Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и постановка задач исследований... 8
1.1 Актуальные с точки зрения виброакустики проблемы стоящие перед судостроением 8
1.2 Анализ виброакустических характеристик паропроизводящих и паротурбинных установок 9
1.3 Возбуждение колебаний потоком рабочих сред и определение возможности их снижения 13
1.4 Неравномерность потока как причина шума и вибрации лопастных машин ;. 30
1.5 Влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на виброакустические характеристики и надежность дейдвудных подшипников 34
1.6 0 недостатках резинометаллических амортизаторов 38
1.7 Методы исследований физических величин необходимых для определения виброакустических характеристик 39
1.8 Выводы по разделу 44
2. Обоснование выбора упругодемпфирующего материала и оценка его свойств как конструкционного материала ... 46
2.1 Резиновые и металлические упруго демпфирующие элементы 46
2.2 Пористый упруго демпфирующий материал MP (металл орезина), его особенности и области применения 48
2.3 Особенности технологии изготовления упругодемпфирующих элементов из прессованной проволоки 49
2.4 Основные физико-механические свойства упругодемпфирующего материала из прессованной проволоки 51
2.5 Основные свойства материала MP как конструкционного материала 52
2.6 Критерий качества изготовления упругодемпфирующих элементов из прессованной проволоки 57
2.7 Марки проволоки используемые для изготовления упругодемпфирующих элементов 58
2.8 Результаты исследований характеристик упругодемпфирующих элементов 60
2.9 Выводы по разделу 63
3. Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности использования упругодемпфирующих элементов для улучшения виброакустических характеристик судов 65
3.1 Влияние эксплуатационных и технологических факторов на виброакустические характеристики энергетических установок 65
3.1.1 Колебания трубок трубчатых теплообменных аппаратов 66
3.1.2 Колебания трубопроводных систем 72
3.2 Пути и методы снижения виброактивности элементов судов 78
3.3 Улучшение эксплуатационных качеств и виброакустических характеристик дейдвудных подшипников 96
3.4 Выводы по разделу 101
4. Разработка теоретических и экспериментальных методов исследований виброакустических характеристик элементов, сред и систем 103
4.1 Определение статической жесткости 103
4.2 Определение динамической вибрационной жесткости 103
4.3 Определение диссипативных свойств 106
4.4 Определение динамической ударной жесткости 108
4.5 Определение акустических параметров передачи колебаний 113
4.6 Определения модуля объемной упругости жидкости 126
4.7 Расчет колебаний трубопроводов содержащих упругие опоры 128
4.8 Определение параметров неравномерности потока поступающего на лопастные машины 144
4.9 Оценка погрешностей определения исследуемых характеристик 153
4.10 Нормирование и контроль погрешностей измерений при испытаниях... 156
4.11 Выводы по разделу 160
5. Разработка на базе проведенных теоретических и экспериментальных исследований новых средств виброакустической защиты и методов их расчета 162
5.1 Цельнометаллические амортизаторы и демпферы 162
5.2 Опорные перегородки трубчатых теплообменных аппаратов 166
5.3 Дистанционирующие решетки тепловыделяющих элементов атомных энергетических реакторов 178
5.4 Опоры трубопроводов 178
5.5 Герметичные упругодемпфирующие элементы 193
5.6 Акустический клапан 204
5.7 Глушитель воздушного шума 209
5.8 Устройства для снижения неравномерности потока 216
5.9 Упругая опора вала 221
5.10 Выводы по разделу 241
Выводы и основные результаты работы 242
Список использованных источников 245
- Анализ виброакустических характеристик паропроизводящих и паротурбинных установок
- Пористый упруго демпфирующий материал MP (металл орезина), его особенности и области применения
- Критерий качества изготовления упругодемпфирующих элементов из прессованной проволоки
- Улучшение эксплуатационных качеств и виброакустических характеристик дейдвудных подшипников
Введение к работе
Отечественный и зарубежный опыт создания новых образцов морской техники свидетельствует о том, что абсолютно безопасной техники не бывает, а ее эксплуатация, всегда связана с вероятностью возникновения аварийных ситуаций, во многих случаях обусловленных вибрацией и шумом. В этом отношении суда являются наиболее сложными, потенциально опасными и уязвимыми объектами. Вибрация и шум не только снижают надежность систем и механизмов, но способствует утомляемости и ошибочным действиям особенно в аварийных ситуациях. Полностью исключить вредное воздействие вибрации на человека и технику невозможно, но разработать комплекс методов и средств для защиты от вибрации и шума, как людей, так и машин обязанность физиков-акустиков, инженеров и конструкторов.
