Динамические и интегральные характеристики упорных совмещенных подшипниковых узлов гидростатического типа

• Автор: Спиридонов, Максим Викторович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 180 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ И СОКРАЩЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1. УПОРНЫЕ СОВМЕЩЕННЫЕ ПОДШИПНИКОВЫЕ УЗЛЫ КАК
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Анализ подшипниковых опор роторных машин
1.2 Обзор исследований в области совмещенных опор
1.3 Объект и структура исследования
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ УПОРНЫХ ГИДРОСТАТИЧЕСКИХ СОВМЕЩЕННЫХ ОПОР
2.1 Математическая модель расчета характеристик упорных гидростатических совмещенных опор
2.2 Математическая модель расчета упорного подшипника качения
2.3 Математическая модель расчета упорного гидростатического подшипника скольжения
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УПОРНЫХ ГИДРОСТАТИЧЕСКИХ СОВМЕЩЕННЫХ ОПОР
3.1 Несущая способность, ресурс, момент трения и расход смазочного материала
3.2 Динамические характеристики
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УПОРНЫХ ГИДРОСТАТИЧЕСКИХ СОВМЕЩЕННЫХ ОПОР
4.1 Описание экспериментального стенда
4.2 Постановка и планирование модельного эксперимента
4.3 Обработка результатов эксперимента и сравнительный анализ
5. ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УПОРНЫХ СОВМЕЩЕННЫХ

5.1 Рекомендации по проектированию упорных совмещенных опор
5.2 Программное обеспечение для расчета
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Листинг основных расчетных модулей программы
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт внедрения

Условные обозначения, индексы и сокращения
1. Сокращения:
ИИС - информационно-измерительная система;
ПК - подшипник качения;
ПС - подшипник скольжения;
УСО - упорная совмещенная опора;
NASA, USA - National Aeronautics and Space Administration (Национальное
агентство авиационной и космической промышленности, США);
SKF - машиностроительная компания, производитель подшипников, уплотнений, систем смазки и мехатроники;
3D — трехмерное изображение.
2. Кинематические параметры и координаты:
X, Y, Z- декартовы оси системы координаты;
г, ф, Z - радиальная, окружная и осевая координаты; со - угловая скорость ротора;
Vr, v'(p, vy - проекции вектора скорости потока смазочного материала; Vr, Vy, - скорости точки на поверхности цапфы.
3. Геометрические и рабочие параметры:
Rout- радиус внешней окружности;
Rin - радиус внутренней окружности;
Rout H, Rin Н- радиус внешней и внутренней окружности камер;
Rc/,- радиус средней окружности камер; d// - диаметр жиклера;
RCout~ радиус окружности внешнего конфузора;
Rcin - радиус окружности внутреннего конфузора;
Ьст— высота внутреннего конфузора;
ЪсоиГ- высота наружного конфузора;
©Н - рабочий угол одной камеры; ко- номинальный осевой зазор; к(г, ф) - функция полного осевого зазора; кр - рабочий зазор совмещенной опоры;
кр - гарантированный зазор совмещенной опоры;
км - монтажный зазор совмещенной опоры;
г - число тел качения;
гж - радиус желоба дорожки качении;
р - угол контакта тела качения с внутренним и наружным кольцом; т, Е - модуль Пуассона и модуль упругости;
Ру - кривизна поверхности /-го тела в /-ой плоскости; р - плотность; тш - масса шарика;
Я - реакция;
К - коэффициент нелинейной жесткости подшипника качения;
3 - деформация тела качения; п - частота вращения вала;
- ресурс;
Ух - угол между плоскостью подпятника и плоскостью торца вала в плос кости ф = 0;
у г — угол между плоскостью подпятника и плоскостью торца вала в плос кости ф = п/2] время;
/0 - характерное время, равное периоду одного оборота;
А г, Аф и А/ - шаги размерной и временной сеток.

ла при монтажном зазоре, т.е. когда деформация тел качения отсутствует, тела качения ПК находятся в контакте с внешним кольцом ПК.
Основные допущения математической модели УСО соответствуют допущениям принятых для математических моделей расчета ее элементов, приведенные в следующих разделах работы. Дополнительными допущениями для УСО являются:
• геометрия рассматриваемых подшипников является идеальной;
• значения рабочего зазора УСО всегда больше значений гарантированного зазора;
• смазка подшипника качения осуществляется в условиях масляной ванны.
Как уже говорилось ранее, решение математической модели подшипника предполагает совместное решение задач по нахождению реакций подшипника качения и скольжения при текущих рабочих параметрах опоры. Ввиду того, что в составе УСО реакции ПС и ПК в первую очередь напрямую зависят от рабочего зазора опоры, расчет УСО физически сводится к поиску такого значения рабочего зазора кр, при котором сумма реакций подшипника качения и скольжения равна внешней силе 11пк + Япс = /ф .
Для решения данной задачи в работе использовался алгоритм, схема которого представлена на рисунке 2.4. Сущность данного метода заключается в нахождении нуля функции /(Япк + Япс - Р2). Процесс работы алгоритма можно разбить на несколько этапов.
Этап 1. Нахождение двух значений искомой величины Ъ, при которых функция /(Япк + Япс - /ф) будет иметь противоположные знаки. Стартом является произвольная точка г0, которой соответствует значение функции /0 < 0, далее, пользуясь шагом с1/,, определяем точку 2, и значение функции Д, которое также меньше 0. Откладывая значения шага сГ2 от 7,0 в обратном направлении, находим точку 7г, для которой /2 > 0. Значения функции с