donstuAdvanced Engineering Research (Rostov-on-Don)Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)2687-1653Don State Technical University10.12737/10393donstu-236Research ArticleMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEМАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕStratification of lubricating material in radial bearingsСтратификация смазочного материала в радиальных подшипникахМукутадзеМурман АлександровичMukutadzeMurman Alexandrovichvm_2@kaf.rgups.ruРостовский государственный университет путей сообщения, г. Ростов-на-Дону, Российская ФедерацияРоссияRostov State University of Transport, Rostov-on-Don, Russian FederationRussian Federation201530032015151103113Copyright © Mukutadze M.A., 20152015Мукутадзе М.А.Mukutadze M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/236

The technique of calculating the radial sliding bearings of infinite and finite length running on a double-layer stratified lubricant is presented. The technique is based on the use of the self-simulated variable that allows obtaining the exact self-similar problem solution both in polar and in cylindrical coordinates, as well as the parameter value characterizing the interface of the stratified layers. These tasks are complicated by the simultaneous consideration of the lubricant viscosity-pressure relation, the presence of the friction-adapted supporting profile of the bearing bush, and the effect of the axial lubricant feed in the finite-length bearing. As a result, computational models are obtained for two-layer stratified lubricants the numerical analysis of which allows establishing the impact of variables on the basic bearings performance - components of the bearing capacity vector, friction forces, as well as optimal values of the reference profile parameter, the lubricant supply, and its viscous ratio in the stratified layers.

Приводится методика расчёта радиальных подшипников скольжения бесконечной и конечной длины, работающих на стратифицированном двухслойном смазочном материале. Методика построена на использовании автомодельной переменной, что позволяет получить точное автомодельное решение задачи как в полярных, так и в цилиндрических координатах, а также значение параметра, характеризующего границу раздела стратифицированных слоёв. Приведённые задачи усложнены одновременным учётом зависимости вязкости смазочного материала от давления, наличием адаптированного к условиям трения опорного профиля подшипниковой втулки и влиянием осевой подачи смазочного материала в подшипнике конечной длины. Получены расчётные модели для двухслойных расслаивающихся смазочных материалов, численный анализ которых позволил установить влияние переменных факторов на основные рабочие характеристики подшипников - компоненты вектора несущей способности, силы трения и оптимальные значения параметра опорного профиля, подачи смазочного материала, его вязкостного соотношения в стратифицированных слоях.