За последние два десятилетия XX века, благодаря работам отечественных ученых Авринского А.В., Алямовского М.И., Белова В.Д., Будрина СВ., Вишневского B.C., Голованова В.И., Евсеева В.Н., Канаева Б.А., Кима Я.А., Клюкина И.И., Лапина А.Д. Маслова В.Л., Легуши Ф.Ф., Мышинского Э.Л., Петрова Ю.И., Попкова В.И., Тарханова Г.В., Яковлева В.Е. и других удалось существенно улучшить виброакустические характеристики судов. Необходимость дальнейшего снижения вибрации и шума, особенно судов с атомными энергетическими установками поставила на повестку дня создание средств, способных работать в условиях ионизирующего излучения и при высоких температурах, уметь определять их характеристики и рассчитывать эффективность их работы.
Данная работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию путей снижения вибрации и шума наиболее ответственных систем и элементов, совершенствованию лабораторной базы по проведению виброакустических испытаний, разработке, исследованию и внедрению в
производство упругодемпфирующих элементов из прессованной проволоки -металлического аналога резины, сочетающего в себе одновременно свойства металлов (прочность, коррозионную стойкость, способность работать в условиях ионизирующего излучения и при высоких температурах) и резины (хорошие упругие и диссипативные свойства), расчету и созданию на базе таких упругодемпфирующих элементов новых средств борьбы с шумом и вибрацией, внедрению их в производство.
Наиболее существенными результатами, которые выносятся на защиту, являются следующие:
выявление, анализ и обоснование потенциально наиболее опасных источников вибрации и шума на судах;
теоретические и экспериментальные исследования физических характеристик упругодемпфирующих элементов из прессованной проволоки (металлорезины) и средств улучшения виброакустических характеристик трубопроводов, систем и элементов судов;
блок-схемы, конструкции испытательных стендов, методики проведения испытаний для определения виброакустических и других физических характеристик материалов и средств, используемых для снижения вибрации и шума;
разработанные по результатам теоретических и
экспериментальных исследований конструкции средств борьбы с шумом способных работать в условиях ионизирующего излучения и при высоких температурах;
созданные на базе выполненных теоретических и экспериментальных исследований методики расчета виброакустических характеристик и эффективности снижения шума и вибрации разработанных средств и конструкций;
создание производственного участка по изготовлению упругодемпфирующих элементов из прессованной проволоки для обеспечения потребностей предприятий судостроения;
Основные результаты работы доложены на Всесоюзной конференции "Прочность материалов и элементов конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах нагружения" (Киев 1988), VII (Ленинград 1989г.) и IX (Москва 1991г.) всесоюзных акустических научно-технических конференциях, на международной конференции по борьбе с шумом и вибрацией "Ы018Е-93"(Санкт-Петербург 1993г.), III всероссийской научно-технической конференции "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности" (Санкт-Петербург 1998г.), международной конференции "Поморье в Баренц-регионе на рубеже веков: экология, экономика, культура" (Архангельск 2000г.) а так же опубликованы в 37 научно-технических статьях (издания АН СССР, РАН, Всесоюзные, Российские и отраслевые журналы). Разработанные по данной работе конструкции защищены 16 авторскими свидетельствами СССР и 2 патентами Российской Федерации на изобретения.
