omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2024-192-5-13NZPADZomna-98Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGОценка износостойкости модифицированной конструкции радиального подшипника с учетом сжимаемости и вязкости микрополярного смазочного материалаEvaluation of the wear resistance of the modified radial bearing design considering the compressibility and viscosity of the micropolar lubricantМукутадзеМ. А.MukutadzeM. A.

МУКУТАДЗЕ Мурман Александрович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Высшая математика»

г. Ростов-на-Дону

AuthorID (РИНЦ): 389305

AuthorID (SCOPUS): 55049709500

ResearcherID: AAI-2420-2021

MUKUTADZE Murman Aleksandrovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Higher Mathematics Department

Rostov-on-Don

AuthorID (SCOPUS): 55049709500

ResearcherID: AAI-2420-2021

murman1963@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5100-4894ХарламовП. В.KharlamovP. V.

ХАРЛАМОВ Павел Викторович, доктор технических наук, доцент (Россия), заведующий кафедрой «Транспортные машины и триботехника»

г. Ростов-на-Дону

AuthorID (SCOPUS): 57191516687

KHARLAMOV Pavel Viktorovich, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Head of Transport Vehicles and Tribotechnics Department

Rostov-on-Don

AuthorID (SCOPUS): 57191516687

pvharlamov@rgups.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0907-9320ПриходькоВ. М.PrikhodkoV. M.

ПРИХОДЬКО Виктор Маркович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Начертательная геометрия и графика»

г. Ростов-на-Дону

PRIKHODKO Viktor Markovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Descriptive Geometry and Graphics Department

Rostov-on-Don

v.m.prikhodko@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0737-1846БолговаЕ. А.BolgovaE. A.

БОЛГОВА Екатерина Александровна, аспирант кафедры «Высшая математика»

г. Ростов-на-Дону

BOLGOVA Ekaterina Alexandrovna, Graduate Student of Higher Mathematics Department

Rostov-on-Don

bolgova_katya6@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8469-7671ШведоваВ. Е.ShvedovaV. E.

ШВЕДОВА Валентина Евгеньевна, аспирант кафедры «Высшая математика» 

г. Ростов-на-Дону

SHVEDOVA Valentina Evgenievna, Graduate Student of Higher Mathematics Department

Rostov-on-Don

shvedovavalya@yandex.ruРостовский государственный университет путей сообщенияРоссияRostov State Transport UniversityRussian Federation20243012202404513Copyright © Мукутадзе М.А., Харламов П.В., Приходько В.М., Болгова Е.А., Шведова В.Е., 20242024Мукутадзе М.А., Харламов П.В., Приходько В.М., Болгова Е.А., Шведова В.Е.Mukutadze M.A., Kharlamov P.V., Prikhodko V.M., Bolgova E.A., Shvedova V.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/98

Данное исследование включает разработку и анализ математической модели течения микрополярного смазочного материала в рабочем зазоре модифицированной конструкции бесконечного радиального подшипника скольжения с учетом сжимаемости и влияния давления на реологические свойства смазочного материала.

Рассматривая сжимаемость смазочного материала, авторы учитывали зависимость вязкости и плотности смазочного вещества от высокого давления. В условиях, типичных для радиальных подшипников, значительные нагрузки могут вызывать изменения в свойствах смазочного материала, что, в свою очередь, влияет на его способность к формированию устойчивой смазывающей пленки. Поэтому введение параметров сжимаемости в модель позволяет более точно предсказать поведение смазочного вещества и эффективность смазки в различных режимах работы.

Новая модель разработана общеизвестными уравнениями течения микрополярного смазочного вещества, уравнением неразрывности и уравнением состояния.

Проведен сравнительный анализ численного результата теоретических моделей и экспериментального исследования. Таким образом, данная работа может представлять весомый вклад в область исследования радиальных подшипников. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего совершенствования конструкций подшипников, позволяющего увеличить их надежность и долговечность.

The research includes the development and analysis of a mathematical model of the micropolar lubricant flow in the working gap of a modified design of an infinite radial sliding bearing, taking into account compressibility and the effect of pressure on the rheological properties of the lubricant. Considering the lubricant compressibility, the authors took into account the dependence of the viscosity and density of the lubricant on high pressure. Under typical conditions of radial bearings, significant loads can cause changes in the properties of the lubricant, which affects its ability to form a stable lubricating film. Therefore, the introduction of compressibility parameters into the model allows more accurately predicting the behavior of the lubricant and the effectiveness of lubrication in various operating modes. The new model has been developed by the well-known equations of the flow of a micropolar lubricant, the continuity and the state equation. A comparative analysis of the numerical result of theoretical models and experimental research is carried out. Thus, the research represents a significant contribution to the field of radial bearings sphere. The obtained results can be used for further improvement of bearing designs, which allows increasing their reliability and durability of mechanical engineering.

