МЕТОДИКА РАСЧЁТА РЕСУРСА ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ НА РАННИХ ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОРШНЕВЫХ И РОТОРНЫХ МАШИН

Игорь Геннадьевич Леванов, Елена Анатольевна Задорожная, Денис Николаевич Никитин

Аннотация


Обеспечение требуемого уровня надёжности машин и механизмов на этапе проектирования всегда было актуальным. Для этого на разных этапах проектирования применяется широкий спектр специализированного программного обеспечения, основу которого составляют математические модели, методы и методики расчёта отдельных сопряжений деталей машин. Подшипники скольжения, как правило, являются сопряжениями,
лимитирующими надёжность и ресурс машин, поскольку отказы подшипников приводят к
остановке машин и производственных процессов. Всё большую актуальность проблема
прогнозирования и обеспечения технического ресурса машин приобретает в связи с ростом их нагруженности (в частности, ДВС). Данная статья описывает методику расчёта ресурса гидродинамических подшипников скольжения, основанную на совместном решении
гидродинамической и контактной задач. Основу методики и её отличительную особенность составляет математическая модель вязкости смазочного материала, которая отражает явление образования и разрушения адсорбционного граничного слоя на поверхностях
трения подшипника. Результатом решения гидродинамической задачи для подшипника
скольжения является набор взаимосвязанных гидромеханических характеристик. Минимальная толщина смазочного слоя и её распределение по угловой координате или за цикл
нагружения, параметры шероховатости поверхностей подшипника являются ключевыми
для расчёта скорости изнашивания и ресурса подшипника. Представлен пример практического применения методики для оценки влияния индивидуальных противоизносных
свойств моторного масла на скорость изнашивания шатунного подшипника коленчатого
вала двигателя КамАЗ-740, а также влияние величины шероховатости поверхности вкладыша на нагрузочную способность подшипника. В качестве дальнейших направлений развития методики отмечены: оценка абразивного изнашивания подшипника, оценка усталостной долговечности поверхности вкладыша, а также разработка алгоритмов построения
кривой износа подшипника.


Ключевые слова


подшипники скольжения; ресурс; методика расчёта; моделирование; скорость изнашивания

Полный текст:

PDF

Литература


Авдонькин, Ф.Н. Текущий ремонт автомобилей / Ф.Н. Авдонькин. – М.: Транспорт, 1978. –

с.

Авдонькин, Ф.Н. Критерии предельного состояния подшипников коленчатого вала / Ф.Н.

Авдонькин, А.С. Денисов // Надёжность и контроль качества. – 1976. – № 4. – С. 36–41.

Авдонькин, Ф.Н. рогнозирование изменения технического состояния подшипников коленчатого вала / Ф.Н. Авдонькин, А.С. Денисов // Автомобильная промышленность. – 1975. – № 7. – С. 4–5.

Денисов, А.С. Анализ изменения технического состояния ресурсоопределяющих элементов дизелей КамАЗ в процессе эксплуатации / А.С. Денисов, А.Р. Асоян, В. . Захаров // Известия ВолгГТУ. – 2011. – № 8(81). – С. 32–35.

Крагельский, И.В. Трение, изнашивание и смазка: справочник. В 2 кн./ под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. – М.: Машиностроение, 1978. – Кн. 1. – 400 с.

Лукинский, В.С. рогнозирование надёжности автомобилей / В.С. Лукинский, Е.И. Зайцев. – Л.: олитехника, 1991. – 224 с.

Захаров, С.М. Гидродинамическая теория смазки // в кн. «Современная трибология: итоги и перспективы» / под ред. К.В. Фролова. – М.: Изд-во ЛКИ, 2008. – С. 95–157.

Румб, В.К. рогнозирование долговечности подшипников коленчатых валов судовых дизелей / В.К. Румб // Двигателестроение. – 2009. – № 1. – С. 15–17.

Захаров, С.М. рогнозирование показателей износостойкости нестационарнонагруженных опор скольжения силовых установок с помощью метода имитационного моделирования / С.М. Захаров // Трение и износ. – 1982. – Том 3, № 5. – С. 789–800.

Черепанов, Д.А. Расчётно-экспериментальная модель изнашивания опор скольжения коленчатых валов поршневых ДВС: дис. … канд. техн. наук / Д.А. Черепанов. – С б.: С бГ У,

– 168 с.

Nikolic, N. An Algorithm for Obtaining Conditional Wear Diagram of IC Engine Crankshaft Main Journals / N. Nikolic, T. Torovic, Z. Antonic, J. Doric // FME Transactions. – 2011. – Vol. 39. –

Р. 157–164.

