Модель расчета упорного подшипника скольжения с лазерным текстурированием несущей поверхности

Представлен краткий анализ современных работ, посвященных изучению упорных гидродинамических подшипников, на несущей поверхности которых выполнено текстурирование, обеспечивающее снижение износа сопряжения в целом. Разработана математическая модель расчета гидромеханических характеристик упорного подшипника скольжения с лазерным текстурированием сегментов. Адекватность разработанной математической модели продемонстрирована на примере сравнения экспериментальных и расчетных результатов. Численными экспериментами установлено приемлемое значение параметра сходимости многосеточного метода и количество сеточных уровней, применяемых при выполнении расчетов. Было выполнено сравнение двух возможных типов сегментов: ступенька Рэлея, поверхность с лазерным текстурированием. Результаты расчета показали преимущество метода лазерного текстурирования для повышения несущей способности упорного подшипника скольжения.

Ключевые слова

упорный подшипник; несущая способность; поверхность c лазерным текстурированием; метод конечных разностей; порядок сходимости.

Литература

1. Подольский, М.Е. Упорные подшипники скольжения / М.Е. Подольский. - Л.: Машиностроение, 1981. - 261 с.
2. Sharma R.K., Pandey R.K. Experimental Studies of Pressure Distributions in Finite Slider Bearing with Single Continuous Surface Profiles on the Pads // Tribology International. - 2009. - V. 42, issue 7. - P. 1040-1045. DOI:10.1016/j.triboint.2009.02.010
3. Berger S., Bonneau O., Frene J. Influence of a Levelness Defect in a Thrust Bearing on the Dynamic Behavior of an Elastic Shaft // Journal of Sound and Vibration. - 2002. - V. 249 (1). - P. 41-53. DOI:10.1006/jsvi.2001.3801
4. Hoppermann A., Kordt M. Tribological Optimisation Using Laser-Structured Contact Surfaces // Olhydraulik und Pneumatik. - 2002. - V. 46 (4). - P. 560-564.
5. Tsuboi R., Nakano A., Sasaki S. Research on Causes of Cavitation Generation on Textured Surface under Hydrodinamic Lubrication // 40th Leeds-Lyon Symposium on Tribology & Tribo-Chemistry Forum. September 4-6, 2013, Lyon, France. - Lyon, 2013. - P. 42.
6. Дадаев, С.Г. Нестационарные модели газодинамических подшипников со спиральными канавками. Ч. 3 / С.Г. Дадаев. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2012. - 430 с.
7. Wang X., Kato K., Adachi K., Aizawa K. Loads Carrying Capacity Map for the Surface Texture Design of SiC Thrust Bearing Sliding in Water // Tribology International.- 2003.- V. 36 (3). - P. 189-197. DOI:10.1016/S0301-679X(02)00145-7
8. Wei Т., Yuankai Z., Hua Z., Haifeng Y. The Effect of Surface Texturing on Reducing the Friction and Wear of Steel under Lubricated Sliding Contact // Applied Surface Science. - 2013. - V. 273. - P. 199-204. DOI:10.1016/j.apsusc.2013.02.013
9. Lo S.W., Horng T.C. Lubricant Permeation From Micro Oil Pits Under Intimate Contact Condition // J. Tribol. - 1999. - V. 121 (4). - P. 633-638. DOI:10.1115/1.2834116
10. Hamilton D.B., Wallowit J.A., Allen C.M. A Theory of Lubrication by Microirregularities // Journal of Fluigs Engineering. - 1966. - V. 88 (1). - P. 177-185. DOI:10.1115/1.3645799
11. Brizmer V., Kligerman Y., Etsion I. A Laser Surface Textured Parallel Thrust Bearing // Tribology Transactions. - 2003. - V. 46 (3). - P. 397-403. DOI:10.1080/10402000308982643
12. Etsion I., Kligerman Y., Halperin G. Analytical and Experimental Investigation of Laser-Textured Mechanical Seal Faces // Tribology Transactions. - 1999. - V. 42 (3). - P. 511-516. DOI:10.1080/10402009908982248
13. Floberg L., Jakobson B. The Finite Journal Bearing, Considering Vaporization // Wear. - 1958. - V. 2 (2). - P. 158. DOI:10.1016/0043-1648(58)90453-8
14. Etsion I. State of the Art in Laser Surface Texturing // ASME J. Tribol. - 2005. - V. 127 (1). - P. 248-253. DOI:10.1115/1.1828070
15. Wang X., Kato K., Adach K., Aizawa K. The Effect of Laser Texturing of SiC Surface on the Critical Load for the Transition of Water Lubrication Mode from Hydrodynamic to Mixed // Tribology International. - 2001. - V. 34 (10). - P. 703-711. DOI:10.1016/S0301-679X(01)00063-9
16. Wang X., Kato K., Adachi K. The Lubrication Effect of Micro-Pits on Parallel Sliding Faces of SiC in Water // Tribology Transactions. - 2002. - V. 45 (3). - P. 294-301. DOI:10.1080/10402000208982552
17. Yamakiri H., Sasaki S., Kurita T., Kasashima N. Effects of Laser Surface Texturing on Friction Behavior of Silicon Nitride under Lubrication with Water // Tribology International. - 2011. - V. 44 (5). - P. 579-584. DOI:10.1016/j.triboint.2010.11.002
18. Прокопьев, В.Н. Многосеточные алгоритмы интегрирования уравнения Рейнольдса в задачах динамики сложнонагруженных подшипников скольжения / В.Н. Прокопьев, А.К. Бояршинова, Е.А. Задорожная // Проблемы машиностроения и надежности машин. - 2005. - № 5. - С. 16-21.
19. Ефимов, А.В. Математический анализ. Т. 2. / А.В. Ефимов, Ю.Г. Золотарев, В.М. Терпигорова. - М.: Высшая школа, 1980. - 350 с.
20. Roache P.J. Computational Fluid Dynamics. Albuquerque, Hermosa Publs, 1976, 446 pp.
21. Doolan E.P., Miller J.J.H., Schilders W.H.A. Uniform Numerical Methods for Problems with Initial and Boundary Layer. - Dublin, Boole Press, 1980. - 524 p.
22. Совершенствование методики расчета сложнонагруженных подшипников скольжения, смазываемых неньютоновскими маслами / В.Н. Прокопьев, Е.А. Задорожная, В.Г. Караваев, И.Г. Леванов // Проблемы машиностроения и надежности машин. - 2010. - № 1. - С. 63-67.
23. Программный комплекс для расчета гидромеханических характеристик секторного упорного гидродинамического подшипника с различной обработкой поверхности <<Секторный подпятник>> / А.К. Бояршинова, С.В. Чернейко // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - № 2013617906 от 27.08.2013.
24. Чернейко, С.В. Экспериментальная оценка характеристик упорного гидродинамического подшипника с параллельными поверхностями / С.В. Чернейко, А.М. Ципенюк // Вестник ЮУрГУ. Серия: Машиностроение. - 2014. - Т. 14, № 2. - С. 66-73.
25. Henry Y., Bouyer J., Fillon M. Experimental Investigation of Hydrodynamic Parallel Surface Thrust Bearings with Textured Pads // World Tribology Congress. - 2013. - Torino, Italy, September 8-13, Torino, 2013. - P. 1-4.