ПРОЕКТНАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕСУРСА ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ПО КРИТЕРИЮ КОНТАКТНОЙ ВЫНОСЛИВОСТИ

ЦЕЛЬ. Разработка кинетической модели отказов подшипников качения по энергетическому критерию контактной прочности (выносливости) элементов и теоретическая оценка влияния температурно-силовых параметров на их долговечность. МЕТОДЫ. При построении модели параметрических отказов использованы методы анализа и синтеза физической теории надежности технических объектов и термодинамической концепции прочности твердых тел. При проведении теоретических исследований применяли методы математического моделирования процесса повреждаемости и разрушения наиболее нагруженных объемов материала поверхностных слоев элементов подшипников качения без проведения дополнительных модельных или натурных экспериментов. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. В качестве примера показана постановка краевой задачи для подшипников с вращающимся внутренним кольцом. При постановке задачи учитывается влияние на ресурс исследуемых подшипников основных параметров, характеризующих геометрию элементов, силовые и температурные условия, микрогеометрию контактирующих поверхностей, условия смазывания, величину контактных напряжений, свойства материала элементов и др. Аналитическое решение задачи представлено для краевых условий шариковых однорядных подшипников № 309. Теоретические исследования в частности показали, что изменение только температуры в рамках рабочего диапазона может привести к изменению их ресурса, рассчитанного по известной зависимости, более чем на два порядка. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Сформулирована методика построения моделей отказов подшипников качения по энергетическому критерию контактной выносливости на основе современных достижений физической теории надежности деталей машин и кинетического подхода к повреждаемости и разрушению конструкционных материалов. При построении моделей параметрической надежности учитываются все основные конструктивные и технологические эксплуатационные параметры, а также свойства материалов элементов подшипников. Пример реализации модели отказов шариковых подшипников показал, что возможность теоретического исследования влияния различных параметров на величину их проектного ресурса без проведения дополнительных экспериментов выгодно отличает предложенный кинетический подход от известной однозначной экспериментальной зависимости.

подшипники качения, кинетическая модель отказов, долговечность, ресурс, прогнозирование, энергетический критерий, контактная выносливость

1. Проников А.С. Параметрическая надежность машин. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 560 с.

2. Antsupov A.V., Antsupov A.V. (jun), Antsupov V.P. Designed assessment of machine element reliability due to efficiency criteria // Vestnik Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov. 2013. No. 5 (45). 62-66.

3. Анцупов А.В. (мл.), Анцупов А.В., Анцупов В.П. Развитие теории прогнозирования надежности деталей машин // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. № 2. С. 26-32.

4. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. М.: Наука, 1974. 560 с.

5. Федоров В.В. Кинетика повреждаемости и разрушения твердых тел. Ташкент: Изд-во «Фан» УзССР, 1985. 165 с.

6. Анцупов А.В. (мл.), Анцупов А.В., Анцупов В.П. Теория и практика обеспечения надежности деталей машин по критериям кинетической прочности и износостойкости материалов. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. 308 с.

7. Анцупов А.В. (мл.), Анцупов А.В., Анцупов В.П. Аналитический метод проектной оценки ресурса элементов металлургических машин // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Том 60. № 1. С. 30-35.

8. Иванова В.С. Синергетика. Прочность и разрушение металлических материалов. М.: Наука, 1992. 160 с.

9. Федоров В.В. Основы эргодинамики и синергетики деформируемых тел. Основы эргодинамики деформируемых тел. Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2014. Ч. 3. 222 с.

10. Панин В.Е., Федоров В.В., Ромашов Р.В. Явление структурно-энергетической аналогии процессов разрушения и плавления металлов и сплавов // Синергетика и усталостное разрушение металлов: сб. науч. тр. Москва, 1989. С. 29-44.

11. Бартенев Г.М. Прочность и механизм разрушения полимеров. М.: Химия, 1984. 280 с.

12. Ибатуллин И.Д. Кинетика усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008. 387 с.

13. Федоров В.В. Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел. Ташкент: Изд-во «Фан» УзССР, 1979. 168 с.

14. Анцупов (мл.) А.В., Анцупов А.В., Анцупов В.П., Слободянский М.Г., Русанов В.А. Энерго-механическая концепция прогнозирования ресурса узлов трения по критерию износостойкости элементов // Трение и износ. 2016. Т. 37. № 5. С. 636-642.

15. Булер П. Физико-химическая термодинамика вещества. СПб.: Янус, 2001. 192 с.

16. Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. Л.: Наука, 1972. 424 с.

17. Журков С.Н., Нурзуллаев Б.Н. Временная зависимость прочности при различных режимах нагружения // Журнал технической физики. 1953. Т. 23. №10. С. 1677-1689.

18. Федоров В.В. Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел. Ташкент: Фан, 1979. 168 с.

19. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976, 608 с.