Совершенствование методики расчета роликовых подшипников опор ГТД с учетом проскальзывания и заедания

• Автор: Акифьев, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДУЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1. ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЕ В РОЛИКОПОДШИПНИКАХ ГТД
1.2. Расчет роликоподшипника на проскальзывание
1.2.1. Распределение радиальной нагрузки в высокоскоростном роликоподшипнике
1.2.2. МОМЕНТ вращения, приложенный к сепаратору с комплектом роликов
1.2.3. Момент сопротивления вращению
1.3. Расчет роликоподшипника на заедание
1.4. ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РОЛИКОПОДШИПНИКА
2.1. Основные допущения и расчетная схема
2.2. Уравнения движения ролика
2.2.1. Определение сил и моментов трения в контактах ролика с дорожками качения
колец
2.2.2. Определение теплофизических параметров для расчета вязкости смазки в
контакте
2.3. Уравнения движения сепаратора
2.4. Расчет моментов сопротивления движению сепаратора и роликов
2.4.1. Определение моментов гидродинамического сопротивления от сил жидкостного
трения, действующих на поверхностях роликов и сепаратора
2.4.2. Момент сопротивления вращению ролика
2.4.3. Момент сопротивления вращению сепаратора
2.4.4. Гидродинамическое сопротивление в роликоподшипнике и затраты мощности на
его преодоление
2.5. Расчет изменений внутренней геометрии роликоподшипника вследствие
посадок, температурных расширений и деформаций от центробежных сил
2.6. Метод решения
2.7. Исследование проскальзывания в роликоподшипнике ГТД
2.7.1. Кинематика сепаратора и роликов
2.7.2. Гидродинамическое сопротивление
2.7.3. Расчет на заедание
2.7.4. Расчет номинальной долговечности
2.7.5. особенности работы межвального роликоподшипника

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ В РОЛИКОПОДШИПНИКАХ ГТД
3.1. Описание экспериментального стенда
3.2. Объекты исследования
3.3. Методика проведения экспериментов
3.4. Оценка погрешностей измеряемых параметров
3.4.1. Погрешность измерения радиальной нагрузки
3.4.2. Погрешности измерения температуры
3.4.3. Погрешности измерения кинематических параметров
3.5. Результаты испытаний, сравнение с теоретическими расчетами
4. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИК РАСЧЕТА РОЛИКОПОДШИПНИКОВ НА ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЕ И ЗАЕДАНИЕ ПРИ ДОВОДКЕ РОЛИКОПОДШИПНИКОВЫХ ОПОР РОТОРОВ ГТД
5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ И ВЫВОДЫ
6. ЛИТЕРАТУРА
7. ПРИЛОЖЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
А - площадь поверхности, м;
Ъ - ширина, м;
с - радиальный зазор между двумя концентричными цилиндрами, м;
СР - центробежная сила, Н;
Сп - коэффициент момента сопротивления для диска, вращающегося в вязкой жидкости;
Са - коэффициент касательных напряжений в смазанном контакте качения со скольжением;
С - удельная теплоемкость, Дж/(кг-К);
4 - объемная доля смазки в общем объеме масловоздушной среды роликоподшипниковой опоры;
Е - модуль упругости, Па;
- приведенный модуль упругости двух (1 и 2) контактирующих тел, Па; Р - сила трения, Н;
/ - коэффициент трения; g - ускорение свободного падения, м/с2;
/г - средняя толщина слоя смазки в контакте, м;
У - момент инерции, Н-м-с2;
4 - номинальная долговечность, ч;
/ - длина, м;
N - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления, Вт;
Р - вес, Н;
р - давление в контакте по Герцу, Па;
£? - нормальная нагрузка в контакте, Н;
су - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К);

кольца в смазываемом подшипнике неизбежно некоторое (порядка нескольких процентов) проскальзывание поверхностей в контакте /8, 70/. Поэтому при определении сил трения в контактах роликов с кольцами в моделях роликоподшипников влиянием трения качения обычно пренебрегают /23, 47, 73, 75, 94, 118/, так как коэффициент трения скольжения на порядок больше коэффициента сцепления при качении /52/. Для высокоскоростных роликоподшипников ГТД это допущение оправдано еще и тем, что в условиях неизотермического поведения смазки сила трения качения еще больше снижается /19/. Однако из практики известно, что при обкатке цилиндрических роликов со смазанными поверхностями коэффициент трения качения (плечо качения) возрастает с увеличением суммарной скорости качения и уменьшением давления в контакте /74, 105/. что характерно для условий работы роликоподшипников ГТД. С другой стороны при самых низких скоростях качения сопротивление чистому качению в условиях жидкостного трения резко возрастает и при средней и высокой вязкости смазки по абсолютному значению многократно превышает сопротивление качению поверхностей без смазки /70, 105/. Эти условия характерны для режима холодного запуска ГТД. Увеличение сопротивления качению происходит в результате смещения равнодействующей эпюры распределения давления в контакте к области входа /70, 105, 122/, т.е. увеличения плеча качения, и, при определенных условиях, момент сопротивления вращению ролика может превысить его момент вращения /122/. Поэтому сопротивление качению обязательно надо учитывать при расчете частот вращения роликов в газотурбинных роликоподшипниках, работающих в условиях эластогидродинамики. Определение моментов сопротивления качению ролика в контактах с дорожками качения колец при помощи постоянного коэффициента трения качения /52/ неправомерно, так как это не соответствует практике /70/. Формулы для момента трения качения, не учитывающие неизотермичность смазки /45, 117/, применимы лишь при низких скоростях качения, т.е. при и < 5 м/сек /12/, в то время как в роликоподшипниках современных ГТД эти скорости на порядок выше. Следовательно методика расчета момента сопротивления качению в контактах ролика с кольцами применительно к роликоподшипникам ГТД должна учитывать влияние скорости качения и неизотермичность смазки.