модифицированная конструкция радиального подшипникаоценка износостойкостиантифрикционное полимерное покрытиеламинарный режим течениямикрополярный смазочный материалгидродинамический режим теченияmodified radial bearing designwear resistance assessmentantifriction polymer coatinglaminar flow modemicropolar lubricanthydrodynamic flow modeReferencesIsaacs N. S. Liquid phase high pressure chemistry. New York, Chichester Brisbane, Toronto: Wiley-Interscience, 1981. 414 p.Isaacs N. S. Liquid phase high pressure chemistry. New York, Chichester Brisbane, Toronto: Wiley-Interscience, 1981. 414 p. (In Engl.).le Noble W. H. Organic high pressure chemistry. Amsterdam, Oxford, New York, Tokyo: Elsevier, 1988. 489 p.le Noble W. H. Organic high pressure chemistry. Amsterdam, Oxford, New York, Tokyo: Elsevier, 1988. 489 p. (In Engl.).Marcus Y., Hefter G. T. The compressibility of liquids at ambient temperature and pressure // Journal of Molecular Liquids. 1997. No. 73–74. P. 61–74. DOI: 10.1016/S0167-7322(97)00057-3.Marcus Y., Hefter G. T. The compressibility of liquids at ambient temperature and pressure // Journal of Molecular Liquids. 1997. No. 73–74. P. 61–74. DOI: 10.1016/S0167-7322(97)00057-3. (In Engl.).Kiselev V. D., Kashaeva E. A., Konovalov A. I. Pressure effect on the rate and equilibrium constant of the Diels-Alder reaction 9-chloroanthracene with tetracyanoethylene // Tetrahedron. 1999. Vol. 55. P. 1153–1162.Kiselev V. D., Kashaeva E. A., Konovalov A. I. Pressure effect on the rate and equilibrium constant of the Diels-Alder reaction 9-chloroanthracene with tetracyanoethylene // Tetrahedron. 1999. Vol. 55. P. 1153–1162. (In Engl.).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, June 12–14. 2017. P. 433–440. EDN: XXKOLJ.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, June 12–14. 2017. P. 433–440. EDN: XXKOLJ. (In Engl.).Polyakov R. Predictive analysis of rotor machines fluid-film bearings operability // Vibroengineering Procedia. 2020. Vol. 30 (3). P. 61–67. DOI: 10.21595/vp.2020.21379.Polyakov R. Predictive analysis of rotor machines fluid-film bearings operability // Vibroengineering Procedia. 2020. Vol. 30 (3). P. 61–67. DOI: 10.21595/vp.2020.21379. (In Engl.).Kornaeva E. P. Application of artificial neural networks to diagnostics of fluid-film bearing lubrication // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 734. P. 012154. DOI: 10.1088/1757-899X/734/1/012154. EDN: UARRFL.Kornaeva E. P. Application of artificial neural networks to diagnostics of fluid-film bearing lubrication // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 734. P. 012154. DOI: 10.1088/1757-899X/734/1/012154. EDN: UARRFL. (In Engl.).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. DOI: 10.1088/1757-899X/862/3/032098.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. DOI: 10.1088/1757-899X/862/3/032098. (In Engl.).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. EDN: XXRSCT.Polyakov R. N., Savin L. A., Vnukov A. V. Matematicheskaya model′ beskontaktnogo pal′chikovogo uplotneniya s aktivnym upravleniyem zazorom [Mathematical model of the inflammatory pullic seal with active management of the clearance] // Fundamental′nyye i prikladnyye problemy tekhniki i tekhnologii. Fundamental and Applied Problems of Engineering and Technology. 2018. No. 1 (327). P. 66–71. EDN: XXRSCT. (In Russ.).Негматов С. С., Абед Н. С., Саидахмедов Р. Х. [и др.]. Исследование вязкоупругих и адгезионно-прочностных свойств и разработка эффективных вибропоглощающих композиционных полимерных материалов и покрытий машиностроительного назначения // Пластические массы. 2020. № 7–8. С. 32–36. DOI: 10.35164/0554-2901-2020-7-8-32-36. EDN: MEIYAF.Negmatov S. S., Abed N. S., Saidakhmedov R. Kh. [et al.]