cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2025-28-2-81-92caht-2548Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGМетодика оценки долговечности шарнирных подшипниковMethodology for assessing the spherical plain bearings durabilityХаринаВ. К.HarinaV. K.

Харина Вера Константиновна, кандидат технических наук, доцент кафедры технической механики и инженерной графики 

Москва

Vera K. Harina, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Chair of Technical Mechanics and Engineering Graphics

Moscow

h.vera@bk.ruРатенкоО. А.RatenkoO. A.

Ратенко Олег Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры технической механики и инженерной графики 

Москва

Oleg A. Ratenko, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Chair of Technical Mechanics and Engineering Graphics

Moscow

ratenko.oleg@yandex.ruВарданянГ. Б.VardanyanG. B.

Варданян Георгий Бенурович, кандидат технических наук, доцент кафедры технической механики и инженерной графики 

Москва

Georgiy B. Vardanyan, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Chair of Technical Mechanics and Engineering Graphics

Moscow

g.vardanyan@mstuca.ruМосковский государственный технический университет гражданской авиацииРоссияMoscow State Technical University of Civil AviationRussian Federation2025080520252828192Copyright © Харина В.К., Ратенко О.А., Варданян Г.Б., 20252025Харина В.К., Ратенко О.А., Варданян Г.Б.Harina V.K., Ratenko O.A., Vardanyan G.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/2548

В статье представлена усовершенствованная методика оценки долговечности шарнирных подшипников, работающих в условиях колебательных движений, основанная на обработке массива экспериментальных данных, полученных в лабораторных условиях, а также в процессе эксплуатации изделия. Был применен один из вариантов математического моделирования, который использует методы регрессии для аппроксимации функции одной переменной. В качестве объекта исследований рассматриваются шарнирные подшипники, установленные в системах управления самолетом (двигателем) и работающие при циклическом качательном движении. Шарнирные подшипники являются подшипниками скольжения, а амплитуда их качательных движений может изменяться в широком диапазоне от ±20 до ±60°. Проблемы расчета долговечности подшипников скольжения достаточно хорошо изучены и задокументированы в соответствующих стандартах: ГОСТ 1144-75 «Подшипники качения. Методы расчета долговечности»; ГОСТ 15084-78 «Подшипники скольжения. Методы расчета долговечности». Шарнирные подшипники являются подшипниками скольжения, но в то же время существует множество технических решений, в которых подшипники работают в условиях колебательных движений, например в узлах приводов закрылков, в системах управления самолетом и т. д. Особенности условий эксплуатации обусловливают специфические виды дефектов, выявленные при экспериментальных исследованиях. Показано, что известные методы расчета долговечности подшипников скольжения не позволяют получать приемлемые практические результаты при оценке долговечности подшипников, работающих при циклическом качательном движении.

The article presents an improved method for assessing the durability of spherical plain bearings, operating under the conditions of oscillatory motion, based on the processing of an array of experimental data obtained in laboratory conditions as well as during operation of the product. One of the options of mathematical modeling was applied, which uses regression methods to approximate the function of one variable. As an object of research, spherical plain bearings installed in aircraft (engine) control systems and operating in cyclic rocking motion are considered. Spherical bearings are plain bearings, and the amplitude of their rocking movements can vary over a wide range from ±20° to ±60°. The problems of calculating the service life of plain bearings are well studied and documented in the relevant standards GOST 1144-75 “Rolling bearings. Methods for calculating durability”, GOST 15084-78 “Plain bearings. Methods for calculating durability”. Spherical bearings are plain bearings, but at the same time, there are many technical applications in which bearings operate under conditions of oscillatory motion, for example, in flap drive units, in aircraft control systems, etc. Features of operating conditions determine the specific types of defects identified in experimental studies. It is shown that the known methods for calculating the durability of plain bearings do not allow obtaining acceptable practical results in assessing the service life of bearings operating in cyclic rocking motion.

шарнирные подшипникиметоды расчета долговечностиоценка работоспособностиэкспериментальные исследованияусталостные разрушенияspherical bearingsmethods for calculating durabilityassessment of working efficiencyexperimental researchfatigue damageReferencesАрепьев А.Н., Громов М.С., Шапкин В.С. Вопросы эксплуатационной живучести авиаконструкций. М.: Воздушный транспорт, 2002. 424 с.Arepev, A.N., Gromov, M.S., Shapkin, V.S. (2002). Issues of aircraft structures operational stability. Moscow: Vozdushnyy transport, 2002. 424 p. (in Russian)Величко Е.И., Колесник И.А. Материалы, применяемые для изготовления подшипников скольжения ГТУ // Наука. Новое поколение. Успех: сборник материалов III международной научно-практической конференции. Краснодар, 29 апреля 2022 г. Краснодар: Новация, 2022. С. 73–75.Velichko, E.I., Kolesnik, I.A. (2022). Materials used for the manufacture of GTU plain bearings. In: sbornik materialov III mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Nauka. Novoye pokoleniye. Krasnodar: Novatsiya, pp. 73–75. (in Russian)Бейзельман Р.Д., Цыпкин Б.В., Перель Л.Я. Подшипники качения: справочник. М.: Машиностроение, 1975. 572 с.Beyzelman, R.D., Tsypkin, B.V., Perel, L.Ya. (1975). Rolling bearings: handbook. Moscow: Mashinostroyeniye, 572 p. (in Russian)Спришевский А.И. Подшипники качения. М.: Машиностроение, 1968. 631 с.Sprishevsky, A.I. (1968). Rolling bearings. Moscow: Mashinostroyeniye, 631 p. (in Russian)Басов В.Н. Влияние длительной эксплуатации самолетов на прочностные характеристики материалов / В.Н. Басов, Г.И. Нестеренко, Б.Г. Нестеренко, В.Г. Петрусенко // Научный вестник МГТУ ГА. 2009. № 141. С. 38–48.Basov, V.N., Nesterenko, G.I., Nesterenko, B.G., Petrusenko, V.G. (2009). Material property degradation study during aircraft operation. Nauchnyy Vestnik MGTU GA, no. 141, pp. 38–48. (in Russian)Стрижиус В.Е. Некоторые аспекты теории и практики обеспечения усталостной прочности и ресурса конструкции современных самолетов транспортной категории // Научный вестник МГТУ ГА. 2009. № 141. С. ­66–75.Strijius, V.E. (2009). Some aspects of the theory and practice of fatigue durability maintenance for transport category modern aircraft structure. Nauchnyy Vestnik MGTU GA, no. 141, pp. 66–75. (in Russian)Harris T.A., Kotzalas M.N. Rolling bearing analysis. 5th ed. CRC Press Taylor & Francis Group, 2006. 763 p. DOI: 10.1201/9781482275148Harris, T.A., Kotzalas, M.N. (2006). Rolling bearing analysis. 5th ed. CRC Press Taylor & Francis Group, 763 p. DOI: 10.1201/9781482275148Ebert F.J. Fundamentals of design and technology of rolling element bearings // Chinese Journal of Aeronautics. 2010. Vol. 23, iss. 1. Pp. 123–136. DOI: 10.1016/S1000-9361(09)60196-5Ebert, F.J. (2010). Fundamentals of design and technology of rolling element bearings. Chinese Journal of Aeronautics, vol. 23, issue 1, pp. 123–136. DOI: 10.1016/S1000-9361(09)60196-5Yu A. Reliability analysis of rolling bearings considering internal clearance / A. Yu, H.Z. Huang, H. Li, Ya.-F. Li, S. Bai // Journal of Mechanical Science and Technology. 2020. Iss. 34. Pp. 3963–3971. DOI: 10.1007/s12206-020-2206-9Yu, A., Huang, H.Z., Li, H., Li, Ya.-F., Bai, S. (2020). Reliability analysis of rolling bearings considering internal clearance. Journal of Mechanical Science and Technology, issue 34, pp. 3963–3971. DOI: 10.1007/s12206-020-2206-9Harris T.A., Kotzalas M.N. Advanced concepts of bearing technology: Rolling bearing analysis. 5th ed. CRC Press, 2006. 368 p. DOI: 10.1201/9781420006582Harris, T.A., Kotzalas, M.N. (2006). Advanced concepts of bearing technology: Rolling bearing analysis. 5th ed. CRC Press, 368 p. DOI: 10.1201/9781420006582Серенсен С.В., Когаев Б.П., Шнейдерович Р.М. Несущая способность и расчет деталей машин на прочность: руководство и справочное пособие / Под ред. С.В. Серенсена. М.: Машиностроение, 1975. 488 с.Serensen, S.V., Kogaev, B.P., Shneyderovich, R.M. (1975). Bearing capacity and strength calculation of machine parts: manual and reference guide, in Serensen S.V. (Ed.). Moscow: Mashinostroyeniye, 488 р. (in Russian)Ли Р.И. Метод ускоренных усталостных испытаний полимерных материалов / Р.И. Ли, Д.Н. Писарев, М.Р. Киба, А.Ю. Мельников // Наука в центральной России. 2022. № 3 (57). С. 92–102. DOI: 10.35887/2305-2538-2022-3-92-102Li, R.I., Pisarev, D.N., Kiva, M., Melnikov, A.Yu. (2022). Accelerated fatigue test method polymer materials. Science in The Central Russia, no. 3 (57), pp. 92–102. DOI: 10.35887/2305-2538-2022-3-92-102 (in Russian)Бутушин С.В., Семин А.В. Целостность элементов конструкции планера при длительной эксплуатации воздушных судов // Научный вестник МГТУ ГА. 2009. № 141. C. 30–37.Butushin, S.V., Semin, A.V. (2009). Integrity of elements of a glider at continued airworthiness. Nauchnyy Vestnik MGTU GA, no. 141, pp. 30–37. (in Russian)Mikic D. Reliability analysis of rolling bearings considering the bearing radial clearance and operating temperature / D. Mikic, E. Desnica, I. Kiss, V. Mikic // Advanced Engineering Letters. 2022. Vol. 1, no. 1. Pp. 16–22. DOI: 10.46793/adeletters.2022.1.1.3Mikic, D., Desnica, E., Kiss, I., Mikic, V. (2022). Reliability analysis of rolling bearings considering the bearing radial clearance and operating temperature. Advanced Engineering Letters, vol. 1, no. 1, pp. 16–22. DOI: 10.46793/adeletters.2022.1.1.3Перфильева Е.В., Охрименко Н.В., Мозжерин К.В. Повышение долговечности подшипников // Модели инновационных решений повышения конкурентоспособности отечественной науки: сборник статей по итогам Всероссийской научно-практической конференции. Стерлитамак, 2021. С. 33–35.Perfilieva, E.V., Okhrimenko, N.V., Mozzherin, K.V. (2021). Increasing the durability of bearings. In: Modeli innovatsionnykh resheniy povysheniya konkurentnosposobnosti otechestvennoy nauki: sbornik statey po itogam Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Sterlitamak, pp. 33–35. (in Russian)Kumar N., Satapathy R.K. Bearings in aerospace, application, distress, and life: A review // Failure Analysis and Prevention. 2023. Vol. 23. Pp. 915–947. DOI: 10.1007/s11668-023-01658-zKumar, N., Satapathy, R.K. (2023). Bearings in aerospace, application, distress, and life: A review. Failure Analysis and Prevention, vol, 23, pp. 915–947. DOI: 10.1007/s11668-023-01658-zAdams M.L. Bearings. Basic concepts and design applications. 1st ed. CRC Press Taylor & Francis Group, 2018. 309 p. DOI: 10.1201/b22177Adams, M.L. (2018). Bearings. Basic concepts and design applications. 1st ed. CRC Press Taylor & Francis Group, 309 p. DOI: 10.1201/b22177Harris T.A., Kotzalas M.N. Essential concepts of bearings technology. 5th ed. CRC Press Taylor & Francis, 2006. 392 p. DOI: 10.1201/9781420006599Harris, T.A., Kotzalas, M.N. (2006). Essential concepts of bearings technology. 5th ed. CRC Press Taylor & Francis, 392 p. DOI: 10.1201/9781420006599Doll G. Rolling bearings tribology. Elsevier Science, 2023. 290 p. DOI: 10.1016/C2019-0-03591-1Doll, G. (2023). Rolling bearings tribology. Elsevier Science, 290 p. DOI: 10.1016/C2019-0-03591-1Прохоров В.Ю. Способ изготовления подшипника скольжения / В.Ю. Прохоров, Быков В.В., Найман В.С., Синюков Н.В., Тащилов С.В. Патент на изобретение № RU 27419721 С2: опубл. 01.02.2021. 8 с.Prokhorov, V.Yu., Bykov, V.V., Naiman, V.S., Sinyukov, N.V., Tashilov, S.V. (2021). Method of sliding bearing manufacturing. Patent RU 27419721 С2: publ. February 01, 8 p. (in Russian)Luo Y. Dynamic load distribution of a radially loaded rolling bearing / Y. Luo, K. Ge, Y. Huang, W. Tu [Электронный ресурс] // Shock and Vibration. 2025. Vol. 2025. ID: 9098049. DOI: 10.1155/vib/9098049 (дата обращения: 21.10.2024).Luo, Y., Ge, K., Huang, Y., Tu, W. (2025). Dynamic load distribution of a radially loaded rolling bearing. Shock and Vibration, vol. 2025, ID: 9098049. DOI: 10.1155/vib/9098049 (accessed: 21.10.2024).

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