Радиальный подшипникдвухслойный смазочный материалосевая подача смазочного материалазависимость вязкости от давлениянесущая способностьсила тренияфункции токаавтомодельное решениеradial bearingdouble-layer lubricantaxial lubricant feedviscosity-pressure relationbearing capacityfriction forcestream functionsself-similar solutionReferencesДерягин, Б. Н. К теории граничного трения / Б. Н. Дерягин. - Москва : Изд. АН СССР, 1957. - 234 с.Deryagin, B. N. K teorii granichnogo treniya. [On the theory of boundary friction.] Moscow: Izd. AN SSSR, 1957, 234 p. (in Russian).Ахматов, А. С. Молекулярная физика граничного трения / А. С. Ахматов. - Москва : Физматгиз, 1963. - 472 с.Akhmatov, А. S. Molekulyarnaya fizika granichnogo treniya. [Molecular Physics of boundary friction.] Moscow: Fizmatgiz, 1963, 472 p. (in Russian).Аэро, Э. Л. Микромеханика межконтактных структурированных слоев жидкости / Э. Л. Аэро, Н. М. Бессонов // Итоги науки и техники. Серия «Механика жидкости и газа». - 1989. - № 23. - С. 116-236.Aero, E. L., Bessonov, N. M. Mikromekhanika mezhkontaktnykh strukturirovannykh sloev zhidkosti. [Micromechanics of contact structured liquid layers.] Itogi nauki i tekhniki. Seriya «Mekhanika zhidkosti i gaza». 1989, no. 23, pp. 116– 236 (in Russian).Ахвердиев, К. С. Математическая модель стратифицированного течения двухслойной смазочной композиции в радиальном подшипнике с повышенной несущей способностью с учетом теплообмена / К. С. Ахвердиев [и др.] // Вестник Рост. гос. ун-та путей сообщ. - 2011. - № 1. - С. 160-165.Akhverdiyev, K. S., et al. Matematicheskaya model' stratifitsirovannogo techeniya dvukhsloynoy smazochnoy kompozitsii v radial'nom podshipnike s povyshennoy nesushchey sposobnost'yu s uchetom teploobmena. [A mathematical model of two-layer stratified flow of the lubricant composition in radial bearing with high load-bearing capacity with account for heat transfer.] Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya, 2011, no. 1, pp. 160–165 (in Russian).Ахвердиев, К. С. Стратифицированное течение трехслойной смазки в зазоре радиального подшипника, обладающего повышенной несущей способностью и демпфирующими свойствами / К. С. Ахвердиев [и др.] // Вестник Рост. гос. ун-та путей сообщ. - 2010. - № 4(40). - С. 115-120.Akhverdiyev, K. S., et al. Stratifitsirovannoe techenie trekhsloynoy smazki v zazore radial'nogo podshipnika, obladayushchego povyshennoy nesushchey sposobnost'yu i dempfiruyushchimi svoystvami. [Stratified flow of three-layer lubrication of the radial bearing gap with increased bearing capacity and damping characteristics.] Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya, 2010, no. 4(40), pp. 115–120 (in Russian).Ахвердиев, К. С. Стратифицированное течение двухслойной смазки в зазоре упорного подшипника, обладающего повышенной несущей способностью / К. С. Ахвердиев [и др.] // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2010. - Т. 10. - № 2(45). - С. 217-222.Akhverdiyev, K. S., et al. Stratifitsirovannoe techenie dvukhsloynoy smazki v zazore upornogo podshipnika, obladayushchego povyshennoy nesushchey sposobnost'yu. [Stratified flow of two-layer lubrication in the clearance of thrust bearing with the increased bearing capacity.] Vestnik of DSTU, 2010, vol. 10, no. 2(45), pp. 217– 222 (in Russian).Ахвердиев, К. С. Стратифицированное течение двухслойной смазки в зазоре сложнонагруженного радиального подшипника конечной длины, обладающего повышенной несущей способностью / К. С. Ахвердиев, Е. Е. Александрова, М. А. Мукутадзе // Вестник Рост. гос. ун-та путей сообщ. - 2010. - № 1. - С. 132-137.Akhverdiyev, K. S., Alexandrova, E. E., Mukutadze, M. A. Stratifitsirovannoe techenie dvukhsloynoy smazki v zazore slozhnonagruzhennogo radial'nogo podshipnika konechnoy dliny, obladayushchego povyshennoy nesushchey sposobnost'yu. [Stratified flow of two-layer lubricant in the complex-loaded finite-length radial bearing gap with increased bearing capacity.] Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya, 2010, no. 1, pp. 132–137 (in Russian).Ахвердиев, К. С. Стратифицированное течение двухслойной смазки в зазоре упорного подшипника, обладающего повышенной несущей способностью и демпфирующими свойства / К. С. Ахвердиев, Е. Е. Александрова, М. А. Мукутадзе // Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и мехатронике : материалы VIII междунар. науч.-практ. конф. - Новочеркасск, 2009. - С. 14-23.Akhverdiyev, K. S., Alexandrova, E. E., Mukutadze, M. A. Stratifitsirovannoe techenie dvukhsloynoy smazki v zazore slozhnonagruzhennogo radial'nogo podshipnika konechnoy dliny, obladayushchego povyshennoy nesushchey sposobnost'yu. [Stratified flow of two-layer lubrication in the thrust bearing gap with increased bearing capacity and damping properties.] Problemy sinergetiki v tribologii, triboelektrokhimii, materialovedenii i mekhatronike : materialy VIII mezhdunar. nauch.-prakt. konf. [Problems of synergetics in tribology, triboelectrochemistry, material science, and mechatronics: Proc. VIII Int. Sci.-Pract. Conf.] Novocherkassk, 2009, pp. 14–23 (in Russian).Ахвердиев, К. С. Стратифицированное течение двухслойной смазки в зазоре радиального подшипника, обладающего повышенной несущей способностью и демпфирующими свойствами / К. С. Ахвердиев [и др.] // Вестник Рост. гос. ун-та путей сообщ. - 2009. - № 4. - С. 133-139.Akhverdiyev, K. S., et al. Stratifitsirovannoe techenie dvukhsloynoy smazki v zazore radial'nogo podshipnika, obladayushchego povyshennoy nesushchey sposobnost'yu i dempfiruyushchimi svoystvami. [Stratified flow of two-layer lubricant in the radial bearing gap with increased bearing capacity and damping characteristics.] Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya, 2009, no. 4, pp. 133–139 (in Russian).Okrent, E. H. The Effect of Lubricant Viscosity and Composition on Engine / E. H. Okrent // Friction and Bearing Wear. Part II. ASLE Trans. Vol. 4. 1961. - P. 257-262.Okrent, E. H. The Effect of Lubricant Viscosity and Composition on Engine. Friction and Bearing Wear. Part II. ASLE Trans. 1961, vol. 4, pp. 257–262.Prakash, J. Lubrication Theory for Micropolar Fluids and Its Application to a Journal Bearing / J. Prakash, Sinha, P. // Int. J. Eng. Sci., Vol. 13, 1975. - P. 217.Prakash, J., Sinha, P. Lubrication Theory for Micropolar Fluids and Its Application to a Journal Bearing. Int. J. Eng. Sci., 1975, vol. 13, iss. 3, p. 217.Tanner, R. I. Non-Newtonian Lubrication Theory and Its Application - to the Short Journal Bearing / R. I. Tanner //Aust. J. Appl. Sci., Vol. 14. 1963. - P. 29-36.Tanner, R. I. Non-Newtonian Lubrication Theory and Its Application — to the Short Journal Bearing. Aust. J. Appl. Sci., 1963, vol. 14, pp. 29–36.Tipei, N. Lubrication with micropolar liquids and its application to short bearings / N. Tipei // Trans. ASME. - 1979. - U.F. 101. - P. 356-363.Tipei, N. Lubrication with micropolar liquids and its application to short bearings. Trans. ASME. 1979, U.F. 101, pp. 356–363.Wada Sanae. Hydrodynamic lubrication of journal bearing by pseudo-plastic lubricants. Part II, Theoretical studies / Wada Sanae, Hayashi Hirotsugu // Bulletin of JSME, 1971, 14, № 69. - P. 279-286.Wada Sanae, Hayashi Hirotsugu. Hydrodynamic lubrication of journal bearing by pseudo-plastic lubricants. Part II, Theoretical studies. Bulletin of JSME, 1971, 14, no. 69, pp. 279–286.Wada Sanae. Hydrodynamic lubrication of journal bearings by pseudo-plastic lubricants. Part I, Theoretical studies / Wada Sanae, Hayashi Hirotsugu // Bulletin of JSME, 1971, 14, № 69. - P. 268-278.Wada Sanae, Hayashi Hirotsugu. Hydrodynamic lubrication of journal bearings by pseudo-plastic lubricants. Part I, Theoretical studies. Bulletin of JSME, 1971, 14, no. 69, pp. 268–278.

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