Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Методики расчетно-экспериментальной оценки зарождения и развития усталостных повреждений в баббитовых антифрикционных слоях подшипников скольжения

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2021-87-11-43-54

Полный текст:

Аннотация

Усталостные повреждения баббитовых слоев подшипников скольжения достаточно часто проявляются при эксплуатации. Поэтому актуальна цель исследования — разработка модели накопления усталостных повреждений и разрушения антифрикционных материалов и слоев подшипников скольжения. Приведены обобщенная диаграмма усталости баббитов на основе олова, включающая основные стадии усталостных повреждений, а также схема развития усталостных повреждений антифрикционного слоя подшипников скольжения. Обобщенная модель накопления повреждений и разрушения В. В. Болотина модифицирована применительно к антифрикционным материалам, содержащим сравнительно крупные элементы структуры. Для таких материалов возможно явное (прямое) моделирование процессов повреждения. Модель описывает: рассеянное накопление микротрещин (трактуемое как разрушение элементов структуры материала), зарождение и развитие системы коротких трещин, зарождение и развитие системы макротрещин до предельного состояния объекта. В модели выполняются дискретизация объема на участки с постоянными уровнями сложного напряженного состояния и дискретизации временной оси на интервалы (блоки циклов нагружения). На основе анализа результатов испытаний образцов из баббита решена задача идентификации параметров многостадийной модели накопления усталостных повреждений в этом сплаве. Использован простейший способ оптимизации — метод деформируемого многогранника. Получены параметры степенной функции зависимости скорости накопления микроповреждений от уровня напряжений. Параметры зарождения и развития системы трещин в баббитовом слое получены из анализа экспериментальных исследований сталебаббитовых образцов. Задача расчетной оценки долговечности антифрикционных баббитовых слоев потребовала разработки нового программного продукта. Программа протестирована путем сравнения долговечности испытанных на усталость подшипников-образцов, прижимаемых к вращающемуся валу циклически изменяемой нагрузкой, и расчетных долговечностей этих образцов. Расчетные и экспериментальные долговечности согласуются, что подтверждает работоспособность расчетной модели.

Об авторах

М. В. Зернин
Брянский государственный технический университет
Россия

Михаил Викторович Зернин

241035, Брянск, бульвар 50 лет Октября, д. 7



А. В. Матюхин
Брянский государственный технический университет
Россия

Алексей Владимирович Матюхин

241035, Брянск, бульвар 50 лет Октября, д. 7



Н. Н. Рыбкин
Брянский государственный технический университет
Россия

Николай Николаевич Рыбкин

241035, Брянск, бульвар 50 лет Октября, д. 7



Список литературы

1. Дриц М. К. Влияние структуры на свойства высокооловянистого баббита / Трение и износ в машинах: Сб. трудов. Вып. 5. — М. – Л.: АН СССР, 1950. С. 83 – 93.

2. Хрущов М. М. Усталость баббитов. — М. – Л.: Изд. АН СССР, 1943. — 140 с.

3. Lohr R., Macherauch E., Maur P. Das Verformungsverhalten der Gleitlagerung SnSb8Cu4Cd unter Zug- und Druck Beansprung sowie mittelspannungsfreier Schwingbeansprung im Temperaturbereich 20°C < T < 150°C / Tribologie, Reibung, Verschliss, Schmirung. 1982. Bd. 3. S. 241 – 262.

4. Морозов Е. М., Зернин М. В. Контактные задачи механики разрушения. Изд. 3-е. — М.: Либроком, 2017. — 544 с.

5. Wilson R., Shone E. B. The Diagnosis of Plain Bearing Failures / Int. Tribol. Pract. Aspects. Frict. Lubrical and Wear. — Amsterdam, 1983. P. 80 – 131.

6. Трощенко В. Т., Покровский В. В., Прокопенко А. В. Трещиностойкость металлов при циклическом нагружении. — Киев: Наукова думка, 1987. — 256 с.

7. Головин С. А., Пушкар А. Микропластичность и усталость металлов. — М.: Металлургия, 1980. — 240 с.

8. Nemec J. Zaklandi problematika spolehlivosti klurnych lozisek / Medsinarodn. symp. Kluzn. ulozeni: Zborn. predn. Vol. 2. — Bratislava, 1977. P. 921 – 939.

9. Кузьменко А. Г. Статистические уравнения подобия усталостного разрушения подшипников скольжения / Машиноведение. 1984. № 4. С. 77 – 83.

10. Кузьменко А. Г., Яковлев А. В., Зернин М. В. Методика оценки сопротивления усталости антифрикционных материалов для подшипников скольжения / Заводская лаборатория. 1984. Т. 50. № 8. С. 77 – 79.

11. Зернин М. В., Кузьменко А. Г., Савоничев П. Н. Экспериментальные исследования зарождения системы трещин в баббитовых слоях, нанесенных на стальную основу / Заводская лаборатория. Диагностика материалов 1998. Т. 64. № 1. С. 38 – 44.