Nikolic, N. A procedure for constructing a theoretical wear diagram of IC engine crankshaft main bearings / N. Nikolic, T. Torovic, Z. Antonic // Mechanism and Machine Theory. – 2012. – Vol. 58. – Р. 120–136.

Крагельский, И.В. Трение, изнашивание и смазка: справочник. В 2 кн. / под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. – М.: Машиностроение, 1978. – Кн.2. – 358 с.

Гриб, В.В. Расчёт ресурса и износа узлов трения численными методами // в кн. «Теория и практика расчётов деталей машин на износ». – М.: Наука, 1982. – С. 106–110.

Sander D.E., Allmaier H. Friction and wear analysis of journal bearings exposed to repeated start and stop cycles // 16th EDF, Pprime Workshop:“Behaviour of journal and thrust bearings under

transient and mixed lubrication regime”, Futuroscope, October 5 & 6, 2017.

Bergmann, P. Modeling Wear of Journal Bearings / P. Bergmann, F. Grün // Montanuniversität Leoben, Department Product Engineering. vol. 6, no. 27; 2018, 2018. DOI: 10.3390/lubricants6010027.

Bonneau, D. Mixed Lubrication in Hydrodinamic Bearings // D. Bonneau, A. Fatu, D. Souchet. – ISTE Ltd, London, 2014. – 172 р.

Fillon, M. and Bouyer, J. (2004), “Thermo Hydrodynamic Analysis of a Worn Plain Journal Bearing,” Tribol. Int., 37, pp. 129–136.

Bouyer J., Fillon M., Pierre-Danos I. Influence of wear on the behavior of a two-lobe hydrodynamic journal bearing subjected to numerous startups and stops // Journal of Tribology. – 2007. –

Vol. 129. – Р. 205–208.

Awasthi R.K., Sharma S.C., Jain S.C. Performance of worn non-recessed hole-entry hybrid journal bearings // Tribology International. – 2007. – Vol. 40. – Р. 717–734.

Nikolakopoulos, P.G., Papadopoulos C.A. A study of friction in worn misaligned journal bearings under severe hydrodynamic lubrication / Tribology International. – 2008. – Vol. 41. – Р. 461–472.

DOI: 10.1016/j.triboint.2007.10.00.

Kim N.H., Won D., Burris D., et al. Finite element analysis and experiments of metal/metal wear in oscillatory contacts // Wear. – 2005. – Vol. 258. – Р. 1787–1793.

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. – Р. 200–207.

Predicting friction reliably and accurately in journal bearings – The importance of extensive oil-models / H. Allmaier, C. Priestner, F.M. Reich // Tribology International. – 2012. – Vol. 48. – Р. 93–

Gulwadi, S.D. Journal Bearing Analysis in Engines Using Simulation Techiques / S.D. Gulwadi, G. Shrimpling // SAE 2003-01-0245.

Bartel, D. Simulating transient wear characteristics of journal bearings subjected to mixed friction / D. Bartel, L. Bobach, T. Illner and L. Deters // Journal of Engineering Tribology. – 2012. –

P. 1–14. DOI: 10.1177/1350650112454510.

Sander, D.E. 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. DOI: 10.1016/j.triboint.2015.12.024

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, № 6. – P. 25. DOI: 10.3390/lubricants6030065.

Christoph Knauder, Hannes Allmaier, David E. Sander and Theodor Sams. 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 // Lubricants. – 2019. – № 7. – Vol. 39. DOI: 10.3390/lubricants7050039.

Kalogiannis, K., Desai, P., Mian, O., and Mainwaring, R. Simulated Bearing Durability and Friction Reduction with Ultra-Low Viscosity Oils // SAE Technical Paper 2018-01-1802. – 2018. DOI:

4271/2018-01-1802.

Прокопьев, В.Н. Совершенствование методики расчёта сложнонагруженных подшипников скольжения, смазываемых неньютоновскими маслами / В.Н. Прокопьев, Е.А. Задорожная,

В.Г. Караваев, И.Г. Леванов // Проблемы машиностроения и надёжности машин. – 2010. – № 1. – С. 63–67.

Задорожная, Е.А. Механизм образования граничных слоёв и реологическая модель вязкости тонких слоёв смазочного материала / Е.А. Задорожная, И.В. Мухортов, И.Г. Леванов //

Вестник Оренбургского государственного университета. – 2014. – № 10 (171). – С. 76–81.

Буяновский, И.А. Граничная смазка адсорбционным слоем / И.А. Буяновский // Трение и износ. – 2010. – Т. 31, № 1. – С. 48–67.

Икрамов, У.А. Расчётные методы оценки абразивного износа. – М.: Машиностроение, 1987. – 288 с.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.