Пошаговое моделирование износа рабочих поверхностей роликовых подшипников

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Целью данной работы явилась разработка эффективных методов расчёта скорости износа дорожек качения и роликов роликовых подшипников при динамических нагрузках. На основании закона Арчарда построены методы прямого пошагового расчёта скорости износа и метода расчёта этой скорости по усреднённым параметрам для условий переменных контактных нагрузок и скоростей скольжения. В соответствии с первым методом изменение нормальной силы, скорости скольжения и толщины масляной плёнки в контакте определяется в динамическом расчёте подшипника, а для расчёта поля контактного давления применяется метод конечных элементов. Многомассовая модель динамики подшипника включает в себя модель контактного трения, позволяющую адекватно воспроизводить условия гидродинамического контакта твёрдых тел. С помощью этих двух методов выполнены расчёты износа дорожки качения внутреннего кольца и роликов двухрядного конического роликоподшипника. Сопоставление результатов подтверждает приемлемую точность расчёта по усреднённым параметрам.

Об авторах

Я. М. Клебанов

Самарский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: jklebanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3638-4328

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Механика»

Россия

В. В. Мурашкин

ОАО «Управляющая компания ЕПК»

Email: v.murashkin@epkgroup.ru

кандидат технических наук, директор центрального специального конструкторского бюро

Россия

А. М. Бражникова

Самарский государственный технический университет

Email: brazhnikova_98@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0245-7608

аспирант, ассистент кафедры «Механика»

