Определение приведенного коэффициента трения в шарнирных узлах машин

Шарнирные узлы относятся к ответственным элементам приводов машин, недостаточная нагрузочная способность и долговечность которых может стать основным фактором, лимитирующим работоспособность приводов в целом. Приведенный коэффициент трения — один из основных параметров, влияющих на триботехнические и эксплуатационные характеристики шарнирных узлов: износостойкость, долговечность, нагрузочную способность и др. Приведены теоретические и экспериментальные результаты определения коэффициента трения в зависимости от характеристик сопрягаемых поверхностей цилиндрических шарниров: степени приработки, закона распределения давления и угла зоны контакта. Получены теоретические зависимости для расчета приведенного коэффициента трения в широком диапазоне угла контакта. Показано, что увеличение угла контакта сопряженных поверхностей с 40 до 160? вызывает рост приведенного коэффициента трения на 20…40 %. Экспериментальные исследования проведены на установке, моделирующей процесс трения в сопряжении поверхностей шарнира в условиях их относительного скольжения. Анализ результатов эксперимента подтвердил адекватность полученных теоретических зависимостей и показал, что с увеличением нагрузки коэффициент трения изменяется не более чем на 14,8 %.
EDN: WULKWK, https://elibrary/wulkwk

Литература

[1] Сухарев И.П. Прочность шарнирных узлов машин. Москва, Машиностроение, 1977. 168 с.

[2] Дроздов Ю.Н., Соколов С.Л., Ушаков Б.Н. Расчетно-экспериментальный анализ контактных напряжений в шарнирных соединениях. Вестник машиностроения, 2013, № 4, с. 32–38.

[3] Кучаев П.А., Аноприенко А.К. Разработка технологического процесса восстановления шарнирного узла стрелы дистанционно-управляемой демонтажной машины с применением полимерных композиционных материалов. Проблемы машиностроения и автоматизации, 2024, № 3, с. 115–118, doi: https://doi.org/10.52261/02346206_2024_3_115

[4] Иванов В.Ю. Актуальные вопросы методики расчета прочности проушин шарнирных узлов портальных кранов. Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова, 2014, № 3, с. 113–119.

[5] Зайцев П.А., Бакулин А.Ю., Смирнов Н.А. Особенности контактного и кинематического взаимодействий элементов шарнирных узлов. Актуальные проблемы авиации и космонавтики, 2012, т. 1, № 8, с. 80–82.

[6] Dzhumataev M. Hinge-lever mechanisms of variable structure and their applications in engineering. MATEC Web Conf., 2023, vol. 387, art. 01006, doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/202338701006

[7] Mudrov A.P., Mudrov A.G., Yakhin S.M. et al. Study of spatial hinge mechanisms and their use in agricultural machines. BIO Web Conf., 2020, vol. 17, art. 00012, doi: https://doi.org/10.1051/bioconf/20201700012

[8] Пастухов А.Г. Разработка и оценка ресурса карданного шарнира повышенной ремонтопригодности. Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения, 2003, № 1, с. 200–207.

[9] Алисин В.В. Прогнозирование ресурса работы цилиндрических шарниров. Мехатроника, автоматика и робототехника, 2022, № 10, с. 32–34, doi: https://doi.org/10.26160/2541-8637-2022-10-32-34

[10] Lagerev I.A., Lagerev A.V. Increasing operating life of hinge lugs in manipulators of mobile transportation and production machines. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 2018, vol. 194, art. 042012, doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/194/4/042012

[11] Цитович И.С., Митин Б.Е., Дзюнь В.А. Надежность трансмиссий автомобилей и тракторов. Минск, Наука и техника, 1985. 143 с.

[12] Шовкопляс А.В. Износостойкость шарниров рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов и погрузчиков. Вестник ЛГУ им. В. Даля, 2023, № 7, с. 137–140.

[13] Шец С.П., Могилев А.Е. Механизм изнашивания пар трения в шарнирных соединениях рулевых приводов автомобилей. Транспортное машиностроение, 2023, № 8, с. 18–25, doi: https://doi.org/10.30987/2782-5957-2023-8-18-25

[14] Poprukailo A.V., Kostyukovich G.A., Verameichyk A.I. et al. On the wear mechanism of cardan gear joints. Вестник Брестского государственного технического университета, 2022, № 3, с. 31–33, doi: https://doi.org/10.36773/1818-1112-2022-129-3-31-33

[15] Bai Z., Ning Z., Zhou J. Study on wear characteristics of revolute clearance joints in mechanical systems. Micromachines, 2022, vol. 13, no. 7, art. 1018, doi: https://doi.org/10.3390/mi13071018

[16] Александров В.М., Ромалис Б.Л. Контактные задачи в машиностроении. Москва. Машиностроение, 1986. 176 с.

[17] Заблонский К.И., Белоконев И.М., Щекин Б.М. Теория механизмов и машин. Киев, Выща школа, 1989. 376 с.

[18] Тащилин Л.Н. Трение во вращательных кинематических парах. Computational Nanotechnology, 2019, т. 6, № 1, с. 9–13.

[19] Штаерман И.Я. Контактные задачи теории упругости. Москва, Ленинград, Гостехиздат, 1949. 270 с.

[20] Liu C., Zhang K., Yang L. The compliance contact model of cylindrical joints with clearances. Acta Mech. Sinica, 2005, vol. 21, no. 5, pp. 451–458, doi: https://doi.org/10.1007/s10409-005-0061-7

[21] Mihalache A.M., Merticaru V., Ermolai V. et al. Friction in cylindrical joints. Lubricants, 2025, vol. 13, no. 2, art. 66, doi: https://doi.org/10.3390/lubricants13020066

[22] Мышкин Н.К., Петроковец М.И. Трение, смазка, износ. Москва, Физматлит, 2007. 368 с.

[23] Измайлов В.В., Новоселова М.В. Адгезионное взаимодействие трущихся тел и зависимость коэффициента трения от нормальной нагрузки. Сборка в машиностроении, приборостроении, 2019, № 12, с. 549–556.

[24] Кривошея Ю.В., Кривошея Д.С. Коэффициент трения покоя дискового тормоза. Известия Транссиба, 2020, № 4, с. 75–81.

[25] Chowdhury M.A., Nuruzzaman D.M., Mia A.H. et al. Friction coefficient of different material pairs under different normal loads and sliding velocities. Tribology in Industry, 2012, vol. 34, no. 1, pp. 18–23.

[26] Booker J.D., Truman C.E. A statistical study of the coefficient of friction under different loading regimes. J. Phys. D: Appl. Phys., 2008, vol. 41, no. 17, art. 174003, doi: https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/17/174003