РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ АНАЛИЗА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА МОДИФИЦИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ РАДИАЛЬНОГО ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ И ЕГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
Аннотация
В современных тяжелонагруженных узлах трения для обеспечения высокой несущей способности и увеличения продолжительности гидродинамического режима, а, следовательно, экономического эффекта подшипников скольжения применяются различного вида антифрикционные покрытия на поверхности опорного профиля подшипниковой втулки.
В исследовании осуществляется разработка и развитие математических моделей радиального подшипника скольжения с антифрикционным полимерным покрытием опорной поверхности, содержащим канавку. Ключевую роль здесь играет методика аналитического прогнозирования, определяющего механизм трения и условия его перехода от граничного к жидкостному.
Целью исследования является разработка математической модели радиального подшипника скольжения с полимерным покрытием опорной поверхности подшипниковой втулки, содержащей осевую канавку, для прогнозирования экономического эффекта.
Задачей исследования является разработка новых математических моделей и проведение анализа движения смазочного материала в рабочем зазоре радиального подшипника скольжения с учетом конструктивных особенностей для прогнозирования экономического эффекта.
Отличием от существующих моделей трибосистем с антифрикционными покрытиями является наличие канавки, обеспечивающее стабильное всплытие вала на гидродинамическом клине и снижение износа при пуске и выбегах, следовательно, увеличение срока службы трибосистем.
С помощью уравнения движения смазочного материала и уравнения неразрывности получены новые математические модели, учитывающие конструктивные особенности поверхности подшипниковой втулки – полимерное покрытие, ширину канавки, реологические свойства применяемого смазочного материала. По результатам экспериментального исследования на машине трения ИИ 5018 на образцах в виде частичных вкладышей выполнен расчет экономической эффективности чистого дисконтированного дохода.
В результате исследования разработаны новые математические модели для инженерных расчетов, позволяющие прогнозировать эффективность, надежность и продолжительность гидродинамического режима смазывания, а также определить основные триботехнические параметры. Чистый дисконтированный доход по результатам теоретического и экспериментального исследования оценивается в размере 0,36 млн рублей в год.
Скачивания
Литература
Список литературы
Аникеева-Науменко Л. О., Лебедева Е. В. Анализ эффективности использования инновационных грузовых вагонов в современных условиях // Транспортное дело России. 2017. № 5. С. 109-110.
Капп Т. О. Характеристика изготовления и потребления подшипниковой продукции // Актуальные проблемы и тенденции развития современной экономики: материалы Международной научно-практической конференции, Самара, 18–19 ноября 2019 года. Часть 1. Самара: Самарский государственный технический университет, 2019. С. 268-274.
Плотников В. А. Структурные трансформации российской экономики под воздействием шоков и национальная экономическая безопасность // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. Серия: Экономика и управление. 2023. № 1(52). С. 15-25. https://doi.org/10.18323/2221-5689-2023-1-15-25
Polyakov R., Savin L. The Method of Long-Life Calculation for a Friction Couple “Rotor – Hybrid Bearing” // Proceedings of the 7th International Conference on Coupled Problems in Science and Engineering, Coupled Problems 2017. Rhodes Island: International Center for Numerical Methods in Engineering. 2017. P. 433–440.
Поляков Р.Н., Савин Л.А., Внуков А.В. Математическая модель бесконтактного пальчикового уплотнения с активным управлением зазором // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2018. № 1 (327). С. 66–71.
