Повышение надёжности подшипника скольжения с керамической вкладкой

Цель – поиск конструктивного решения, обеспечивающего надежную и долговременную работу узла трения с керамическим подшипником скольжения, которая достигается с помощью анализа и оптимизации напряженно-деформированного состояния керамической вкладки подшипника с учетом реальных условий нагружения подшипника скольжения. Конструирование подшипникового узла проводилось с учетом особенностей свойств керамических материалов, обладающих низкой прочностной надежностью при действии напряжений растяжения. Для повышения точности решения проводились учет неравномерности нагрузки в подшипнике скольжения и определение реальной площади контакта. Также учитывается то, что поверхность вкладыша находится в сложном напряженном состоянии, и поэтому расчет идет по эквивалентным напряжениям. Критерием является минимизация эквивалентных напряжений, что соответствует оптимальному натягу и обосновывает его выбор. Для анализа использован дискретно-континуальный способ метода конечных элементов с использованием вариационного принципа по методу Лагранжа. Программа для расчета позволяет получить значения эквивалентных напряжений в зависимости от натяга и выбрать его оптимальное значение. Анализ полученных результатов приводит к оптимизации геометрический формы керамической вкладки. Установлено, что в предложенной оригинальной конструкции подшипника скольжения возможно преодоление (в значительной степени) хрупкости, присущей керамическим материалам за счет минимизации растягивающих напряжений. Надежность работы подшипника скольжения и его долговечность повышены. Предложена оригинальная конструкция подшипника скольжения с керамической вкладкой. Данная конструкция позволяет использовать усовершенствованные керамические конструкционные материалы в подшипниках скольжения, что расширяет параметры эксплуатации узлов трения современных устройств. Преодоление хрупкости керамических материалов требует разработки специальных конструктивных приемов – по преодолению растягивающих напряжений за счет оптимально выбранных натягов, создающих напряжения сжатия во вкладке. Выбор оптимальных натягов может быть выполнен с помощью применения численных методов анализа напряженно-деформированного состояния, в частности метода конечных элементов.

триботехника, подшипник скольжения, керамические материалы, износ керамики, разрушение керамики, контактные напряжения