12. Болотин В. В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. — М.: Машиностроение, 1984. — 312 с.

13. Лепихин А. М., Махутов Н. А., Шокин Ю. И. Вероятностное многомасштабное моделирование разрушений структурно-неоднородных материалов и конструкций / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. Т. 86. № 7. С. 45 – 54. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-7-45-54

14. Шилько С. В. Применение мезомеханики для проектирования материалов исходя из требований к деформационно-прочностным характеристикам конструкции / Вестник БГТУ. 2013. № 1(37). С. 63 – 71.

15. Люкшин Б. А., Шилько С. В., Панин С. В. и др. Дисперсно-наполненные полимерные композиты технического и медицинского назначения. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017. — 311 с.

16. Ботвина Л. Р. Кинетика разрушения конструкционных материалов. — М.: Наука, 1989. — 230 с.

17. Miller K. J. The behaviour of short fatigue cracks and their initiation. Part 1. A revier of the two recent books / Fatique on Eng. Mat. and Struct. 1987. Vol. 10. N 3. P. 75 – 91.

18. Miller K. J. The behaviour of short fatigue cracks and their initiation. Part 2. A general summary / Fatigue on Eng. Mat. and Struct. 1987. Vol. 10. N 2. P. 83 – 113.

19. Зернин М. В. Статистический принцип определения границы перерастания коротких трещин в макротрещины и реализация его для баббита на основе олова / Вестник БГТУ. 2017. № 7(60). С. 86 – 94. DOI: 10.12737/article_5a337fc1156255.5022456

20. Зернин М. В. Модели развития физически коротких и макроскопических трещин и применение их для баббита на основе олова / Вестник БГТУ. 2019. № 5(58). С. 4 – 14. DOI: 10.30987/article_5cda64cc1934b2.58791459

21. Зернин М. В., Рыбкин Н. Н., Емельянов И. А., Матюхин А. В. Реализация многостадийной модели усталостных повреждений баббита и антифрикционных слоев из него / Вестник БГТУ. 2021. № 3(100). С. 4 – 15. DOI: 10.30987/1999-8775-2021-3-4-15

22. Рудаков К. Н. UGS Femap 9.3. Геометрическое и конечноэлементное моделирование конструкций. — М.: ДМК Пресс, 2016. — 296 с.

23. Шимкович Д. Г. Расчеты конструкций в MSC. — М.: ДМК Пресс, 2017. — 700 с.

24. Рычков С. П. Моделирование конструкций в среде Femap with NX Nastran. — М.: ДМК пресс, 2013. — 783 с.

25. Морозов Е. М., Никишков Г. П. Метод конечных элементов в механике разрушения. — М.: URSS, 2020. — 254 с.

26. Зернин М. В. Гибридный конечный элемент для моделирования напряженного состояния у вершин трещин в трехмерных телах / Вестник БГТУ. 2017. № 6(59). С. 4 – 13. DOI: 10.12737/article_59cd76c49ad923.69778681

27. Морозов Е. М., Муйземнек А. Ю., Шадский А. С. ANSYS в руках инженера. Механика разрушения. — М.: URSS, 2018. — 456 с.

28. Зернин М. В. Трещиностойкость баббита Б83 / Вестник БГТУ. 2017. № 1(54). С. 91 – 101. DOI: 10.12737/24899

29. Писаренко Г. С., Лебедев А. А. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии. — Киев: Наукова думка, 1976. — 416 с.

30. Зернин М. В. Экспериментальные и расчетные исследования влияния вида напряженно-деформированного состояния на усталостную долговечность баббитовых слоев подшипников скольжения / Вестник БГТУ. 2018. № 2(63). С. 71 – 81. DOI: 10.12737/article_5ac49dc737fd38.18995765

31. Зернин М. В. Анализ применимости критериев эквивалентности напряженных состояний для описания усталостного разрушения баббитовых слоев подшипников скольжения / Вестник БГТУ. 2019. № 9(82). С. 4 – 14. DOI: 10.30987/article_5d9317b223f295.08713337

32. Зернин М. В., Яковлев А. В. Кузьменко А. Г. Контактная ползучесть баббитового слоя подшипников скольжения / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т. 74. № 5. С. 58 – 62.

33. Зернин М. В., Яковлев А. В. К исследованию усталостной долговечности баббитового слоя тяжело нагруженных подшипников скольжения / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1997. Т. 63. № 11. С. 39 – 47.


Для цитирования:


Зернин М.В., Матюхин А.В., Рыбкин Н.Н. Методики расчетно-экспериментальной оценки зарождения и развития усталостных повреждений в баббитовых антифрикционных слоях подшипников скольжения. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021;87(11):43-54. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2021-87-11-43-54

For citation:


Zernin M.V., Matyuhin A.V., Rybkin N.N. Methods for calculation and experimental evaluation of nucleation and development of the fatigue damages in tin based babbitt and babbitt lining of plain bearings. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2021;87(11):43-54. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2021-87-11-43-54

Просмотров: 36


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)