Polyakov R., Majorov S., Kudryavcev I., Krupenin N. Predictive Analysis of Rotor Machines Fluid-Film Bearings Operability // Vibroengineering Procedia. 2020. Vol. 30. P. 61–67. https://doi.org/10.21595/vp.2020.21379
Kornaeva E.P., Kornaev A.V., Kazakov Yu.N., Polyakov R.N. Application of Artificial Neural Networks to Diagnostics of Fluid-Film Bearing Lubrication // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 734. P. 012154. https://doi.org/10.1088/1757-899X/734/1/012154
Shutin D.V., Polyakov R.N. Active Hybrid Bearings as Mean for Improving Stability and Diagnostics of Heavy Rotors of Power Generating Machinery // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 862. P. 032098. https://doi.org/10.1088/1757-899X/862/3/032098
Zinoviev V.E., Kharlamov P.V., Zinoviev N.V., Kornienko R.A. Analysis of Factors Affecting the Strength of Fixed Bonds Assembled Using Metal-Polymer Compositions // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 900. P. 012009. https://doi.org/10.1088/1757-899X/900/1/012009/
Харламов П.В. Мониторинг изменений упруго-диссипативных характеристик для решения задач по исследованию трибологических процессов в системе «железнодорожный путь – подвижной состав» // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2021. № 1 (81). С. 122–129. https://doi.org/10.46973/0201-727X_2021_1_122
Тамаркин М.А., Тищенко Э.Э., Верченко А.В., Троицкий В.М. Формирование качества поверхностного слоя при абразивной обработке полимеркомпозитных материалов // Advanced Engineering Research. 2020. Т. 20, № 3. С. 235–242. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2020-20-3-235-242
Харламов П.В. Применение физико-химического подхода для изучения механизма образования вторичных структур фрикционного переноса на поверхности контртела // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2021. № 3 (83). С. 37–45. https://doi.org/10.46973/0201-727X_2021_3_37
Харламов П.В. Исследование образования вторичных структур фрикционного переноса на поверхности стальных образцов при реализации технологии металлоплакирования // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2021. № 12. С. 556–560. https://doi.org/10.36652/0202-3350-2021-22-12-556-560
Шаповалов В.В., Мигаль Ю.Ф., Озябкин А.Л [и др.] Металлоплакирование рабочих поверхностей трения пары «колесо – рельс» // Трение и износ. 2020. Т. 41, № 4. С. 464–474. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2020-41-4-464-474.
Шаповалов В.В., Щербак П.Н., Богданов В.М. [и др.] Повышение эффективности фрикционной системы «колесо – рельс» // Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 2019. Т. 78, № 3. С. 177–182. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2019-78-3-177-182
Shapovalov V.V., Kolesnikov V.I., Kharlamov P.V. [et al.] Improving the Efficiency of the Path-Rolling Stock System Based on the Implementation of Anisotropic Frictional Bonds // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 900. P. 012011. https://doi.org/10.1088/1757-899X/900/1/012011
Krishna U.G., Auradi V., Vasudeva B., Kori S.A. Processing and microstructural characterization of cermet-reinforced aluminium matrix composite by solidification process // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2018. Vol. 71(11). P. 2851–2854. https://doi.org/10.1007/s12666-018-1432-7
Selvam P.T., Pugazhenthi R., Dhanasekaran C., Chandrasekaran M., Sivaganesan S. Experimental investigation on the frictional wear behaviour of TiAlN coated brake pads // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 37. P. 2419–2426. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.272
Lakshmikantha R.G., Auradi V. Processing and evaluation of Al/B4C particulate MMC’s: tensile strength and wear properties under different elevated temperature test condition // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 28. P. 504–509. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.12.209
Anbuchezhiyan G., Mohan B., Kathiresan S., Pugazhenthi R. Influence of microstructure and mechanical properties of TiC reinforced magnesium nano composites // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 27. P. 1530–1534. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.03.176
