Введение к работе
Актуальность темы. Работоспособность машин, их долговечность, экономичность и надежность, качество их работы в значительной степени зависят от конструкции подшипниковых узлов. Улучшение работы подшипников скольжения может достигаться применением вкладышей из спеченных пористых металлокерамических материалов. Такие подшипники значительно дешевле в процессе изготовления. Кроме того, наличие пористого слоя на поверхности шипа и подшипника играет роль демпфера, гася вибрации и пики возникших динамических нагрузок. Анализ известных нам работ, посвященных расчету цилиндрических и конических подшипников, показывает, что во всех этих работах рабочие поверхности подшипников являются либо сплошными, либо целиком пористыми. Известные конструкции сплошных цилиндрических и конических подшипников, работающих при наличии принудительной подачи смазки через источник смазки, не позволяют поддерживать их устойчивые жидкостный и тепловой режимы работы. Хотя, существующие конструкции подшипников, целиком состоящих из пористых вкладышей, позволяют поддерживать устойчивый жидкостный и тепловой режимы их работы, путем подачи смазки через пористое тело вкладыша, они не обеспечивают необходимую несущую способность подшипника. Поэтому возникает необходимость в разработке конструкций составных цилиндрических и конических подшипников, состоящих из совокупности сплошных и пористых втулок, запрессованных в непроницаемый или проницаемый корпус, обладающих одновременно повышенной несущей способностью и работающих в устойчивом жидкостном и тепловом режимах. Следовательно, разработка научно-обоснованного метода расчета составных цилиндрических и конических подшипников скольжения на основе всестороннего учета всех факторов, связанных с конструктивной особенностью этих подшипников, является актуальной проблемой. Решение этой проблемы является основной целью данной диссертационной работы.
Цель работы – разработка надежных методов расчета составных сложнонагруженных цилиндрических и конических подшипников скольжения и аналитическое прогнозирование устойчивости их работы.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- по специальности «Трение и износ в машинах» (05.02.04):
-
Методика расчета сложнонагруженного составного радиального подшипника конечной длины, при осевой подаче смазки.
-
Методика гидродинамического расчета составного радиального подшипника конечной длины, при комбинированной подаче смазки.
-
Методика аналитического прогнозирования коэффициента передачи упругой опоры качения в демпфере, со сдавливаемой пленкой и составной пористой и сплошной обоймой.
-
Методика гидродинамического расчета составного конического подшипника конечной длины при осевой подаче смазки.
- по специальности «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ» (05.13.18):
-
Методика решения нелинейных уравнений движения смазки в зазоре составного цилиндрического подшипника конечной длины и оценка влияния нелинейных эффектов на устойчивость его работы.
-
Методика прогнозирования точных автомодельных решений задач гидродинамического расчета составных сложнонагруженных цилиндрических и конических подшипников, которые могут быть эталонными решениями при исследовании рассматриваемого класса задач численными методами.
-
Математическая модель аналитического прогнозирования коэффициента передачи упругой опоры качения в демпфере со сдавливаемой пленкой и составной цилиндрической и конической обоймой.
-
Методика решения уравнений, описывающих стационарное и нестационарное движение шипа.
Научная новизна:
- по специальности «Трение и износ в машинах» (05.02.04):
-
Разработана методика гидродинамического расчета сложнонагруженного составного радиального подшипника конечной длины при осевой подаче смазки и проанализированы условия устойчивости его работы.
-
Разработан метод аналитического прогнозирования коэффициента передачи упругой опоры качения в демпфере со сдавливаемой пленкой и составной пористой и сплошной обоймой.
-
Разработан метод расчета составного конического подшипника конечной длины с однослойной и двухслойной пористой составляющей и при наличии пористого слоя на поверхности вала.
-
Проанализированы условия устойчивости движения шипа в составном коническом подшипнике, являющиеся предпосылкой для надежного проектирования составных конических подшипников, работающих в устойчивом жидкостном режиме трения.
- по специальности «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ» (05.13.18):
-
Разработан метод решения нелинейных уравнений движения смазки в зазоре составного цилиндрического подшипника конечной длины.
-
Разработана методика математического анализа нелинейных эффектов воздействия смазки на шип составного сложнонагруженного цилиндрического подшипника конечной длины и определены условия устойчивости его работы.
-
Разработана методика построения точных автомодельных решений задач гидродинамического расчета составных цилиндрических и конических подшипников скольжения конечной длины, которые могут служить эталонными решениями при исследовании рассматриваемого класса задач численными методами.
-
Определены условия гидродинамической устойчивости работы составных конических подшипников.
Практическая ценность работы:
- по специальности «Трение и износ в машинах» заключается в получении аналитических зависимостей для основных рабочих характеристик сложнонагруженных составных цилиндрических и конических подшипников и базы данных, необходимых проектно-конструкторским службам при проектировании составных цилиндрических и конических подшипников, обладающих повышенной несущей способностью и работающих в устойчивом жидкостном режиме трения;
- по специальности «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ»: в создании аналитического метода для прогнозирования всех функциональных и конструктивных параметров, обеспечивающих рациональный (по несущей способности и силе трения) и устойчивый режимы работы составных цилиндрических и конических подшипников и разработке точных автомодельных решений задач плоской и пространственной гидродинамической теории смазки, которые могут служить эталонными решениями при исследовании рассматриваемого класса задач численными методами.
Реализация результатов работы. Согласно разработанной в диссертации методике расчета составных цилиндрических подшипников модернизированы коренной подшипник серии 2ТЭ-10, использующийся в тепловозах серии 2ТЭ-10 локомотивного хозяйства СКЖД и опора скольжения листоштамповочных полуавтоматов на заводе по выпуску КПО в г. Азове.
Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены на Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт–2005» (г. Ростов-на-Дону, 2005 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт–2006» (г. Ростов-на-Дону, 2006 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт–2008» (г. Ростов-на-Дону, 2008 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт–2009» (г. Ростов-на-Дону, 2009 г.), Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития транспортного комплекса: образование, наука, производство» (г. Ростов-на-Дону, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ. Из них 8 опубликованы в журналах и изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, приложения. Диссертация изложена на 171 странице основного текста, содержит 53 рисунка, 6 таблиц, библиографический список на 12 страницах, приложение на 2 страницах.
