30. -P. 836-845 DOI: 10.1016/j.cja.2016.07.004
- Справочник по композитным материалам в двух книгах/под ред. Дж. Любина. -М.: Машиностроение, 1988. -Кн. 1. -447 с.
- Vasiliev, V.V. Advanced Mechanics of Composite Materials and Structural Elements/V.V. Vasiliev, E.V. Morozov. -3rd ed. -Elsevier, 2013. -816 p.
- Основы трибологии (трение, износ, смазка)/А.В. Чичинадзе, Э.Д. Браун, Н.А. Буше и др. -2-е изд. перераб., и доп. -М.: Машиностроение, 2001. -664 с.
- Когаев, В.П. Прочность и износостойкость деталей машин/В.П. Когаев, Ю.Н. Дроздов. -М.: Высш. шк., 1991. -319 с.
- Litwin, W. Influence of local bush wear on water lubricated sliding bearing load carrying capacity/W. Litwin//Tribology International. -2016. -Vol. 103. -P. 352-358 DOI: 10.1016/j.triboint.2016.06.044
- Abdelbary, A. Wear of polymers and composites/A. Abdelbary. -Elsevier, Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2014. -223 p.
- Исследование характеристик армированных реактопластов при изготовлении подшипников скольжения методом послойной намотки/Р.С. Зиновьев, В.Я. Савицкий, Ю.А. Мережко, В.С. Ивановский//Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. Машиностроение и машиноведение.-2013. -№ 4 (28). -С. 140-155.
- Delamination analysis of multi-angle composite curved beams using an out-of-autoclave material/K.-H. Nguyen, H.-W. Ju, V.-H. Truong, J.-H. Kweon//Composite Structures. -2018. -Vol. 183. -P. 320-330 DOI: 10.1016/j.compstruct.2017.03.078
- Experimental research into interlaminar tensile strength of carbon/epoxy laminated curved beams/D. Ranza, J. Cuarterob, A. Miravetec, R. Miralbesa//Composite Structures. -2017. -Vol. 164. -P. 189-197 DOI: 10.1016/j.compstruct.2016.12.010
- Аношкин, А.Н. Теория и технология намотки конструкций из полимерных композиционных материалов/А.Н. Аношкин. -Пермь: Перм. гос. техн. ун-т, 2003. -118 с.
- Тарнопольский, Ю.М. Методы статических испытаний армированных пластиков/Ю.М. Тарнопольский, Т.Я. Кинцис. -М.: Химия, 1981. -272 с.
- Зиновьев, Р.С. Оценка прочности и жесткости вкладышей подшипников скольжения из стеклопластика/Р.С. Зиновьев, С.Б. Сапожников, А.В. Безмельницын//Композиты и наноструктуры. -2012. -№ 3. -С. 10-18.
- Безмельницын, А.В. Многомасштабное моделирование и анализ механизма возникновения технологических межслойных напряжений в толстостенных кольцах из стеклопластика/А.В. Безмельницын, С.Б. Сапожников//Вестник ПНИПУ. Механика. -2017. -№ 2. -С. 5-22.
- Машиностроение: энцикл. в сорока томах. Т. II-3: Цветные металлы и сплавы. Композитные металлические материалы/К.В. Фролов . -М.: Машиностроение, 2001.-780 с.
- Сорокин, В.Г. Стали и сплавы. Марочник/В.Г. Сорокин, М.А. Гервасьев. -М.: Интермет Инжиниринг, 2001. -608 с.
