Создание методов и средств для проектирования торцовых бесконтактных уплотнений ДЛА

• Автор: Фалалеев, Сергей Викторинович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1996
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 368 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Основные условные обозначения
Введение
Глава 1. Современное состояние и задачи исследования торцовых бесконтактных уплотнений ДЛА
ф 1.1. Анализ условий применения торцовых бесконтактных
уплотнений в ДЛА
1.2 Анализ механизмов образования гарантированного зазора в торцовом уплотнении
1.3. Анализ исследований статических и динамических характеристик торцовых бесконтактных уплотнений
1.4. Постановка задач исследования
Глава 2. Гидродинамические характеристики тонкого слоя мало-вязкой жидкостной и газовой смазки торцового уплотнения
с учетом технологических и эксплуатационных факторов
2.1. Расчетная модель, исходные уравнения и допущения
2.2. Статические характеристики слоя смазки торцового уплотнения
2.3. Гидродинамические характеристики газового слоя с учетом отклонений геометрической формы зазора уплотнения от плоскопараллельной и конвективных сил инерции
2.3.1. Гидродинамические характеристики газового слоя с учетом волнистости уплотнительных поверхностей и конвек-
тивных сил инерции
2.3.2. Гидродинамические характеристики газового слоя с конусным зазором

2.4. Гидродинамические характеристики торцового жидкостного уплотнения с учетом сил инерции и разрыва смазочного слоя
2.5. Двухфазное течение рабочей среды в зазоре торцового уплотнения
2.6. Критическое истечение газа через уплотнительную
щель
2.7. Учет шероховатости уплотнительных поверхностей
2.8. Динамические характеристики слоя смазки торцового уплотнения
Глава 3. Элементы торцового бесконтактного уплотнения
3.1. Пара трения ТбКУ
3.1.1. Торцовые уплотнения с газостатическими камерами
3.1.1.1. ТГСУ с волнистым зазором и учетом вращения уплотнительных поверхностей
3.1.1.2. ТГСУ с конусным зазором и кольцевой камерой
3.1.1.3. ТГСУ с конусным зазором и секторными камерами
3.1.1.4. Экспериментальные исследования ТГСУ с конусным
зазором
3.1.2. ТбКУ со спиральными канавками
3.1.2.1. Методика расчета ТбКУ со спиральными канавками
3.1.2.2. Поиск оптимальной формы газодинамических камер
3.1.2.3. Гибридное торцовое уплотнение
3.1.3. РТКУ с камерами Рэлея
3.1.4. Микроканавки на уплотнительной поверхности
3.2. Дросселирующие и фильтрующие элементы
3.2.1. Дроссель в виде питающего отверстия
3.2.2. Дроссель из материала МР

3.2.3. Тросовый дроссель

3.2.4. Исследование засоряемости дросселей и фильтров из материала МР
3.3. Вторичные уплотнения
3.4. Материалы пары трения ТбКУ
Глава 4. Деформации в торцовых уплотнениях
4.1. Причины возникновения деформаций уплотнительных поверхностей
4.2. Влияние различного вида деформаций на характеристики уплотнений
4.3. Торцовое уплотнение с эластичной поверхностью
4.4. Щеточное уплотнение
4.5. Принципы и пути создания работоспособных
в условиях деформаций торцовых уплотнений
Глава 5. Динамические процессы в торцовых бесконтактных !4 уплотнениях
5.1. Динамическая модель ТбКУ
5.2. Вынужденные осевые колебания ТбКУ с использованием модели Кельвина, учет нелинейности
5.3. Вынужденные осевые колебания ТбКУ с использованием модели Зенера
5.3.1. АФЧХ и устойчивость ТбКУ
5.3.2. Оценка влияния волнистости и вращения уплотнительных поверхностей и газодинамических камер на динамические характеристики ТбКУ
5.3.3. Оптимизация динамических характеристик ТбКУ
5.4. Динамические характеристики и устойчивость высоко-перепадных ТГ0У

В работах /4,24,27,29,42,47,48/ называются причины возникновения деформаций, в основном технологического и эксплуатационного происхождения. Для их устранения применяют различные конструктивные мероприятия. Например, в ГТД фирмы "Pratt & Whitney" /42/ кольцо ТбКУ выполняется нежестким, что наряду с устойчивой газовой пленкой в щели уплотнения обеспечивает отслеживание возникающих на торце ротора вследствие его вибрации осевых и изгибных перемещений. В уплотнении двигателя JT9D-59/70, предназначенного для самолетов Боинг-747 и ДС-1040 /18/, ослабление температурных деформаций было обеспечено тепловым экранированием, охлаждением и подбором материалов.
Известно, что наиболее благоприятной формой распределения давления в зазоре уплотнения является выпуклая эпюра. Поэтому рабочую поверхность уплотнения иногда делают деформируемой, что повышает несущую способность уплотнения и способствует демпфированию колебаний, возникающих в системе. Поверхность может деформироваться из-за упругих свойств материала, от термического либо механического воздействия, от действия перепада давления /43,49,50/. В ряде случаев величину деформации можно регулировать /51/. В конструкции уплотнения компрессора ГТД (рис. 1.7) /19/ используется фиксация обоймы уплотнения 2 при помощи кольца 1, прикрепленного к полутороидальным диафрагмам 5 и работающего как газовый подшипник. Уплотнительное кольцо 4 соединено с обоймой 2 полутороидальной диафрагмой 3. С целью получения устойчивой пленки в зазоре уплотнение спроектировано так, что высокое давление находится с внешней стороны и термические деформации создают сужающийся зазор. Эта конструкция удовлетворительно работала при скорости скольжения 122 м/с, уплотняемом давлении 1,76 МПа, температуре 810 К.