Динамические и интегральные характеристики конических подшипников скольжения

• Автор: Корнеев, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 230 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения, индексы и сокращения
Введение
1 Роторно-опорные узлы высокоскоростных турбомашин на конических подшипниках скольжения как объект исследования
1.1 Анализ конструкций роторно-опорных узлов и условий их
работы
1.2 Обзор исследований в области конических подшипников скольжения
1.3 Задачи исследований
2 Расчет полей давлений и гидродинамических реакций смазочного слоя в конических подшипниках скольжения
2.1 Расчетные схемы конических подшипников скольжения
2.2 Исходная система уравнений
2.2.1 Обобщенное уравнение Рейнольдса
2.2.2 Уравнение баланса энергий
2.2.3 Уравнение баланса расходов
2.3 Алгоритм и методы расчета реакций смазочного слоя
3 Динамические и интегральные характеристики конических подшипников скольжения
3.1 Интегральные характеристики конических подшипников скольжения
3.2 Динамические характеристики конических подшипников скольжения
3.3 Влияние рабочих и геометрических параметров на характеристики конических подшипников скольжения

4 Экспериментальные исследования динамических и

ИНТЕГРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ
СКОЛЬЖЕНИЯ
4.1 Постановка задач, планирование эксперимента и методика проведения опытных исследований
4.2 Экспериментальный стенд для исследования конических подшипников скольжения
4.3 Оценка и сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований

5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ
5.1 Критерии работоспособности конических подшипников скольжения
5.2 Описание программ расчета характеристик конических подшипников скольжения
5.3 Рекомендации по проектированию высокоскоростных турбомашин на конических подшипниках скольжения
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Приложение А. Программа расчета характеристик конического гидростатодинамического подшипника
Приложение Б. Акты внедрения и свидетельства
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ И СОКРАЩЕНИЯ
1 Кинематические параметры и координаты:
ер и еа - радиальный и осевой эксцентриситет;
Ф0 - угол положения центра цапфы;
X, У, 2 - декартовы координаты центра цапфы;
г, ф, у - осевая, окружная и радиальная координаты по опорной поверхности подшипника;
Р - угловая координата в окружном направлении;
? - время;
/0 - характерное время, равное периоду одного оборота;
у - угол перекоса оси ротора относительно оси подшипника;
уг > гф > гу ~ проекции вектора скорости потока смазочного материала;
Уг, Гф, Уу - скорости точки на поверхности цапфы;
Д - дисбаланс ротора (смещение центра масс); со - угловая скорость ротора;
Дг, Дф и Д/ - шаги размерной и временной сеток;
М и УУ - число узлов размерной сетки в направлениях ф и г.
2 Геометрические и рабочие параметры:
/?1 (£>1), /?2 (£>2) - минимальный и максимальный радиусы (диаметры) опорной поверхности подшипника;
Я„* - текущий радиус цапфы ротора;
- текущий радиус подшипника;
£, £0-длины подшипника и образующей подшипника; а - угол конусности;
1Я-, Вк - длина и ширина питающей камеры; с1н, 1Н - диаметр и длина жиклера;
/;0 - средний зазор;
/г(г, ф) - функция полного зазора;
В работах зарубежных исследователей Prabhu Т. Jayachandra и N. Gane-san [36 - 40] и M.F. Khalil, S.Z. Kassab, A.S. Ismail [41 - 43] проводится теоретическое исследование рабочих характеристик многокарманных осевых (упорных) конических подшипников с капиллярным и диафрагменным дросселированием на основе решения методом конечных разностей уравнения гидродинамической смазки Рейнольдса с учетом влияния инерции смазочной жидкости в окружном направлении. Главным отличием данных работ от предыдущих является наличие вертикального ротора, установленного на коническом гидростатическом подшипнике. Кроме того, Prabhu Т. Jayachandra и Ganesan не учитывают турбулентности потока в смазочном слое.
K. Srinivasan, B.S. Prabhu [44, 45] и S. Sebastian [46] предлагают метод расчета рабочих характеристик (радиальной и осевой грузоподъемности и жесткости, массового расхода газа, потерь на трение и угла между направлением нагружения и направлением смещения вала) конических аэростатических подшипников с дискретными точечными источниками подачи смазки, выполненными в виде отверстий. Расчет основан на численном решении уравнения Рейнольдса для сжимаемой жидкости и уравнения неразрывности потока и учитывает переменную в функции давления плотность газа, при этом динамическая вязкость принимается постоянной. Работа Rohde и Ezzart [47] представляет теоретические и экспериментальные исследования различных типов конических аэростатических гибридных подшипников.
В работах [48 - 50] представлены результаты исследований польских ученых по изучению работоспособности КПС. В работе [48] дается описание методики и результатов аналитического исследования рабочих характеристик конических подшипников, работающих в условиях ламинарного изотермического режима при использовании несжимаемой смазочной жидкости, а в работе [49] дается описание стенда и результатов испытаний этих подшипников. При исследованиях в основном изучались влияние переменности зазора в осевом направлении и влияние частоты вращения. Установлено, что распределение давлений и грузоподъемность при постоянном и расширяю-