Vestnik of Don State Technical UniversityVestnik of Don State Technical UniversityВестник Донского государственного технического университета1992-59801482010.12737/23784Машиностроение и машиноведениеMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEМашиностроение и машиноведениеDesign model of heavy-duty radial bearing running on micropolar grease with account of its viscosity-temperature characteristics Расчетная модель радиального подшипника повышенной несущей способности, работающего на микрополярной смазке с учетом ее вязкостных характеристик от температурыЛагуноваЕлена ОлеговнаLagunovaElena ОлеговнаАхвердиевКамил СамедовичAkhverdievKamil Самедовичakhverdiev_kamill@rambler.ruСолопКонстантин СергеевичSolopKonstantin Сергеевич2612201626122016164110117https://zh-szf.ru/en/nauka/article/14820/view
Целью данного исследования является описание метода рас-чета радиального подшипника скольжения с адаптированным профилем опорной поверхности, работающего на микропо-лярном смазочном материале. Кроме того, предполагается, что вязкостные характеристики микрополярной жидкости зависят от температуры. Рассматривается частичное заполнение смазочным материалом рабочего зазора (т. е. наличие свободной поверхности). Кроме обычных безразмерных па-раметров теории ньютоновской жидкости вводятся и другие параметры для микрополярной жидкости: взаимодействие N и N1 (характеризует зависимость от размера молекул смазки). В результате численного анализа показано, что с увеличением теплового параметра К несущая способность подшипника уменьшается. С увеличением параметра N1 и параметра ω, характеризующего адаптированный профиль опорной по-верхности, несущая способность увеличивается. При значении параметра ω = 0,5 достигается максимум несущей способности. При значение несущей способности стремится к соответствующему значению для случая ньютоновского смазочного материала.
The study objective is to develop a method for calculating the plain journal bearing with an adapted profile of the bearing surface operating on the micropolar lubrication. Furthermore, it is assumed that the micropolar fluid viscosity characteristics are temperature dependent. Partial filling of the front gap with lubricant (i.e. availability of a free surface) is considered. Except regular dimensionless parameters of Newtonian fluid theory, other options for micropolar liquid are introduced, namely the interaction of N and N1 parameters characterizing the dependence on the size of the grease molecules. The numerical analysis shows that with the heat parameter (К) increment, the carrying capacity of the bearing de-creases. With the increment of the parameters and charac-terizing the adapted profile of the bearing surface, the bearing capacity increases. At the parameter point of =0.5, maximum load capacity is achieved. At the bearing capacity value tends to the corresponding value for the case of Newtonian lubricant
Как известно, в настоящее время в качестве модели гидродинамической смазки подшипников скольжения широко используется микрополярный жидкий смазочный материал. Поэтому разработка методов расчета подшипников скольжения, работающих на микрополярном жидком смазочном материале, требует учета зависимости вязкости не только от давления, а также зависимость вязкостных характеристик от температуры. Значимый недостаток существующих методов расчета подшипников скольжения, работающих на микрополярном жидком смазочном материале, состоит в том, что в большинстве случаев или вовсе не учитывается зависимость вязкости от давления и температуры [1–7], или учитывается эта зависимость только от давления [8–11].