Qian C., Li K., Guo X.Y., Liu B., Long Z.Y., Liu Y. Effect of WC grain size on mechanical properties and microstructures of alloy with medium entropy alloy Co- Ni-Fe binder // Journal of Central South University. 2020. Vol. 27. P. 1146–1157. https://doi.org/10.1007/s11771-020-4355-5
Nagaral M., Auradi V., Kori S.A., Hiremath V. Investigations on mechanical and wear behaviour of nano Al2O3 particulates reinforced AA7475 alloy composites // Journal of Mechanical Engineering and Sciences. 2019. Vol. 13(1). P. 4623–4635. https://doi.org/10.15282/jmes.13.1.2019.19.0389
Atla S., Prasanna Lakshmi K. Investigation of graphite effect on the mechanical and tribological properties of al 7075-SiC-graphite hybrid metal matrix composites // Tribologia: Finnish Journal of Tribology. 2020. Vol. 37. P. 26–32. https://doi.org/10.30678/fjt.82667
Rajeshkumar L., Saravanakumar A., Bhuvaneswari V., Gokul G. Optimization of wear behaviour for AA2219-MoS2 metal matrix composites in dry and lubricated condition // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 27. P. 2645–2649. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.11.087
Kolesnikov I.V., Mukutadze A. M., Avilov V.V. Ways of Increasing Wear Resistance and Damping Properties of Radial Bearings with Forced Lubricant Supply: ICIE 2018 // Proceedings of the 4th International Conference on Industrial Engineering. 2019. P. 1049–1062. https://doi.org/10.1007/978-3-319-95630-5_110
Мукутадзе М.А., Лагунова Е.О., Гармонина А.Н., Василенко В.В. Радиальный подшипник скольжения с податливой опорной поверхностью // Вестник машиностроения. 2017. № 12. С. 33–38.
Гармонина А.Н., Мукутадзе М.А., Приходько В.М. Расчетная модель радиального подшипника с двухслойным пористым покрытием на поверхности вала, работающего на электропроводящем смазочном материале // Инженерный вестник Дона. 2017. № 3 (46). С. 49.
Мукутадзе М.А., Гармонина А.Н., Приходько В.М. Расчетная модель упорного подшипника с пористым покрытием на поверхности направляющей // Вестник Донского государственного технического университета. 2017. Т. 17, № 3 (90). С. 70–77. https://doi.org/10.23947/1992-5980-2017-17-3-70-77
Мукутадзе М.А., Лагунова Е.О., Гармонина А.Н., Солоп С.А., Василенко В.В. Гидродинамический расчет упорного подшипника с нежесткой опорной поверхностью // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2017. № 1(65). С. 128–137.
Айрапетова А. Г., Корелин В. В., Туриева А. С. Формирование принципов управления жизненным циклом инновационного проекта // Промышленная политика в цифровой экономике: проблемы и перспективы: труды научно-практической конференции с международным участием, Санкт-Петербург, 16–17 ноября 2017 года / под ред. А.В. Бабкина. – Санкт-Петербург: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого", 2017. С. 571-576. https://doi.org/10.18720/IEP/2017.5/84
Богатырева С. В., Титов А. Б., Куприянова М. Ю. Экономическая эффективность как основа формирования управленческих решений // Экономика и менеджмент систем управления. 2016. № 2-1(20). С. 116-122.
Хасьянова Д.У., Мукутадзе М.А. Повышение износостойкости радиального подшипника скольжения с металлическим покрытием // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2022. № 2. С. 41–46. https://doi.org/10.31857/S023571192202006
Хасьянова Д.У., Мукутадзе М.А. Повышение износостойкости радиального подшипника скольжения, смазываемого микрополярными смазочным материалами и расплавами металлического покрытия // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2022. № 4. С. 46–53. https://doi.org/10.31857/S0235711922040101
References
Anikeeva-Naumenko L. O., Lebedeva E. V. Transportnoe delo Rossii, 2017, no. 5, pp. 109-110.
Kapp T. O. Aktual’nye problemy i tendentsii razvitiya sovremennoy ekonomiki: materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, Samara, 18–19 noyabrya 2019 goda. Chast’ 1 [Current problems and trends in the development of modern economics: materials of the International Scientific and Practical Conference, Samara, November 18–19, 2019. Part 1]. Samara: Samara State Technical University, 2019, pp. 268-274.