Россия

Список литературы

  1. Шец С.П., Сакало В.И. Влияние смазочного материала на процессы, протекающие в подшипниках качения // Вестник Брянского государственного технического университета. 2016. № 2 (50). С. 31-35. doi: 10.12737/20240
  2. Орлов А.В. Влияние износа на работоспособность опор качения // Проблемы машиностроения и надёжности машин. 2007. № 5. С. 71-79.
  3. Jiang S., Wang T., Xiao L. Experiment research and dynamic behavior analysis of multi-link mechanism with wearing clearance joint // Nonlinear Dynamics. 2022. V. 109, Iss. 3. P. 1325-1340. doi: 10.1007/s11071-022-07499-z
  4. Силаев Б.М., Барманов И.С. Прогнозирование изменения радиальных и осевых зазоров в шариковых подшипниках качения, смазываемых маловязкими жидкостями // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2022. Т. 21, № 2. С. 100-108. doi: 10.18287/2541-7533-2022-21-2-100-108
  5. Балякин В.Б., Жильников Е.П., Пилла К.К. Методика расчёта долговечности подшипников с учётом износа тел качения // Трение и износ. 2020. Т. 41, № 4. С. 491-497. doi: 10.32864/0202-4977-2020-41-4-491-497
  6. Tan D., Li R., He Q., Yang X., Zhou C., Mo J. Failure analysis of the joint bearing of the main rotor of the Robinson R44 helicopter: A case study // Wear. 2021. V. 477. doi: 10.1016/j.wear.2021.203862
  7. Meng Y., Xu J., Ma L., Jin Z., Prakash B., Ma T., Wang W. A review of advances in tribology in 2020-2021 // Friction. 2022. V. 10, Iss. 10. P. 1443-1595. doi: 10.1007/s40544-022-0685-7
  8. Hsu S.M., Shen M.C., Ruff A.W. Wear prediction for metals // Tribology International. 1997. V. 30, Iss. 5. P. 377-383. doi: 10.1016/S0301-679X(96)00067-9
  9. Meng H.C., Ludema K.C. Wear models and predictive equations: their form and content // Wear. 1995. V. 181-183, part 2. P. 443-457. doi: 10.1016/0043-1648(95)90158-2
  10. Archard J.F. Contact and rubbing of flat surfaces // Journal of Applied Physics. 1953. V. 24, Iss. 8. P. 981-988. doi: 10.1063/1.1721448
  11. Горячева И.Г. Механика фрикционного взаимодействия. М.: Наука, 2001. 478 с.
  12. Liu C.H., Chen X.Y., Gu J.M., Jiang S.N., Feng Z.L. High-speed wear lifetime analysis of instrument ball bearings // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology. 2009. V. 223, Iss. 3. P. 497-510. doi: 10.1243/13506501JET496
  13. Olofsson U., Andersson S., Björklund S. Simulation of mild wear in boundary lubricated spherical roller thrust bearings // Wear. 2000. V. 241, Iss. 2. P. 180-185. doi: 10.1016/S0043-1648(00)00373-2
  14. Olofsson U. Characterisation of wear in boundary lubricated spherical roller thrust bearings // Wear. 1997. V. 208, Iss. 1-2. P. 194-203. doi: 10.1016/S0043-1648(96)07486-8
  15. Yu G., Xia W., Song Z., Wu R., Wang S., Yao Y. Wear-life analysis of deep groove ball bearings based on Archard wear theory // Journal of Mechanical Science and Technology. 2018. V. 32, Iss. 7. P. 3329-3336. doi: 10.1007/s12206-018-0635-5
  16. Wang X.Y., Zhou C., Ou Y. Experimental analysis of the wear coefficient for the rolling linear guide // Advances in Mechanical Engineering. 2019. V. 11, Iss. 1. doi: 10.1177/1687814018821744
  17. Winkler A., Marian M., Tremmel S.,Wartzack S. Numerical modeling of wear in a thrust roller bearing under mixed elastohydrodynamic lubrication // Lubricants. 2020. V. 8, Iss. 5. P. 58. doi: 10.3390/lubricants8050058
  18. Yang Z., Zhang Y., Zhang K., Li S. Wear analysis of angular contact ball bearing in multiple-bearing spindle system subjected to uncertain initial angular misalignment // Journal of Tribology. 2021. V. 143, Iss. 9. doi: 10.1115/1.4049258
  19. Morales-Espejel G.E., Brizmer V. Micropitting modelling in rolling-sliding contacts: application to rolling bearings // Tribology Transactions. 2011. V. 54, Iss. 4. P. 625-643. doi: 10.1080/10402004.2011.587633
  20. Laine E., Olver A.V. The Effect of anti-wear additives on fatigue damage // 62nd STLE Annual Meeting (May, 6-10, 2007, Philadelphia, Pennsylvania, USA).
  21. Павлов В.Г. Ресурс работы радиального шарикоподшипника условию предельно допустимого износа // Проблемы машиностроения и надёжности машин. 2007. № 6. С. 102-111.
  22. Павлов В.Г. Разработка математической модели для оценки ресурса работы радиального подшипника качения по условию предельно допустимого износа // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2007. № 9. С. 32-39.
  23. Павлов В.Г. Расчёт на износ радиально-упорного шарикоподшипника // Физика, химия и механика трибосистем. 2011. № 10. С. 30-36.
  24. Когаев В.П., Дроздов Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин. М.: Высшая школа, 1991. 319 с.
  25. Bamberger E., Harris T., Kacmarsky W., Moyer C., Parker R., Sherlock J., Zaretsky E. Life adjustment factors for ball and roller bearings // ASME Engineering Design Guide. New York: ASME, 1971. 34 p.
  26. Tallian T.E. The theory of partial elastohydrodynamic contacts // Wear. 1972. V. 21, Iss. 1. P. 49-101. doi: 10.1016/0043-1648(72)90249-9
  27. Skurka J.C. Elastohydrodynamic lubrication of roller bearings // Journal of Lubrication Technology. 1970. V. 92, Iss. 2. P. 281-288. doi: 10.1115/1.3451388
  28. Williams J.A. Wear modelling: analytical, computational and mapping: a continuum mechanics approach // Wear. 1999. V. 225-229, Iss. 1 P. 1-17. doi: 10.1016/S0043-1648(99)00060-5
  29. Клебанов Я.М., Мурашкин В.В., Поляков К.А., Данильченко А.И. Динамическая нагруженность массивных сепараторов высокоскоростных шарикоподшипников // Вестник машиностроения. 2017. № 11. С. 3-9.
  30. JIS/4501. Japanese standards association. Railway Rolling stock. Design method for strength of axles. Japanese Industrial Standard, 1995. 11 p.
  31. Ferreira J.L.A., Balthazar J.C., Araujo A.P.N. An investigation of rail bearing reliability under real conditions of use // Engineering Failure Analysis. 2003. V. 10, Iss. 6. P. 745-758. doi: 10.1016/S1350-6307(02)00052-3
  32. Анисимов П.С., Котуранов В.Н., Лукин В.В., Хохлов А.А., Кобищанов В.В. Конструирование и расчёт вагонов. М.: ФГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2011. 688 с.
  33. Нормы расчёта и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М.: ГосНИИВ – ВНИИЖТ, 1996. 317 с.
  34. Larsson R. EHL film thickness behavior // In book: «Encyclopedia of Tribology» / ed. by Q.J. Wang, Y.W. Chung. Boston: Springer, 2013. P. 817-827. doi: 10.1007/978-0-387-92897-5_639

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах