Методика оценки долговечности шарнирных подшипников

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.

1. Арепьев А.Н., Громов М.С., Шапкин В.С. Вопросы эксплуатационной живучести авиаконструкций. М.: Воздушный транспорт, 2002. 424 с.

2. 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.

3. Бейзельман Р.Д., Цыпкин Б.В., Перель Л.Я. Подшипники качения: справочник. М.: Машиностроение, 1975. 572 с.

4. Спришевский А.И. Подшипники качения. М.: Машиностроение, 1968. 631 с.

5. 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.

6. 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.

7. Harris T.A., Kotzalas M.N. Rolling bearing analysis. 5th ed. CRC Press Taylor & Francis Group, 2006. 763 p. DOI: 10.1201/9781482275148

8. Ebert 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)60196-5

9. Yu 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/s12206-020-2206-9

10. Harris T.A., Kotzalas M.N. Advanced concepts of bearing technology: Rolling bearing analysis. 5th ed. CRC Press, 2006. 368 p. DOI: 10.1201/9781420006582

11. Серенсен 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.

12. 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: 10.35887/2305-2538-2022-3-92-102

13. Бутушин С.В., Семин А.В. Целостность элементов конструкции планера при длительной эксплуатации воздушных судов // Научный вестник МГТУ ГА. 2009. № 141. C. 30–37.

14. 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.2022.1.1.3

15. Перфильева 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.

16. 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-z

17. Adams M.L. Bearings. Basic concepts and design applications. 1st ed. CRC Press Taylor & Francis Group, 2018. 309 p. DOI: 10.1201/b22177

18. Harris T.A., Kotzalas M.N. Essential concepts of bearings technology. 5th ed. CRC Press Taylor & Francis, 2006. 392 p. DOI: 10.1201/9781420006599

19. Doll G. Rolling bearings tribology. Elsevier Science, 2023. 290 p. DOI: 10.1016/C2019-0-03591-1

20. Прохоров 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.

21. 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).