Анализ виброакустических характеристик паропроизводящих и паротурбинных установок
На рис. 1.1 - 1.3 представлены спектрограммы вибрации на основном корпусе в электромеханическом, паропроизводящем и паротурбинном помещениях в реперных точках при работе атомной энергетической установки (АЭУ) в режиме горячего резерва (нижние кривые) и на мощности 15% от номинальной (верхние кривые). Системы и механизмы электромеханического помещения, работающие в нормальных условиях и изолированные от фундаментных конструкций и основного корпуса резинометаллическими средствами защиты от шума и вибрации, создают наименьшие уровни вибрации на основном корпусе. А системы и механизмы паропроизводящей установки, где вследствие ионизирующего излучения использование резинометаллических средств защиты от шума и вибрации существенно ограничено, имеют наибольшие уровни вибрации. Уровни вибрации в паротурбинном помещении, где использование резинометаллических конструкций также ограничено из-за высоких температур, близки к таковым в паропроизводящем помещении. Обобщение результатов испытаний судов с АЭУ различных проектов и их анализ показали, что наибольший вклад в формирование уровней вибрации корпуса и подводного шума вносят системы паропроизводящих и паротурбинных установок связанных с главным и вспомогательным паром. Уровни вибрации и шума существенно растут с подъемом мощности этих установок (рис. 1.4). Причем даже небольшое увеличение мощности приводит к заметному росту уровней вибрации и как следствие этого шумности судна. Учитывая прямую взаимосвязь между уровнями вибрации АЭУ и их отказами [86], особенно отказами, связанными со срабатыванием сигналов аварийной защиты первого рода (когда заглушается атомный реактор). Для обеспечения живучести судов необходимо снижать уровни вибрации как паропроизводящей, так и паротурбинной установок. Принимая во внимание, что резиновые элементы полученные на основе натуральных и синтетических каучуков не могут работать в условиях высоких температур, а под действием ионизирующего излучения в них разрушаются молекулярные цепочки, необходимо искать металлический аналог резины и на его основе разработать цельнометаллические средства борьбы с вибрацией и шумом. Впервые в кораблестроении металлические аналоги резины начали применять страны НАТО [90,138,141] в конце шестидесятых годов.
Обладая хорошими упругими и диссипативными свойствами, высокой механической прочностью, пожаробезопасностью, они нашли широкое применение в АЭУ надводных кораблей и подводных лодок США, Великобритании, Франции. тепловыделяющих элементов атомных реакторов являются одними из наиболее ответственных составляющих АЭУ, надежность которых напрямую связана с живучестью и безопасностью судов. Физика колебаний опорных перегородок и дистанционирующих решеток идентична. Поэтому, здесь рассмотрим физические явления, возникающие при обтекании скоростным потоком трубок теплообменных аппаратов и дистанционирующих решеток тепловыделяющих элементов только на примере трубок теплообменных аппаратов. Исследования [23,58,139] показывают, что основной причиной вибрации трубок теплообменных аппаратов, корпусов и других элементов являются гидродинамические силы, обусловленные турбулентными пульсациями давления потока теплоносителя, отрывом вихрей от трубок и гидроупругим взаимодействием трубок с потоком. Кроме этого, в теплообменных аппаратах с газовыми теплоносителями или паром часто имеют место шумы, обусловленные возникновением резонансов в трубных пучках теплообменных аппаратов [12,13]. Наступление резонанса с заданной акустической модой происходит при условии где Sh=0,22 число Струхаля, а=0,19-0,40; /3=0,29-0,48; v — скорость потока; d — наружный диаметр трубки. Турбулентные пульсации скорости потока преобразуются на поверхности трубки в пульсации давления, которые создают знакопеременную гидродинамическую силу. Энергетический спектр этих пульсаций распределяется в широком диапазоне частот. Трубка получает от потока энергию для поддержания колебаний, и вибрирует на частоте собственных колебаний. Амплитуда возбуждаемых турбулентностью колебаний плавно увеличивается с ростом скорости (область I на рис.1.5,а), поскольку энергия турбулентных пульсаций возрастает с ростом скорости потока. Вихревое возбуждение трубок определяется периодическими гидродинамическими силами, возникающими в процессе формирования и отрыва вихрей от труб. В
