ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ТЕПЛОВЫХ МАШИН

Богомолов Алексей Иванович, доктор технических наук, профессор, кафедра № 1, Пензенский артиллерийский инженерный институт (Россия, г. Пенза-5), W.savis@gmail.com
Голощапов Владлен Михайлович, кандидат технических наук, доцент, научный консультант Центра учебно-научной инновационной деятельности, Пензенский государственный технологический университет (Россия, г. Пенза, проезд Байдукова, 1а), W.savis@gmail.com
Савицкий Владимир Яковлевич, доктор технических наук, профессор, кафедра № 11, Пензенский артиллерийский инженерный институт (Россия, г. Пенза-5), W.savis@gmail.com
Муйземнек Александр Юревич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической и прикладной механики и графики, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), muyzemnek@yandex.ru
Зиновьев Радий Сергеевич, кандидат технических наук, доцент, технический директор Группы научно-промышленных компаний «Полидор», (Россия, г. Челябинск, ул. Федорова, 1а), zinoviev@polidor.ru

621.001.63: 623.41

Актуальность и цели. Объектом исследования является цапфенный узел трения импульсной тепловой машины (ИТМ). Предметом исследования является влияние микроструктуры полимерного композиционного материала на прочность конструкции подшипника скольжения (ПС), работающего в условиях реверсивного трения при граничной смазке и циклического импульсного нагружения. Целью работы является формирование общего подхода к оценке прочности гетерогенных полимерных ПС ИТМ на этапе проектирования.
Материалы и методы. Для изготовления ПС использован армированный реактопласт на основе эпоксифенолоформальдегидного связующего, полученный послойной намоткой тканного наполнителя. Напряженно-деформированное состояние ПС оценивалось методом конечных элементов.
Результаты. Исследовано влияние микроструктуры полимерного композиционного материала на несущую способность ПС, идентифицированы параметры математической модели; с использованием компьютерной модели репрезентативной ячейки и конструкции ПС проанализировано поведение конструкции подшипника под действием импульсной нагрузки. Достоверность полученных результатов подтверждается полигонными испытаниями ИТМ.
Выводы. Предложенный подход к моделированию температурного и напряженно-деформированного состояния ПС из полимерного композиционного материала путем гомогенизации гетерогенных структур в виде элементарных репрезентативных ячеек эквивалентными однородными материалами, несущими адекватную информацию о физико-механических свойствах, позволяет избирательно управлять эксплуатационными свойствами узлов трения импульсного нагружения и производить эффективную замену латунных и бронзовых ПС.

Ключевые слова

импульсная тепловая машина, подшипник скольжения, полимерный композиционный материал, репрезентативная ячейка, гомогенизация, геометрическая модель, конечно-элементная модель, напряженно-деформированное состояние.

 Скачать статью в формате PDF

1. Хватов Г. А. Исследование процесса функционирования полимерного уплотнения импульсной тепловой машины / Г. А. Хватов, В. Я. Савицкий, А. Ю. Муйземнек // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2014. – № 2 (30). – С. 113–126.
2. Кортен, Х . Т. Разрушение армированных пластиков : пер. с англ. / Х. Т. Кортен ; под ред. Ю. М. Тарнопольского. – М. : Химия, 1967. – 167 с.
3. Чернин, И. З. Эпоксидные полимеры и композиции / И. З. Чернин, Ф. М. Смехов, Ю. В. Жердев. – М. : Химия, 1982. – 232 с.
4. Fried, N.20th Annual Technical Conference Reinforced Plastics Division SPJ/N. Fried.–Chicago,1965,Sect.1-C.
5. Hand, N. 20th Annual Technical Conference Reinforced Plastics Division SPJ / N. Hand. – Chicago, 1965, Sect. 1-C.
6. Яновский, Ю. Г. Особенности физико-механических свойств композиционных материалов на основе полимеров и углеродных волокон (обзор) / Ю. Г. Яновский, А. Г. Сирота, В. В. Богданов, П. А. Филипенков // Механика композиционных материалов и конструкций. – 1997. – Т. 3,№2.–С.101–117.
7. Семенова, Г. П. Влияние пористости на прочность стеклотекстолита / Г. П. Семенова, В. В. Павлов // Механика полимеров. – 1970. – № 4. – С. 585–591.
8. АС 183794 СССР. МКл B29G 7/00. Устройство для пропитки наполнителя полимерным связующим / Зиновьев Р. С., Медведева О. А., Крымский И. М. – Заявка № 3038018/23-05 ; опубл. 29.03.82.
9. Томашевский, В. Т. Теория и методы обеспечения бездефектной макроструктуры армированных полимеров при переработке в конструкции специальной техники / В. Т. Томашевский, В. И. Смыслов, В. Н. Шалыгин, В. С. Яковлев. – М. : ЦНИИинформации, 1984. – 316 с.
10. Цыплаков, О. Г. Научные основы технологии композиционно-волокнистых материалов / О. Г. Цыплаков. – Пермь : Книжное изд-во, 1974. – Ч. 1. – 316 с.