Экспериментальное определение коэффициентов трения в парах скольжения опорно- поворотных устройств

Аннотация

Исследование посвящено разработке комплексной методологии экспериментального определения коэффициентов трения в парах скольжения опорно-поворотных устройств строительных машин. Актуальность исследования обусловлена возрастающими требованиями к точности расчета моментов сопротивления вращению в современных строительных машинах, где опорно-поворотные устройства работают в условиях сложного нагружения. Существующие аналитические модели демонстрируют значительные расхождения с экспериментальными данными, особенно при учете факторов предварительного натяга, геометрических отклонений и упругих деформаций колец. В работе представлен инновационный экспериментальный подход, включающий создание специализированного испытательного стенда с прецизионным измерением момента трения, разработку методики учета разброса предварительного натяга шариков и внедрение алгоритма обработки данных с применением планирования эксперимента. Экспериментальная база исследования включает 240 измерений на 12 типоразмерах четырехточечных шарикоподшипниковых опор диаметром от 800 до 2200 мм при различных комбинациях осевых, радиальных нагрузок и опрокидывающих моментов. Результаты показывают, что эквивалентный коэффициент трения варьируется в диапазоне 0,008-0,024 в зависимости от режима нагружения, при этом влияние разброса предварительного натяга составляет до 35% от общей величины момента трения. Для подшипников диаметром свыше 1500 мм установлена нелинейная зависимость коэффициента трения от угловой скорости с экспонентой $0,23\pm0.03.$ При больших опрокидывающих моментах наблюдается переход от четырехточечного к двухточечному контакту, сопровождающийся снижением момента трения на 18-42%. Разработанная методология обеспечивает погрешность определения коэффициентов трения не более $\pm8,5\%$, что превышает точность существующих подходов в 2,3 раза. Результаты исследования открывают перспективы для оптимизации конструкций опорно-поворотных устройств и повышения энергоэффективности строительных машин. Практическая значимость работы подтверждается внедрением разработанной методики в проектную практику ведущих производителей строительной техники.