Пористый упруго демпфирующий материал MP (металл орезина), его особенности и области применения
К числу важнейших качеств пористого упругодемпфирующего материала из прессованной проволоки можно отнести: экологическую чистоту как самого материала, так и производств по изготовлению упругодемпфирующих элементов; высокую активную пористость, т.к. все поры материала являются сообщающимися; возможность получать материал практически с любой пористостью; высокое значение удельной поверхности; хорошую стабильность свойств по объему материала; хорошие упругие и диссипативные характеристики; простую технологию изготовления. Это позволяет использовать материал MP в качестве виброизоляторов, звукопоглотителей, упругодемпфирующих элементов гасителей пульсаций, малошумных дроссельных элементов, работающих как в обычных условиях, так и в условиях высоких температур и ионизирующего излучения. Обзор научной и технической литературы показал, что упругодемпфирующие элементы из прессованной проволоки в разных странах изготавливают по разным технологиям. Так, западноевропейские фирмы "УіЬгаспос"(Франция), "Stop-choc"(OPr) и другие используют технологию, основанную на использовании ультратонкой проволоки, сотканной, рифленой и спрессованной в прессформах под определенным давлением в желаемую форму [90]. В Японии в установленную на вращающемся столе пресс-форму подают тонкую стальную проволоку, которая в подающем механизме завивается в змейку. При вращении прессформа равномерно заполняется путанкой, затем перемещается под пресс, где и формируется требуемый элемент. В нашей стране упругодемпфирующие элементы, получают холодным прессованием растянутой и дозированной по весу спирали. Исходным материалом для их изготовления является металлическая проволока различных марок. Диаметр используемой проволоки от 0,01мм до 1,0 мм. Для производства деталей из материала MP используется спираль, полученная прокаткой проволоки между диском и роликом, которая растягивается так, чтобы ее шаг был равен диаметру спирали [94]. Этим обеспечивается наилучшее сцепление между отдельными проволочками и высокая стабильность свойств по объему в прессованном образце. Из растянутой спирали делают заготовку для прессования, масса которой где —р„ - плотность материала проволоки; dm ln - диаметр и длина проволоки. Контроль за прессованием осуществляется по величине хода пуансона в матрицу. При таком способе получения элементов используется где -VM- объем материала проволоки, Vo - объем образца. По результатам опытной апробации для использования в судостроении рекомендованы упруго демпфирующие элементы пористостью П=0,2-0,6.
Сравнивая способы изготовления материала MP с получением пористых металлов из порошков (металло-керамики), следует отметить отсутствие операции спекания. Это позволяет получать пористые материалы из металлов и сплавов, плохо поддающихся спеканию, например, из титановых сплавов. К тому же материал MP до настоящего времени остается пока единственным пористым упругим металлом со сквозными порами. Стационарное течение в таких элементах характеризуется критерием Рейнольдца Re и коэффициентом сопротивления где v - скорость среды в порах; / - длина элемента; d3m-4S3KJA -эквивалентный диаметр; A = SydS -смоченный периметр; S3Ke=TIS. С учетом отмеченного d3Ke=4II/Syd. Удельной поверхностью Syd называется отношение внутренней поверхности элемента к его объему, тогда где dnp; lnp; М; р - диаметр, длина, масса и плотность проволоки. Скорость течения в пористом элементе v связана со скоростью потока через элемент v3=vIJ, тогда с учетом (2.5) из (2.3) и (2.4) получим Расчет конструкций с элементами из материала MP невозможен без аналитического описания физических свойств металлорезины. Ее физические свойства могут быть определены только эмпирическим путем, а их математическое описание является аппроксимацией экспериментальных результатов. Это описание должно быть достаточно точным и вместе с тем достаточно простым для того, чтобы применение его не порождало дополнительных математических трудностей. Однако чем точнее математическая запись, тем она сложнее и тем проблематичнее перспектива дальнейшего применения ее в решении. Именно поэтому в прикладных расчетах целесообразно пользоваться более простыми выражениями, которые можно получить в настоящее время на основе экспериментального изучения свойств металлорезины. Необходимую степень точности математического описания физических свойств резины по существу определяет близость совпадения расчетных значений с экспериментальными. При существующей технологии изготовления различных конструкций с элементами из материала MP отклонения механических характеристик от среднего значения составляют 5-10%. Разумной точностью расчета следует считать такую, которая соответствует точности изготовления изделий. Все факторы, влияние которых на механические характеристики элементов из материала MP меньше технологического разброса могут быть отброшены. Остальные могут быть аппроксимированы с соответствующей точностью. Математическая запись должна быть по возможности общей для того, чтобы минимальным количеством числовых показателей характеризовать поведение металлорезины во всем диапазоне применения разрабатываемых конструкций. Это требование вызвано необходимостью проведения с минимальными затратами и достаточно быстрого экспериментального определения значений численных показателей из частного эксперимента. После установления наиболее выгодной с расчетной точки зрения математической записи физических зависимостей должна быть проведена соответствующая обработка экспериментальных данных с целью определения числовых значений постоянных, должны быть найдены типовые экспериментальные методы определения этих постоянных и, наконец, составлены таблицы их значений. В настоящее время работа по составлению таблиц и созданию типовых методов определения значения постоянных только начата. Это связано с тем, что из-за отсутствия методов расчета не была установлена наиболее выгодная форма записи физических зависимостей. Разные математические записи имели разные константы, и обобщение их не имело практического смысла. Например, формулы сопротивления материалов применительно к расчетам элементов из материала MP предполагают, что значения постоянных зависят не только от свойств материала MP, но также от параметров изделия (размеров, формы и т.д.). Рассмотрим кратко свойства упругодемпфирующих элементов из прессованной проволоки, которые являются определяющими при расчете конструкций, содержащих такие элементы. Однородность. Широко применяемые для сплошных сред методы теории упругости могут использоваться только для однородных материалов.
Критерий качества изготовления упругодемпфирующих элементов из прессованной проволоки
Важнейшее требование, предъявляемое к пористым материалам -стабильность размеров пор и равномерность распределения их по объему материала. Будем считать, что из двух образцов пористого материала более качественным будет тот, у которого разброс пор по размерам в образце меньше, и поры более равномерно распределены по объему. Качество структуры материала MP тем выше, чем меньше пористость материала, а образцов с одинаковой пористостью - чем больше поверхность проволоки в единице объема. Используя эти предпосылки и, считая, что диаметр спирали при растягивании уменьшается пропорционально увеличению шага, а качество пористого материала изменяется пропорционально изменению пористости, абсолютный критерий качества запишется в виде) где а- угол подъема витка невытянутой спирали; h - шаг спирали, Со -коэффициент. Пользоваться таким критерием неудобно, т.к. с изменением пористости от 1 до 0 его величина изменяется от 0 до оо. Относительный критерий свободен от этих недостатков. Возьмем за эталонный такой образец из материала MP, абсолютный критерий качества которого так велик, что практически не может быть достигнут. Пусть пористый материал будет получен из проволоки диаметром 0,01 мм, C=C(f=l (фактически пористый материал получен из навитых в спираль проволочек), проволочки уложены вплотную друг к другу по всей длине, а их поверхность не деформирована. Значение пористости для такого образца Я=0,093, а критерий качества 37 =1,2-106. Тогда относительный критерий качества структуры порового пространства запишется в виде: Для реальнповерхность проволоки в единице объема. Используя эти предпосылки и, считая, что диаметр спирали при растягивании уменьшается пропорционально увеличению шага, а качество пористого материала изменяется пропорционально изменению пористости, абсолютный критерий качества запишется в виде) где а- угол подъема витка невытянутой спирали; h - шаг спирали, Со -коэффициент. Пользоваться таким критерием неудобно, т.к. с изменением пористости от 1 до 0 его величина изменяется от 0 до оо. Относительный критерий свободен от этих недостатков. Возьмем за эталонный такой образец из материала MP, абсолютный критерий качества которого так велик, что практически не может быть достигнут. Пусть пористый материал будет получен из проволоки диаметром 0,01 мм, C=C(f=l (фактически пористый материал получен из навитых в спираль проволочек), проволочки уложены вплотную друг к другу по всей длине, а их поверхность не деформирована. Значение пористости для такого образца Я=0,093, а критерий качества 37 =1,2-106. Тогда относительный критерий качества структуры порового пространства запишется в виде:
Для реальных образцов cosa«l и h/d=\0 и (2.5) можно упростить В этой формуле величина dn принимается в миллиметрах. Чем выше качество структуры материала, тем меньше разброс значений этих параметров в пористом материале, а значит, расчет будет выполнен с большей достоверностью. Для изготовления упругодемпфирующих элементов могут быть использованы как нержавеющая стальная, так и бронзовая проволока любых марок, обладающая хорошими упругими свойствами. Марки проволоки, не обладающие достаточными упругими свойствами, претерпевающие под действием нагрузок пластические деформации, для изготовления упругодемпфирующих элементов виброизолирующих, противоударных и ряда других конструкций не пригодны. Исключение составляют элементы для звукопоглощающих, дроссельных, фильтрующих устройств при условии, что в процессе эксплуатации они не будут подвергаться воздействию статических и динамических нагрузок. Для обеспечения потребностей судостроения и организации производства упругодемпфирующих элементов, был проведен поиск марок и отечественных проволок с хорошими упругими свойствамиых образцов cosa«l и h/d=\0 и (2.5) можно упростить В этой формуле величина dn принимается в миллиметрах. Чем выше качество структуры материала, тем меньше разброс значений этих параметров в пористом материале, а значит, расчет будет выполнен с большей достоверностью. Для изготовления упругодемпфирующих элементов могут быть использованы как нержавеющая стальная, так и бронзовая проволока любых марок, обладающая хорошими упругими свойствами. Марки проволоки, не обладающие достаточными упругими свойствами, претерпевающие под действием нагрузок пластические деформации, для изготовления упругодемпфирующих элементов виброизолирующих, противоударных и ряда других конструкций не пригодны. Исключение составляют элементы для звукопоглощающих, дроссельных, фильтрующих устройств при условии, что в процессе эксплуатации они не будут подвергаться воздействию статических и динамических нагрузок. Для обеспечения потребностей судостроения и организации производства упругодемпфирующих элементов, был проведен поиск марок и отечественных проволок с хорошими упругими свойствами.