Мукутадзе, М. А. Математическая модель сжимаемой микрополярной гидродинамической смазки радиаль-ного подшипника с адаптированным профилем его опорной поверхности / М. А. Мукутадзе // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2011. - Т. 11, № 8 (59). - С. 1400-1404.Mukutadze, М.А. Matematicheskaya model´ szhimaemoy mikropolyarnoy gidrodinamicheskoy smazki radial´nogo podshipnika s adaptirovannym profilem ego opornoy poverkhnosti. [Mathematical model of compressible micropolar hydrodynamic lubrication for radial bearing with adapted profile of its surface.] Vestnik of DSTU, 2011, vol. 11, no. 8 (59), pp. 1400-1404 (in Russian).Математическая модель гидродинамической смазки радиального подшипника, работающего в нестацио-нарном режиме на микрополярной смазке / К. С. Ахвердиев [и др.] // Вестник Ростов. гос. ун-та путей сообщения. - 2008. - № 1 (29). - С. 147-151.Akhverdiev, K.S., et al. Matematicheskaya model´ gidrodinamicheskoy smazki radial´nogo podshipnika, rabotay-ushchego v nestatsionarnom rezhime na mikropolyarnoy smazke. [Mathematical model of hydrodynamic lubrication for radial bearing operating in an unsteady mode on micropolar lubrication.] Vestnik RGUPS, 2008, no. 1 (29), pp. 147-151 (in Russian).Гидродинамический расчет радиального подшипника, работающего в нестационарном режиме на вязкопластичной смазке, обладающей микрополярными свойствами / К. С. Ахвердиев [и др.] // Вестник Ростов. гос. ун-та путей сообщения. - 2008. - № 4 (32). - С. 131-138.Akhverdiev, K.S., et al. Gidrodinamicheskiy raschet radial´nogo podshipnika, rabotayushchego v nestatsionarnom rezhime na vyazkoplastichnoy smazke, obladayushchey mikropolyarnymi svoystvami. [The hydrodynamic calculation of radial bearing operating in nonstationary conditions with viscous-plastic lubricant having micropolar properties.] Vestnik RGUPS, 2008, no. 4 (32), pp. 131-138 (in Russian).Аналитический метод прогнозирования значений критериев микрополярной смазки, обеспечивающих устойчивый режим работы радиального подшипника скольжения / К. С. Ахвердиев [и др.] // Трение и износ. - 2008. - Т. 29, № 2. - С. 184-191.Akhverdiev, K.S., et al. Analiticheskiy metod prognozirovaniya znacheniy kriteriev mikropolyarnoy smazki, o-bespechivayushchikh ustoychivyy rezhim raboty radial´nogo podshipnika skol´zheniya. [Analytical method for prognosis of values of micropolar lubrication criteria providing stable operation of radial sliding bearing.] Friction and Wear, 2008, vol. 29, no. 2, pp. 184-191 (in Russian).Математическая модель микрополярной смазки подшипников скольжения с податливой опорной поверхно-стью / К. С. Ахвердиев [и др.] // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2012. - № 6. - С. 22-25.Akhverdiev, K.S., et al. Matematicheskaya model´ mikropolyarnoy smazki podshipnikov skol´zheniya s podatlivoy opornoy poverkhnost´yu. [Mathematical model of micropolar greasing of bearings of sliding with a pliable basic surface.] Friction & Lubrication in Machines and Mechanisms, 2012, no. 6, pp. 22-25 (in Russian).Вовк, А. Ю. Математическая модель прогнозирования значений безразмерных критериев микрополярной смазки, обеспечивающих рациональный режим работы радиального подшипника скольжения / А. Ю. Вовк, М. А. Мукутадзе, М. А. Савенкова // Вестник Ростов. гос. ун-та путей сообщения. - 2007. - № 1 (25). - С. 5-8.Vovk, А.Y., Mukutadze, М.А., Savenkova, M.A. Matematicheskaya model´ prognozirovaniya znacheniy bez-razmernykh kriteriev mikropolyarnoy smazki, obespechivayushchikh ratsional´nyy rezhim raboty radial´nogo podshipnika skol´zheniya. [Mathematical model for predicting values of dimensionless criteria of micropolar lubrication ensuring rational operation of the radial plain bearing.] Vestnik RGUPS, 2007, no. 1 (25), pp. 5-8 (in Russian).