Plotnikov V. A. Vektor nauki Tol’yattinskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Ekonomika i upravlenie, 2023, no. 1(52), pp. 15-25. https://doi.org/10.18323/2221-5689-2023-1-15-25
Polyakov R., Savin L. The Method of Long-Life Calculation for a Friction Couple “Rotor – Hybrid Bearing”. Proceedings of the 7th International Conference on Coupled Problems in Science and Engineering, Coupled Problems 2017. Rhodes Island: International Center for Numerical Methods in Engineering, 2017, pp. 433–440.
Polyakov R.N., Savin L.A., Vnukov A.V. Fundamental’nye i prikladnye problemy tekhniki i tekhnologii, 2018, no. 1 (327), pp. 66–71.
Polyakov R., Majorov S., Kudryavcev I., Krupenin N. Predictive Analysis of Rotor Machines Fluid-Film Bearings Operability. Vibroengineering Procedia, 2020, vol. 30, pp. 61–67. https://doi.org/10.21595/vp.2020.21379
Kornaeva E.P., Kornaev A.V., Kazakov Yu.N., Polyakov R.N. Application of Artificial Neural Networks to Diagnostics of Fluid-Film Bearing Lubrication. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 734, 012154. https://doi.org/10.1088/1757-899X/734/1/012154
Shutin D.V., Polyakov R.N. Active Hybrid Bearings as Mean for Improving Stability and Diagnostics of Heavy Rotors of Power Generating Machinery. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 862, 032098. https://doi.org/10.1088/1757-899X/862/3/032098
Zinoviev V.E., Kharlamov P.V., Zinoviev N.V., Kornienko R.A. Analysis of Factors Affecting the Strength of Fixed Bonds Assembled Using Metal-Polymer Compositions. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 900, 012009. https://doi.org/10.1088/1757-899X/900/1/012009/
Kharlamov P.V. Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya, 2021, no. 1 (81), pp. 122–129. https://doi.org/10.46973/0201-727X_2021_1_122
Tamarkin M.A., Tishchenko E.E., Verchenko A.V., Troitskiy V.M. Advanced Engineering Research, 2020, vol. 20, no. 3, pp. 235–242. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2020-20-3-235-242
Kharlamov P.V. Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya, 2021, no. 3 (83), pp. 37–45. https://doi.org/10.46973/0201-727X_2021_3_37
Kharlamov P.V. Sborka v mashinostroenii, priborostroenii, 2021, no. 12, pp. 556–560. https://doi.org/10.36652/0202-3350-2021-22-12-556-560
Shapovalov V.V., Migal’ Yu.F., Ozyabkin A.L. et al. Trenie i iznos, 2020, vol. 41, no. 4, pp. 464–474. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2020-41-4-464-474.
Shapovalov V.V., Shcherbak P.N., Bogdanov V.M. et al. Vestnik nauchno-issledovatel’skogo instituta zheleznodorozhnogo transporta, 2019, vol. 78, no. 3, pp. 177–182. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2019-78-3-177-182
Shapovalov V.V., Kolesnikov V.I., Kharlamov P.V., et al. Improving the Efficiency of the Path-Rolling Stock System Based on the Implementation of Anisotropic Frictional Bonds. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 900, 012011. https://doi.org/10.1088/1757-899X/900/1/012011
Krishna U.G., Auradi V., Vasudeva B., Kori S.A. Processing and microstructural characterization of cermet-reinforced aluminium matrix composite by solidification process. Transactions of the Indian Institute of Metals, 2018, vol. 71(11), pp. 2851–2854. https://doi.org/10.1007/s12666-018-1432-7
Selvam P.T., Pugazhenthi R., Dhanasekaran C., Chandrasekaran M., Sivaganesan S. Experimental investigation on the frictional wear behaviour of TiAlN coated brake pads. Materials Today: Proceedings, 2020, vol. 37, pp. 2419–2426. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.272