Улучшение эксплуатационных качеств и виброакустических характеристик дейдвудных подшипников
В дейдвудных подшипниках в качестве антифрикционных материалов вкладышей используют бакаут [92], резину, капролон, которые имеют в условиях водяной смазки скорость изнашивания от 0,5 до 1мм за 1000ч работы [88], что нельзя признать удовлетворительным. Поэтому в последнее время разработаны новые высокопрочные антифрикционные материалы -углепластики УГЭ-Т (ТУ 5.966-13304-79), ФУТ-7 (ТУ 5.966-11436-90), обладающие высокой износостойкостью при смазке водой, значительно дешевле импортного бакаута, технологичны в изготовлении. Углепластики сохраняют стабильные линейные размеры, прочностные и антифрикционные характеристики при продолжительной эксплуатации в воде. Их используют для изготовления вкладышей тяжело нагруженных подшипников. После выбора материала вкладышей, зная силу реакции опоры Q и диаметр гребного вала d, определяют длину подшипника 1п исходя из условия, что контактные давления (1.4) не должны превышать допускаемых Для определения силы реакции опоры принимается формула [68] где jS - коэффициент пропорциональности, зависящий от дискового отношения и толщина лопастей гребного винта. При /3 = 1,2-10" Н/мм и полагая /„ = 4-d из формул (1.4) и (3.20) следует Это означает, что при прочих равных условиях контактные давления тем больше, чем больше диаметр подшипника и меньше его длина. Поэтому для гребных валов больших диаметров предпочтительнее иметь большую длину. Вследствие упругости линии вала ее реальная ось отличается от прямой - теоретической (рис.3.12). Шейка вала внутри подшипника имеет изгиб, в результате чего основная нагрузка приходится на концевые части подшипника. При вращении вала максимальная составляющая эпюры реакции будет отклонена от вертикальной оси подшипника в сторону, противоположную направлению вращения вала (рис. 3.12). Значение этого отклонения будет постоянно меняться в зависимости от частоты вращения вала, положения кормовых рулей, волнения моря, температуры и солености воды, наличия примеси песка, ила и других факторов. Такое неравномерное распределение нагрузки по длине подшипника подтверждается и визуальным осмотром. Картина натиров на вкладышах подшипника показана на рис. 3.13, где реальные зоны натиров далеки от предполагаемых - теоретических. Средняя часть подшипника совсем не имеет натиров, т.е. не работала ни при каких режимах движения судна.
Действительные контактные давления превышают теоретические, являются причиной интенсивного износа и разрушений концевых кромок вкладышей, но и интенсивного излучения шума. Помимо статистических нагрузок вклад в увеличение напряжений во вкладышах, будут вносить динамические ударные нагрузки. Они могут возникать, например, при вращении некруглых валов, при ударах лопастей гребного винта о твердые предметы (об лед, топляки и т.п.). Для более равномерного распределения нагрузки по длине вкладышей, увеличения ресурса подшипника и улучшения его виброакустических характеристик необходимо исключить или свести к минимуму неработающие участки вкладышей и снизить негативное действие динамических сил. Взаимодействие двух тел может быть описано моделью, в которой доминирующую роль играют силы упругости и трения. Так как абсолютно жестких тел нет, то при создании математического метода расчета этой физической модели необходимо учитывать их упругие и фрикционные характеристики. Модуль упругости материала вкладышей 109Па т.е. в 210 раз меньше, чем у металла (2,1 -1011 Па). Создание точной физической модели фрикционного взаимодействия перемещающихся относительно друг друга, тел до настоящего времени является сложной задачей. Контакт двух поверхностей трения носит прерывисто-дискретный характер [71] и проявляется в виде отдельных участков (пятен), суммарная площадь которых обычно не превышает 10% контурной (расчетной) поверхности трения. В этих пятнах (местах контакта) нагрузка распределена неравномерно, деформации и характер взаимодействия поверхностей также неодинаковы. В одних пятнах деформация носит чисто упругий характер, в других - упругопластический; возможно молекулярное взаимодействие, приводящее к образованию «мостиков сваривания». Принимая во внимание, что взаимодействие вала с вкладышами происходит в динамике, то дополнительный вклад в разрушение вкладышей могут вносить динамические силы, которые тем больше, чем больше сечение вала отличается от идеально круглой поверхности. Для уменьшения вклада этих сил необходимо минимизировать радиальное биение, овальность, и неперпендикулярность соприкасающихся поверхностей. Обобщая все многообразие физических факторов влияющих на износ вкладышей, предлагается наиболее оптимальный путь решения проблемы. Длинный подшипник выполнить составным из нескольких частей, устанавливаемых на корпусе подшипника через упругодемпфирующие элементы. Это позволит более равномерно распределить нагрузку по длине, увеличить площадь контакта вала с вкладышами и амортизировать динамические нагрузки, снизив тем самым максимальные напряжения во вкладышах и излучение колебательной энергии.
