A simulation of the thermal state of heavily loaded tribo-units and its evaluation

Тепловое состояние элементов сложнонагруженных трибосопряжений является одним из наиболее значимых параметров, влияющих на их работоспособность. Температура смазочного слоя подшипников скольжения во многом определяет его несущую способность. Использование уравнения теплового баланса для оценки температуры трибосопряжений не позволяет найти поля температур и зоны их максимальных значений. Этим определяется актуальность задачи. В статье рассмотрена математическая модель и методика расчета теплового состояния и термогидродинамических характеристик сложнонагруженных опор скольжения. При этом учитываются неньютоновские свойства жидкости, процессы теплообмена между смазочным слоем и окружающими его подвижными поверхностями трибосопряжения. Для решения уравнения энергии предложено использовать конечно-разностные аппроксимации. При построении разностных аналогов уравнений энергии для отдельных элементов конструкции и тонкого смазочного слоя был применен неявный метод переменных направлений Писмена–Рекфорда. Приведены результаты расчета гидромеханических характеристик шатунного подшипника теплового двигателя. В процессе расчета были получены трехмерные распределения температуры в смазочном материале.
Результаты показали, что при учете конвективного переноса тепла в радиальном направлении, процессы теплообмена между смазочным слоем и окружающими его подвижными поверхностями дают возможность более точно определить среднеинтегральную температуру смазочного материала и теплонапряженность сопряжения в целом. Разработанная методика может быть использована при оценке характеристик и работоспособности сложнонагруженных трибосопряжения поршневых и роторных машин различного назначения.