Численные исследования характеристик радиальной и осевой жесткости гибридного шарикового подшипника качения

Барманов И.С.

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара

Ключевые слова: шариковый подшипник качения, керамические шарики, радиальная нагрузка, осевая нагрузка, коэффициент радиальной жесткости, коэффициент осевой жесткости.

Аннотация. Тяжёлые условия работы опор роторов авиационных двигателей приводят к снижению ресурса и изменению вибрационных характеристик. Для повышения надёжности опорных узлов в настоящее время находят применение гибридные подшипники качения. Применение материалов с другими механическими характеристиками оказывает влияние на характеристики подшипника, поэтому актуальным является исследование изменения коэффициентов жесткости гибридного подшипника. В данной работе приведены результаты расчёта радиальных и осевых относительных перемещений колец и коэффициента радиальной и осевой жёсткости гибридного шарикового радиально-упорного подшипника. Отмечено, что коэффициенты жесткости носят нелинейный характер в зависимости от нагрузок. Характер зависимостей идентичен подшипникам со стальными шариками. При средних и высоких осевых нагрузках характеристики жесткости хорошо согласуются с результатами теоретических и экспериментальных исследований других авторов. При определенных условиях работы (соотношение осевой и радиальной нагрузки, температурное состояние, высокие центробежные силы) гибридные подшипники могут иметь существенное отличие характеристик жесткости от подшипников со стальными шариками.

Numerical researches of radial and axial stiffness characteristics of hybrid ball bearing

Barmanov I.S.

Samara National Research University, Samara

Keywords: ball bearing, ceramic balls, radial load, axial load, radial stiffness coefficient, axial stiffness coefficient.

Abstract. Severe operating conditions of the rotor supports of aircraft engines lead to a decrease in the service life and a change in vibration characteristics. Hybrid rolling bearings are currently being used to increase the reliability of the support units. The use of materials with other mechanical characteristics has an impact on the bearing characteristics, so it is relevant to study changes in the stiffness coefficients of a hybrid bearing. This paper presents the results of calculating the radial and axial relative displacements of the rings and the coefficient of radial and axial stiffness of a hybrid ball bearing. It is noted that the stiffness coefficients are nonlinear depending on the loads. The nature of the dependencies is identical to bearings with steel balls. At medium and high axial loads, the stiffness characteristics are in good agreement with the results of theoretical and experimental studies by other authors. Under certain operating conditions (axial and radial load ratio, temperature condition, high centrifugal forces), hybrid bearings can have a significant difference in stiffness characteristics from bearings with steel balls.