Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2022

Идентификатор DOI: 10.34031/2071-7318-2022-7-11-99-107

Ключевые слова: cell relief, frictional wear, cylinder-piston group, hydrodynamic model, two-dimensional parametric analysis, mathematical model, ячеистый рельеф, фрикционный износ, цилиндро-поршневая группа, гидродинамическая модель, ANSYS Fluent, двухмерный параметрический анализ, математическая модель

Аннотация: Целью работы является исследование цилиндрических поверхностей деталей с рельефом, отличительной особенностью которого является ячеистая форма, представляющая собой эллиптический параболоид с неравными положительными параметрами. Гипотеза исследования состоит в высоком потенциале использования ячеистого рельефа, связанным со снижением приработочного износа технологических агрегатов, при обеспечении формой рельефа гидродинамической несущей способности смазочного слоя. Задачи исследования свелись к параметрическому анализу поведения смазочного слоя в зазоре с ячейкой рельефа при помощи построения аналитической модели, основанной на теории гидродинамической смазки, а также компьютерного гидродинамического моделирования (CFD) в программном обеспечении ANSYS Fluent, где для замыкания уравнений переноса была принята модель турбулентности SST k-ω. Выявлено, что максимальная гидродинамическая несущая способность возникает при глубине ячейки 0,128 мм и приходится на 21/25 часть большой оси эллипса ячейки, что показали обе модели, чем верифицирована их приемлемая точность. Также вычислено максимальное подъемное гидродинамическое давление на одной ячейке, составившее 3 кПа. По результатам параметрического анализа можно констатировать существенный потенциал использования ячеистого рельефа для обеспечения эксплуатационных свойств цилиндрических поверхностей. The work is aimed to study the cylindrical surfaces of parts with a cellular shape surfaces, which is an elliptical paraboloid with unequal positive parameters. The hypothesis of the study is the high potential of using a cellular relief, associated with a decrease in the running-in wear of technological units, while providing the hydrodynamic bearing capacity of the lubricating layer with the shape of the relief. The objectives of the study are reduced to a parametric analysis of the behavior of the lubricating layer in a gap with a relief cell using the construction of an analytical model based on the theory of hydrodynamic lubrication. In addition, the computer fluid dynamic simulation in the ANSYS Fluent software, where the SST turbulence model is adopted to close the transport equations k-ω. It is found that the maximum hydrodynamic bearing capacity occurs at a cell depth of 0.128 mm and falls on 21/25 of the major axis of the cell ellipse. It is shown by both models, which verified their acceptable accuracy. The maximum lifting hydrodynamic pressure on one cell is also calculated, which amounted to 3 kPa. The results of parametric analysis state a significant potential for using a cellular relief to ensure the operational properties of cylindrical surfaces.

Журнал: Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова

Выпуск журнала: № 11

Номера страниц: 99-107

ISSN журнала: 20717318

Место издания: Белгород

Издатель: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

• Башмур К. А. (Сибирский федеральный университет)
• Петровский Э. А. (Сибирский федеральный университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК