Известно, что фторопластсодержащие антифрикционные композиционные покрытия обладают высокой несущей способностью и широко применяются в авиакосмической технике при относительно низких скоростях скольжения и значительных нагрузках. Фторопластосодержащее покрытие эффективно работает в условиях граничного трения при самосмазывании полимерным антифрикционным покрытием. Скоростные ограничения связаны с предельной теплостойкостью антифрикционного полимерного композита.В настоящее время в современной технике появляются и развиваются новые направления, обеспечивающие повышение эксплуатационных параметров подшипников скольжения. К ним относится и смазывание фторопластсодержащим антифрикционным полимерным покрытием контрастных поверхностей, а также применение нестандартного опорного профиля подшипниковой втулки, содержащей канавку. Применение подобных подшипников требует для их проектирования специальных расчетов, для выполнения которых разрабатываются расчетные модели.Для подшипников скольжения, смазываемых антифрикционными полимерными покрытиями [1] в гидродинамическом режиме смазывания, имеется значительное число работ [2–9], однако в них не учитывается целый ряд особенностей подобных трибосистем. Это самоподдерживание процесса трения в гидродинамическом режиме смазывания при постоянной подаче смазочного материала.Разработке расчетной модели различных подшипников скольжения с учетом изложенных особенностей посвящено приведенное исследование.  Постановка задачи В статье проводится анализ модели движения вязкого несжимаемого смазочного материала в рабочем зазоре некругового бесконечного радиального подшипника, имеющего неоднородную поверхность [1] подшипниковой втулки. В рамках эксперимента на опорную поверхность подшипниковой втулки нанесено полимерное покрытие, содержащее канавку.Вращение вала происходит с установленной скоростью Ω. При этом некруговая подшипниковая втулка, с нанесенным на нее полимерным покрытием, содержащим канавку, остается неподвижной. Предусматривается, что смазочный материал заполняет полностью пространство между эксцентрично расположенным валом и подшипником.Вязкость смазочного материала зависит от давления, что отражено в выражении:                        (1)где  – коэффициент динамической вязкости смазочного материала; – характерная вязкость; – постоянная; – гидродинамическое давление в смазочном слое.  Исходные данные и граничные условия Движение смазочного материала выражается через уравнение течения вязкой несжимаемой жидкости в приближении для «тонкого слоя», а также уравнение неразрывности [10]:                              (2) где , – компоненты вектора скорости смазочной среды.На рисунке 1 представлена полярная система координат с полюсом в центре подшипниковой втулки, в которой отражено уравнение контура вала, подшипниковой втулки [11] без покрытия (с канавкой) с некруговым профилем опорной поверхности и подшипниковой втулки с полимерным покрытием и некруговым опорным профилем:                                (3) где  – радиус вала;  е – эксцентриситет; e – относительный эксцентриситет;  – радиус подшипниковой втулки;  – высота канавки.  б) а)   Рис. 1. Схема трибоконтакта в радиальном подшипнике скольжения с полимернымкомпозиционным фторопластсодержащим покрытием:а) – в покое; б) – при движенииFig. 1. Tribocontact scheme in a radial sliding bearing with a polymer composite fluoroplastic coating:a) – at rest; b) – when moving  θ1 и θ2 – соответственно угловые координаты начала и конца канавки; в – ширина канавки.Пороговые условия в статье приведены с точностью до членов  и могут быть записаны в виде:                                     (4)  где pg – давление на торцах интервала.Для наглядности и удобства расчета применяется стандартная методика перехода к безразмерным величинам:                                          (5) На основании условий (5) из (2) и (4) получим систему безразмерных уравнений с соответствующими граничными условиями:                                                  (6) где       – конструктивный параметр подшипника со стандартным опорным профилем;  – конструктивный параметр подшипника с адаптированным профилем;  – конструктивный параметр, характеризующий канавку; q1 и q2 – соответственно угловые координаты канавки; u*(q) и v*(q) – известные функции, обусловленные наличием полимерного покрытия на поверхности подшипниковой втулки.Граничные условия (6) следует расширить условиями постоянства расхода смазочного материала в любом сеченииQ = const,а также условием непрерывности гидродинамического давления в окрестности канавкиp3(q2) = p2(q2);   p1(q1) = p2(q1).Полагая, что функции u*(q) и v*(q) определяются соотношениями                                             (7)введем обозначения , тогда уравнение (6) после преобразования будет иметь вид                                                  (8)с соответствующими граничными условиями .                                             (9) Автомодельное решение задачи (8) с учетом граничных условий (9) ищем по известному методу [12, 13]. В результате для поля скоростей и давления имеем следующие аналитические выражения                              (10)Зная значения гидродинамического давления и поля скоростей, определим значения несущей способности и силы трения:                                                     (11)  Заключительным этапом теоретических исследований является численный анализ полученных расчетных моделей. Анализ его результатов показал, что несущая способность подшипников может быть повышена в диапазоне исследованных нагрузочно-скоростных режимов на 13–18 %. При этом коэффициент трения снижается на 11–16 %.Экспериментальные исследования проводились с целью верификации и подтверждения эффективности полученных теоретических моделей. В первом случае исследовалось полимерное покрытие, во втором – дополнительно модифицированная подшипниковая втулка (канавка). Результаты исследования показаны в таблице.Полученный устойчивый гидродинамический режим по результатам экспериментального исследования характеризуется после трехминутной приработки колебаниями коэффициента трения в пределах 0,06–0,017 независимо от ступенчатого увеличения нагрузки в пять раз до 75,5 МПс, при этом величина износа не превышает 0,0085 мм, что является, на наш взгляд, не износом, а суммой деформации ползучести за счет уменьшения толщины покрытия в результате отжатия из него масла [14].  ТаблицаСравнительный анализ результатов исследований некруговой подшипниковой втулки с фторопластсодержащим композиционным полимерным покрытиемTableComparative analysis of the results of studies of a non-circular bearing sleevewith fluoroplastic-containing composite polymer coating№п/пРежимТеоретическийрезультатЭкспериментальноеисследованиеПогрешность, %σ, МПсV, м/cПокрытиеполимерноеПокрытие и канавкаПокрытиеПокрытиес канавкой114,70,30,01450,01220,01690,01445–126–13229,40,30,00880,00630,01040,0072344,10,30,0070,0051 0,00810,0063458,80,30,00850,00610,01070,0072573,50,30,01250,00940,01370,0108  Анализ полученных результатов подтверждает эффективность теоретических расчетных моделей и доказывает преимущество исследованных подшипников скольжения, обеспечивающих повышение несущей способности и снижение коэффициента трения.  Заключение Разработаны новые многопараметрические модели для инженерных расчетов основных рабочих характеристик (несущая способность и коэффициент трения) радиальных подшипников скольжения.Расчетные модели учитывают применение дополнительного смазывания полимерным покрытием и канавку на поверхности подшипниковой втулки.Применение исследованных радикальных подшипников скольжения значительно повышает несущую способность (13–18 %), а коэффициент трения снижается на 11–16 %.Таким образом, конструкция радикального подшипника с фторопластсодержащим антифрикционным композиционным полимерным покрытием и канавкой шириной 3 мм обеспечила стабильное всплытие вала на гидродинамическом клине, что экспериментально подтвердило правильность результатов теоретических исследований.