On the basis of Navier — Stokes linear equations for the case of Lame «thin layerС» , a technique of generating an exact self-similar solution to the hydrodynamic calculation of the elastically deformable thrust bearing with the profile adapted to its bearing surface operating on a three-layer lubricant is presented. The effect of the parameters characterizing the adapted contour supporting the slider surface, the supporting layer deformation, viscous layer ratio, and their length, on the basic performance of the thrust bearing is evaluated. These parameter values providing a rational operation according to the carrying capacity and friction force of the relevant thrust bearing are defined. Furthermore, the optimal variation ranges of the constructive, operating, and all the functional parameters determining the bearing performance, are set. The obtained results allow creating the database for designing thrust bearings operating on the three-layer lubrication.
adapted profile, bearing surface, elastohydrodynamic parameter, three-layer lubrication, bearing capacity, friction force
Введение. Как известно, работа машин и их долговечность в значительной степени зависят от конструкции и качества подшипниковых узлов. Улучшение работы узлов трения может быть достигнуто совершенствованием методов расчёта подшипниковых узлов и их конструкций. В новых машинах и механизмах, как правило, проектируется рост скоростей вращающихся узлов, увеличение статических и ударных нагрузок, действующих на опоры скольжения. Задачей современной инженерной практики является повышение требований, предъявляемых к подшипникам скольжения. Это, прежде всего, обеспечение надёжной работы подшипников скольжения [1‒5]. Указанное требование выполняется при использовании упругих и податливых подшипников. В настоящее время возрос интерес к применению в узлах трения машин и механизмов упругодеформируемых подшипников, поскольку они обеспечивают большую устойчивость в работе, чем соответствующие жёсткие подшипники. Анализ существующих работ, посвящённых расчёту упругодеформируемых подшипников показывает, что в существующих расчётных моделях упорных подшипников не учитываются особенности взаимодействия смазочной жидкости с твёрдой опорной поверхностью как ползуна, так и направляющей. Профиль опорной поверхности упорного подшипника считается традиционным (линейным) и не обеспечивает его повышённую несущую способность. В известных работах [6‒10], посвящённых стратифицированному течению ньютоновской смазки в зазоре упорного подшипника, его опорная поверхность считается абсолютно жёсткой. Таким образом, задача связанная с разработкой расчётной модели упругодеформируемых упорных подшипников, работающих на трёхслойной смазке, обладающих повышенной несущей способностью остаётся нерешённой. Решение этой задачи является основной целью данной работы.
1. Rohde, S. M. Higher order finite element methods for the solution of compressible porous bearing problems / S. M. Rohde, K. P. Oh. — Int. Journal of Numerical Methods in Engineering. — 1975. — Vol. 9, № 4. — Pp. 903‒911.
2. Rohde, S. M. A unified treatment of thick and thin film elastohydrodynamic problems by using higher order elements methods / S. M. Rohde, K. P. Oh. — Proc. R. Soc. Lond. A. 343, 1975. — Pp. 315‒331.
3. Akhverdiev, K. S. Gidrodinamicheskiy raschet podshipnikov skol´zheniya s ispol´zovaniem modeley sloistogo techeniya vyazkoy i vyazkoplastichnoy smazki / K. S. Akhverdiev, P. A. Vorontsov, T. S. Cherkasova. Trenie i iznos. — 1998. — T. 16, № 6. — S. 698‒707.
4. Akhverdiev, K. S. Matematicheskaya model´ stratifitsirovannogo techeniya smazki v zazore radial´nogo metallopolimernogo podshipnika skol´zheniya / K. S. Akhverdiev, P. A. Vorontsov, T. S. Cherkasova. Problemy mashinostroeniya i nadezhnosti mashin. — 1999. — № 3. — S. 93‒101.
5. Akhverdiev, K. S. Gidrodinamicheskiy raschet radial´nogo podshipnika pri nalichii elektromagnitnogo polya s uchetom zavisimosti vyazkosti i elektroprovodimosti ot temperatury / K. S. Akhverdiev, E. O. Lagunova, M. A. Mukutadze. Vestnik Don. gos. tekhn. un-ta. — 2009. — T. 9, № 3 (42). — S. 529‒536.
6. Akhverdiev, K. S. Stratifitsirovannoe techenie dvukhsloynoy smazki v zazore upornogo podshipnika, obladayushchego povyshennoy nesushchey sposobnost´yu / K. S. Akhverdiev [i dr.]. Vestnik Don. gos. tekhn. un-ta. — 2010. — T. 10, № 2 (45). — S. 217‒223.
7. Akhverdiev, K. S. Stratifitsirovannoe techenie trekhsloynoy smazki v zazore upornogo podshipnika, obladayushchego povyshennoy nesushchey sposobnost´yu / K. S. Akhverdiev [i dr.]. Tribologiya i nadezhnost´ : sb. nauch. trudov X Mezhdunar. konf. — Sankt-Peterburg, 2010. — S. 15‒24.
8. Akhverdiev, K. S. Stratifitsirovannoe techenie trekhsloynoy smazki v zazore upornogo podshipnika, obladayushchego povyshennoy nesushchey sposobnost´yu / K. S. Akhverdiev, E. E. Aleksandrova, M. A. Mukutadze. Novye materialy i tekhnologii v mashinostroenii : sb. nauch. trudov po itogam Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. — Bryansk, 2010. — Vyp. 11. — S. 3‒6.
9. Akhverdiev, K. S. Stratifitsirovannoe techenie dvukhsloynoy smazki v zazore upornogo podshipnika, obladayushchego povyshennoy nesushchey sposobnost´yu i dempfiruyushchimi svoystvami / K. S. Akhverdiev, E. E. Aleksandrova, M. A. Mukutadze. Problemy sinergetiki v tribologii, triboelektrokhimii, materialovedenii i mekhatronike : mat-ly VIII Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. / YuRGTU (NPI). — Novocherkassk, 2009. — S. 14‒22.