Расчетная модель радиального подшипника скольжения с повышенной несущей способностью, работающего на микрополярной смазке с учетом ее вязкостных характеристик от давления [Электронный ресурс] / К. С. Ахвердиев [и др.] // Инженерный вестник Дона. - 2013. - № 4. - Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2200 (дата обращения: 20.11.14).Akhverdiev, K.S., et al. Raschetnaya model´ radial´nogo podshipnika skol´zheniya s povyshennoy nesushchey spo-sobnost´yu, rabotayushchego na mikropolyarnoy smazke s uchetom ee vyazkostnykh kharakteristik ot davleniya. [Сomputational model of the radial plain bearing with high load carrying capacity operating at micropolar grease with account of its viscous characteristics from pressure.] Engineering Journal of Don, 2013, no. 4. Available at: http://ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2200 (accessed: 20.11.14) (in Russian).Расчетная модель упорного подшипника скольжения с повышенной несущей способностью, работающего на неньютоновских смазочных материалах с адаптированной опорной поверхностью [Электронный ресурс] / К. С. Ахвердиев [и др.] // Инженерный вестник Дона. - 2013. - № 4. - Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2201 (дата обращения: 20.11.14).Akhverdiev, K.S., et al. Raschetnaya model´ upornogo podshipnika skol´zheniya s povyshennoy nesushchey spo-sobnost´yu, rabotayushchego na nen´yutonovskikh smazochnykh materialakh s adaptirovannoy opornoy poverkhnost´yu. [Computational model of thrust sliding bearing with high load-bearing capacity operating on non-Newtonian lubricants with adapted supporting surface.] Engineering Journal of Don, 2013, no. 4. Available at: http://ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2201 (accessed: 20.11.14) (in Russian).Ахвердиев, К. С. Разработка расчетных моделей подшипников скольжения на основе усовершенствования упругодинамической теории смазки / К. С. Ахвердиев, М. А. Мукутадзе, А. Ч. Эркенов. - Ростов-на-Дону : Изд-во РГУПС, 2012. - 371 с.Akhverdiev, K.S., Mukutadze, M.A., Erkenov, A.C. Razrabotka raschetnykh modeley podshipnikov skol´zheniya na osnove usovershenstvovaniya uprugodinamicheskoy teorii smazki. [Development of computational models of plain bear-ings on the basis of improving elastic dynamical theory of lubrication.] Rostov-on-Don: RSTU Press, 2012, 371 p. (in Rus-sian).Мукутадзе, М. A. Разработка системы расчетных моделей подшипников скольжения на основе развития гидродинамической и реодинамической теории смазки : дис. … д-ра техн. наук / М. А. Мукутадзе. - Ростов-на-Дону : РГУПС, 2015. - 476 с.Mukutadze, M.A. Razrabotka sistemy raschetnykh modeley podshipnikov skol´zheniya na osnove razvitiya gidrodinamicheskoy i reodinamicheskoy teorii smazki: dis. … d-ra tekhn. nauk. [Development of calculation models system of sliding bearings on the basis of the hydrodynamic lubrication theory and rheodynamic theory of lubrication: Dr.Sci. (Engs.) diss.] Rostov-on-Don: RSTU, 2015, 476 p. (in Russian).Лагунова, Е. О. Расчетная модель с учетом зависимости вязкости от давления радиального подшипника, обладающего повышенной несущей способностью / Е. О. Лагунова, Т. С. Черкасова, М. А. Мукутадзе // Тр. Между-нар. науч.-практ. конф. «Транспорт-2014». Ч. III. Технические и естественные науки. - Санкт-Перербург, 2014. - С. 218-220.Lagunova, Е.О.,Cherkasova, T.S., Mukutadze, M.A. Raschetnaya model´ s uchetom zavisimosti vyazkosti ot davleniya radial´nogo podshipnika, obladayushchego povyshennoy nesushchey sposobnost´yu. [Computational model with account of dependence of viscosity on the radial bearing pressure which has higher load-bearing capacity.] Tr. Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. «Transport-2014». Ch. III. Tekhnicheskie i estestvennye nauki. [Proc. Int. Sci.-Pract. Conf. “Transport-2014”. Part III. Engineering and Science] St. Petersburg, 2014, pp. 218-220 (in Russian).