Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2025
Идентификатор DOI: 10.21177/1998-4502-2025-17-2-787-797
Ключевые слова: Bionic surface textures, water - lubricated bearings, hydrodynamic lubrication, MINING machinery, «green tribology», tribological properties, горная техника, гидродинамическая смазка, водосмазываемый подшипник, бионический рельеф поверхности, «зеленая трибология», трибологические свойства
Аннотация: В статье приведены результаты исследований технического потенциала «зелёной трибологии» для водосмазываемых подшипников скольжения многосекционных насосов горной промышленности: комплексного применения природоподобных рельефных поверхностей и водной смазочной среды. Представлена математическая модель и методика расчёта: безразмерноПоказать полностьюе уравнение Рейнольдса, конечно - разностная аппроксимация и релаксационный метод Гаусса - Зейделя. Проведена параметрическая оценка влияния эксцентриситета вала и геометрии рельефа в виде эллипсоидальных и цилиндрических поверхностей на статические характеристики подшипника. Установлено, что углубления функционируют как гидродинамические микроподшипники и микрорезервуары, способствуя удержанию и распределению смазки. Показано и количественно определено: при эллипсоидальных углублениях несущая способность увеличивается до 25 %, а коэффициент трения снижается до 40 %; при цилиндрических углублениях с эллиптическим основанием - до 75 и 50 % соответственно. Выявлено, что цилиндрические структуры эффективнее при больших эксцентриситетах, тогда как эллипсоидальные обеспечивают более равномерное поле давления с меньшими локальными пиками. Результаты исследований могут быть полезными при проектировании и оптимизации водосмазываемых опор скольжения насосного и иного горного оборудования, выборе параметров рельефа для повышения энергоэффективности и несущей способности, снижении расхода нефтяных смазок и эксплуатационных затрат. Introduction. Water resources represent a vast potential for clean, inexpensive, and renewable energy, and the Russian Federation is a leader in water flow. This energy is a potential for the sustainable development of mining machinery and equipment, where sliding bearings are a crucial element in terms of reliability and energy consumption. Water can be used as an eco - friendly lubricant for separating and cooling tribological surfaces, handling loads, and other purposes. The purpose of the study. However, the viscosity of water is an order of magnitude lower than that of mineral oils, making the formation of a hydrodynamic film more difficult and, consequently, reducing the load - bearing capacity of the bearing. To address this issue, the paper investigates the technical potential of «green tribology» concepts, specifically the combined use of bionic textured surfaces and water as a lubricant in the example of sliding bearings in multi - section pumps used in the mining industry. Materials and methods. The study performed a parametric analysis of the influence of textured surfaces on the operational static characteristics of the sliding bearing using the Reynolds equation and its sequential numerical solution through the finite difference method and the Gauss - Seidel relaxation method. Results and discussion. The study shows that the use of textured pit - like structures on the bearing surface increases its load - bearing capacity and reduces friction, while also playing a positive role in storing and distributing water lubricant. Specifically, depending on the eccentricity, the load - bearing capacity and friction coefficient were improved by up to 25 and 40%, respectively, with ellipsoid - type structures, and by up to 75 and 50%, respectively, with cylindrical structures with ellipsoid bases. Resume. The presented concepts represent a step toward the sustainable development of mining machinery and equipment with sliding bearings, opening up the advantages of eco - efficient technologies in reducing the use of oil and metal resources, minimizing energy losses, and enabling the use of secondary products.
Журнал: Устойчивое развитие горных территорий
Выпуск журнала: Т. 17, № 2
Номера страниц: 787-797
ISSN журнала: 19984502
Место издания: Владикавказ
Издатель: Северо-Кавказский горно-металлургический институт