Lakshmikantha R.G., Auradi V. Processing and evaluation of Al/B4C particulate MMC’s: tensile strength and wear properties under different elevated temperature test condition. Materials Today: Proceedings, 2020, vol. 28, pp. 504–509. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.12.209
Anbuchezhiyan G., Mohan B., Kathiresan S., Pugazhenthi R. Influence of microstructure and mechanical properties of TiC reinforced magnesium nano composites. Materials Today: Proceedings, 2020, vol. 27, pp. 1530–1534. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.03.176
Qian C., Li K., Guo X.Y., Liu B., Long Z.Y., Liu Y. Effect of WC grain size on mechanical properties and microstructures of alloy with medium entropy alloy Co- Ni-Fe binder. Journal of Central South University, 2020, vol. 27, pp. 1146–1157. https://doi.org/10.1007/s11771-020-4355-5
Nagaral M., Auradi V., Kori S.A., Hiremath V. Investigations on mechanical and wear behaviour of nano Al2O3 particulates reinforced AA7475 alloy composites. Journal of Mechanical Engineering and Sciences, 2019, vol. 13(1), pp. 4623–4635. https://doi.org/10.15282/jmes.13.1.2019.19.0389
Atla S., Prasanna Lakshmi K. Investigation of graphite effect on the mechanical and tribological properties of al 7075-SiC-graphite hybrid metal matrix composites. Tribologia: Finnish Journal of Tribology, 2020, vol. 37, pp. 26–32. https://doi.org/10.30678/fjt.82667
Rajeshkumar L., Saravanakumar A., Bhuvaneswari V., Gokul G. Optimization of wear behaviour for AA2219-MoS2 metal matrix composites in dry and lubricated condition. Materials Today: Proceedings, 2020, vol. 27, pp. 2645–2649. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.11.087
Kolesnikov I.V., Mukutadze A. M., Avilov V.V. Ways of Increasing Wear Resistance and Damping Properties of Radial Bearings with Forced Lubricant Supply: ICIE 2018. Proceedings of the 4th International Conference on Industrial Engineering, 2019, pp. 1049–1062. https://doi.org/10.1007/978-3-319-95630-5_110
Mukutadze M.A., Lagunova E.O., Garmonina A.N., Vasilenko V.V. Vestnik mashinostroeniya, 2017, no. 12, pp. 33–38.
Garmonina A.N., Mukutadze M.A., Prikhod’ko V.M. Inzhenernyy vestnik Dona, 2017, no. 3 (46), p. 49.
Mukutadze M.A., Garmonina A.N., Prikhod’ko V.M. Vestnik Donskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2017, vol. 17, no. 3 (90), pp. 70–77. https://doi.org/10.23947/1992-5980-2017-17-3-70-77
Mukutadze M.A., Lagunova E.O., Garmonina A.N., Solop S.A., Vasilenko V.V. Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya, 2017, no. 1(65), pp. 128–137.
Ayrapetova A. G., Korelin V. V., Turieva A. S. Promyshlennaya politika v tsifrovoy ekonomike: problemy i perspektivy: trudy nauchno-prakticheskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem, Sankt-Peterburg, 16–17 noyabrya 2017 goda [Industrial policy in the digital economy: problems and prospects: proceedings of a scientific and practical conference with international participation, St. Petersburg , November 16–17, 2017] / ed. A.V. Babkina. St. Petersburg: Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, 2017, pp. 571-576. https://doi.org/10.18720/IEP/2017.5/84
Bogatyreva S. V., Titov A. B., Kupriyanova M. Yu. Ekonomika i menedzhment sistem upravleniya, 2016, no. 2-1(20), pp. 116-122.
Khas’yanova D.U., Mukutadze M.A. Problemy mashinostroeniya i nadezhnosti mashin, 2022, no. 2, pp. 41–46. https://doi.org/10.31857/S023571192202006
Khas’yanova D.U., Mukutadze M.A. Problemy mashinostroeniya i nadezhnosti mashin, 2022, no. 4, pp. 46–53. https://doi.org/10.31857/S0235711922040101
Просмотров аннотации: 63 Загрузок PDF: 36
Copyright (c) 2023 Anna V. Morozova, Murman A. Mukutadze
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
