Разработка метода исследования динамики роторов в подшипниках скольжения на основе теории мощностных графов связей

• Автор: Жидков, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 180 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Условные обозначения, индексы и сокращения
Введение
1. Ротор на подшипниках скольжения как объект исследования
1.1 Конструкции и условия работы роторных систем
1.2 Анализ опубликованных работ и методов исследования динамики системы «ротор - подшипники скольжения»
1.3 Характеристики объекта, задачи и программа исследований
2. Расчет динамических характеристик роторных систем на подшипниках скольжения
2.1 Положения теории мощностных графов связей, используемые при исследовании динамики роторов
2.2 Расчет динамических коэффициентов и гидродинамических реакций смазочного слоя
2.3 Анализ динамических характеристик роторов с использованием метода мощностных графов связей
2.4 Расчет амплитудно-частотных характеристик роторов методом прямого интегрирования уравнений движения
3 Экспериментальные исследования динамических характеристик системы "ротор - подшипники скольжения "
3.1 Постановка задач и планирование эксперимента
3.2 Экспериментальный стенд и методика проведения опытов
3.3 Сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований
4. Комплекс программных средств и рекомендации по использованию МЕТОДА МОЩНОСТНЫХ ГРАФОВ СВЯЗЕЙ
4.1 Программа расчета динамических характеристик роторных систем на основе метода мощностных графов связей
4.2 Программа расчета колебаний роторов методом траекторий
4.3 Рекомендации по использованию метода мощностных графов связей при проектировании роторных систем на подшипниках скольжения
Заключение
Список ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Приложения
Приложение А. Акты внедрения и свидетельства о регистрации программ для ЭВМ
Приложение Б. Фрагменты пользовательского интерфейса программы расчета динамических характеристик роторных систем на основе метода мощностных графов связей
Приложение В. Фрагменты пользовательского интерфейса программы расчета колебаний роторов методом траекторий

Условные обозначения, индексы и сокращения
1. Кинематические параметры и координаты:
ей (р - эксцентриситет и угол положения центра цапфы относительно оси подшипников;
X, Г, Z- декартовы координаты центра цапфы;
х, у, г - окружная, радиальная и осевая координаты по опорной поверхности подшипника; координаты в поперечном сечении вала;
I// - угловая координата в окружном направлении;
I - время;
t0 - характерное время, равное периоду одного оборота;
ух , уу > - проекции вектора скорости потока смазочного материала;
и, V- скорости точек поверхности цапфы;
А - дисбаланс ротора (смещение центра масс); а) и п- угловая скорость и частота вращения ротора;
О - угловая скорость прецессии ротора;
Ах , Аг и - шаги размерной и временной сеток;
М и N - число узлов размерной сетки в направлениях х и г.
2. Геометрические и рабочие параметры элементов роторной системы:
В0 - диаметр опорной поверхности подшипника в среднем сечении;
X - длина опорной поверхности подшипника;
,9 - угол конусности опорной поверхности подшипника; г/ - угол перекоса оси ротора относительно оси подшипника;
Ос, О - соответственно, проекции угла перекоса оси ротора относительно оси подшипника на плоскости Х02 и У02;
Ас, &к ~ Длина и ширина питающей камеры;
ЛН,1Н - диаметр и длина жиклёра;

В работах [82 - 85] исследуются возможности разрыва несжимаемой масляной пленки вследствие понижения давления в слое смазки ниже критической величины в условиях динамического нагружения опор скольжения. Рассматривается существование в пределах зазора зон с жидкой и газовой фазами, между которыми существует четкая граница раздела. В результате расчетов получают поля давления и силы, возникающие в кавитирующем подшипнике скольжения и используемые для анализа динамики роторных систем. Решается уравнение Рейнольдса путем численного интегрирования. Для этого используется алгоритм Элрода, учитывающий закон сохранения массы в расчетной области. Минусом метода является невозможность решения задач, в которых рассматриваются вскипание и двухфазное состояние смазочного материала.
Теория двухфазной смазки включает в себя две ветви:
1) Изучается двухфазная смазка, полученная смешиванием двух компонентов с разными физическими и химическими свойствами, что ведет к образованию микрополярной (смесь жидкой и твердой фаз) [86, 87] или газожидкостной (смесь газа и жидкости) [88, 89] смазки.
2) Исследуется кипящая смазка, полученная закипанием или кавитацией (холодное кипение) поданной в зазор подшипника однофазной смазочной среды в результате соответственно повышения температуры или понижения давления. Получается парожидкостная среда, обладающая разными физическими, но одинаковыми химическими свойствами. Такая среда характерна при использовании для смазки подшипников скольжения низкокипящих и криогенных жидкостей, горячей воды или при динамическом нагружении подшипников.
В работах [90, 91] рассмотрены теоретические аспекты моделирования динамики жесткого ротора на подшипники скольжения с микрополярной смазкой, где доказано, что уменьшение амплитуды колебаний шипа неуравновешенного ротора происходит при использовании двухфазных смазок со взвешенными твердыми частицами. При использовании газожидкостной смазки с высоким содержанием газовой смазки наблюдается обратный эффект. При снижении жесткости смазочного слоя происходит увеличение размеров орбит