Библиографическое описание:Численное моделирование микрорельефа поверхности подшипников скольжения в целях улучшения гидродинамических свойств : научное издание / Э. А. Петровский [и др.]. - Текст : непосредственный // Территория Нефтегаз. - 2026. - № 3-4. - С. 40-47. - ISSN 2072-2745. - ISSN 2072-2761.
Аннотация:Рассматриваются вопросы повышения эксплуатационной надежности и энергоэффективности подшипников скольжения, применяемых в центробежных насосах, которые входят в состав центробежных агрегатов, функционирующих в условиях повышенных нагрузок и неблагоприятных режимов смазывания. Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения несущей способности подшипниковых узлов и уменьшения потерь на трение, которые существенно влияют на ресурс и стабильность работы насосного оборудования. Цель исследования - количественная оценка влияния параметров микрорельефа, наносимого на поверхность вкладыша подшипника скольжения, на его несущую способность и коэффициент трения. Для достижения поставленной цели применялись методы численного моделирования гидродинамических процессов в смазочном слое подшипника. Математическое моделирование основано на решении осредненных по Рейнольдсу уравнений движения вязкой несжимаемой жидкости с учетом турбулентных эффектов, характерных для высоких скоростей вращения вала. В ходе исследования были разработаны геометрические модели подшипников с гладкой поверхностью и с различными вариантами рельефа, в том числе с полным и частичным нанесением микроструктур на рабочую поверхность вкладыша. Проведена параметрическая оптимизация геометрии рельефа с подбором размеров эллиптических ячеек. В результате численного анализа установлено, что нанесение микрорельефа на поверхность подшипника скольжения обеспечивает повышение его несущей способности до 7 % и способствует снижению коэффициента трения за счет улучшения условий формирования гидродинамической смазочной пленки. Оптимальной признана конфигурация рельефа с эллиптическими ячейками с малыми и большими осями 0,05 и 0,8 мм соответственно. Показано, что частичное нанесение рельефа на сектор поверхности, равный 180°, позволяет сохранить основные эксплуатационные характеристики подшипника при сокращении технологических затрат на обработку поверхности. Научная новизна работы заключается в комплексной численной оценке влияния параметров и доли поверхности, занятой микрорельефом, на эксплуатационные характеристики подшипников скольжения, что расширяет возможности их целенаправленного проектирования для повышения безотказности и долговечности центробежных насосов.
The authors discuss the improvement of operational reliability and energy efficiency of sliding bearings used in centrifugal pumps that are part of pumping units operating under heavy loads and adverse lubrication conditions. The relevance of this study stems from the need to increase the load-carrying capacity of bearing units and reduce friction losses, which significantly affect the service life and stable operation of pumping equipment. The objective of this study is to quantify how microrelief applied to the slide bearing liner surface affects its load-carrying capacity and friction coefficient. To achieve this objective, the authors used numerical modeling methods to simulate the hydrodynamic processes in the lubricant film of the bearing. The mathematical modeling is based on solving the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations for a viscous incompressible fluid, taking into account turbulent effects typical of high shaft speeds. During the study, geometric models of bearings with smooth surfaces and various microrelief patterns were developed, including full and partial texturing of the bearing working surface. Parametric optimization of the microrelief geometry was performed, with selection of elliptical cell dimensions. Numerical analysis showed that applying a microrelief to the sliding bearing surface increases its load-carrying capacity by up to 7% and helps to reduce the friction coefficient by promoting better conditions for the hydrodynamic lubrication film. The optimal microrelief configuration was found to be elliptical cells with minor and major axes of 0.05 and 0.8 mm, respectively. It is shown that partial texturing of a 180° surface sector helps to retain the main performance characteristics of the bearing while reducing processing costs. The scientific novelty of the study lies in a comprehensive numerical assessment of how microrelief parameters and the fraction of the surface occupied by microrelief affect the performance of sliding bearings, which expands the possibilities for their targeted design to enhance the reliability and durability of centrifugal pumps.