. Issledovaniye vyazkouprugikh i adgezionno-prochnostnykh svoystv i razrabotka effektivnykh vibropogloshchayushchikh kompozitsionnykh polimernykh materialov i pokrytiy mashinostroitel′nogo naznacheniya [Research of viscoelastic and adhesion-strength property and development of effective vibration absorbing composite polymeric materials and coatings of mechanical engineering purpose] // Plasticheskiye massy. Plasticheskie Massy. 2020. No. 7–8. P. 32–36. DOI: 10.35164/0554-2901-2020-7-8-32-36. EDN: MEIYAF. (In Russ.).Сайфуллаева Г. И., Негматов С. С., Абед Н. С., Камалова Д. И. Исследование электропроводящих композиционных термореактивных полимерных материалов и покрытий на их основе для триботехнического назначения // Universum: технические науки: электрон. науч. журн. 2020. № 12 (81). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11102 (дата обращения: 20.06.2024).Sayfullayeva G. I., Negmatov S. S., Abed N. S., Kamalova D. I. Issledovaniye elektroprovodyashchikh kompozitsionnykh termoreaktivnykh polimernykh materialov i pokrytiy na ikh osnove dlya tribotekhnicheskogo naznacheniya [Research of electrically conductive composite thermoreactive polymer materials and coatings on their basis for tribotechnical purpose] // Universum: tekhnicheskiye nauki: elektron. nauch. zhurn. Uuniversum: Technical sciences. Electronic Scientific Journal. 2020. No. 12 (81). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11102 (accessed: 20.06.2024). (In Russ.).Ерофеев В. Т., Смирнов И. В., Воронов П. В. [и др.]. Исследование стойкости полимерных покрытий в условиях воздействия климатических факторов черноморского побережья // Фундаментальные исследования. 2016. № 11-5. С. 911–924. EDN: XSDHHB. URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41277 (дата обращения: 20.06.2024).Yerofeyev V. T., Smirnov I. V., Voronov P. V. [et al.]. Issledovaniye stoykosti polimernykh pokrytiy v usloviyakh vozdeystviya klimaticheskikh faktorov chernomorskogo poberezh′ya [The study of stability of polymeric coatings in terms of exposuring climatic factors of the black sea coast] // Fundamental′nyye issledovaniya. Fundamental Research. 2016. No. 11–5. P. 911–924. EDN: XSDHHB. URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41277 (accessed: 20.06.2024). (In Russ.).Икромов Н. А., Расулов Д. Н. Объекты и методики исследования композиционных полимерных материалов // Современные научные исследования и инновации. 2020. № 10. EDN: TMYHPK. URL: https://web.snauka.ru/issues/2020/10/93640 (дата обращения: 20.06.2024).Ikromov N. A., Rasulov D. N. Ob′′yekty i metodiki issledovaniya kompozitsionnykh polimernykh materialov [Objects and methods of research of composite polymer materials] // Sovremennyye nauchnyye issledovaniya i innovatsii. Modern Scientific Researches and Innovations. 2020. No. 10 (114). EDN: TMYHPK. URL: https://web.snauka.ru/issues/2020/10/93640 (accessed: 20.06.2024). (In Russ.).Zinoviev V. E. Analysis of factor affecting the strength of fixed bonds assembled using metal-polymer compositions // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 900 (1). P. 012009. DOI: 10.1088/1757-899X/900/1/012009. EDN: TLACUN.Zinoviev V. E. Analysis of factor affecting the strength of fixed bonds assembled using metal-polymer compositions // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 900 (1). P. 012009. DOI: 10.1088/1757-899X/900/1/012009. EDN: TLACUN. (In Engl.).Cibulka I., Hnedkovsky L., Takagi T. P-ρ-T data of liquids: summarization and evaluation. 4. Higher l-alkanols (C11, C12, C14, C16), secondary, tertiary, and branched alkanols, cycloalkanoles, alkanediols, alkanetriols, ether alkanols, and aromatic hydroxy derivatives // Journal of Chemical & Engineering Data. 1997. Vol. 42. P. 415–433. DOI: 10.1021/JE960389Z.Cibulka I., Hnedkovsky L., Takagi T. P-ρ-T data of liquids: summarization and evaluation. 4. Higher l-alkanols (C11, C12, C14, C16), secondary, tertiary, and branched alkanols, cycloalkanoles, alkanediols, alkanetriols, ether alkanols, and aromatic hydroxy derivatives // Journal of Chemical & Engineering Data. 1997. Vol. 42. P. 415–433. DOI: 10.1021/JE960389Z. (In Engl.).Cibulka I., Takagi T. P-ρ-T data of liquids: summarization and evaluation. 5. Aromatic hydrocarbons // Journal of Chemical & Engineering Data. 1999. Vol. 44. P. 411–429. DOI: 10.1021/je960199o.Cibulka I., Takagi T. P-ρ-T data of liquids: summarization and evaluation. 5. Aromatic hydrocarbons // Journal of Chemical & Engineering Data. 1999. Vol. 44. P. 411–429. DOI: 10.1021/je960199o. (In Engl.).Cibulka I., Zikova M. Liquid densities at elevated pressures of l-alkanols from C1 to C10: a critical evaluation of experimental data // Journal of Chemical & Engineering Data. 1994. Vol. 39 (4). P. 876–886. DOI: 10.1021/je00016a055.Cibulka I., Zikova M. Liquid densities at elevated pressures of l-alkanols from C1 to C10: a critical evaluation of experimental data // Journal of Chemical & Engineering Data. 1994. Vol. 39 (4). P. 876–886. DOI: 10.1021/je00016a055. (In Engl.).Cibulka I., Hnedkovsky L. Liquid densities at elevated pressures of n-alkanes from C5 to C16: a critical evaluation of experimental data // Journal of Chemical & Engineering Data. 1996. Vol. 41. P. 657–668. DOI: 10.1021/je960058m.Cibulka I., Hnedkovsky L. Liquid densities at elevated pressures of n-alkanes from C5 to C16: a critical evaluation of experimental data // Journal of Chemical & Engineering Data. 1996. Vol. 41. P. 657–668. DOI: 10.1021/je960058m. (In Engl.).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 anisotropicfrictional bonds // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 900 (1). P. 012011. DOI: 10.1088/1757-899X/900/1/012011. EDN: KJDDLF.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 anisotropicfrictional bonds // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 900 (1). P. 012011. DOI: 10.1088/1757-899X/900/1/012011. EDN: KJDDLF. (In Engl.).Cibulka I., Hnedkovsky L., Takagi T. P- ρ-T data of liquids: summarization and evaluation. 3. Ethers, ketones, aldehydes, carboxylic acids, and esters // Journal of Chemical & Engineering Data. 1997. Vol. 42. P. 2–26. DOI: 10.1021/je960199o.Cibulka I., Hnedkovsky L., Takagi T. P- ρ-T data of liquids: summarization and evaluation. 3. Ethers, ketones, aldehydes, carboxylic acids, and esters // Journal of Chemical & Engineering Data. 1997. Vol. 42. P. 2–26. DOI: 10.1021/je960199o. (In Engl.)Кирищиева В. И., Мукутадзе М. А. Исследование износостойкости радиального подшипника с полимерным покрытием, работающего на микрополярном смазочном материале // Омский научный вестник. 2022. № 4 (184). С. 41–45. DOI: 10.25206/1813-8225-2022-184-41-45. EDN: DXLWGM.Kirishchiyeva V. I., Mukutadze M. A. Issledovaniye iznosostoykosti radial’nogo podshipnika s polimernym pokrytiyem, rabotayushchego na mikropolyarnom smazochnom materiale [Investigation of wear resistance of polymer-coated radial bearing running on micropolar lubricant] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2022. No. 4 (184). P. 41–45. DOI: 10.25206/1813-8225-2022-184-41-45. EDN: DXLWGM. (In Russ.).Мукутадзе М. А., Абдулрахман Х. Н., Шведова В. Е. [и др.]. Исследования на износостойкость конструкции радиального подшипника с учетом реологических свойств микрополярного смазочного материала // Омский научный вестник. 2023. № 3 (187). С. 5–14. DOI: 10.25206/1813-8225-2023-187-5-14. EDN: IKFMSX.Mukutadze M. A., Abdulrakhman Kh. N., Shvedova V. E. [et al.]. Issledovaniya na iznosostoykost’ konstruktsii radial’nogo podshipnika s uchetom reologicheskikh svoystv mikropolyarnogo smazochnogo materiala [Studies on wear resistance of the radial bearing design taking into account rheological properties of micropolar lubricant] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2023. No. 3 (187). P. 5–14. DOI: 10.25206/1813-8225-2023-187-5-14. EDN: IKFMSX. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.