Разработка и экспериментальные исследования высокоскоростных радиально-осевых конических и упорных подшипников скольжения для центробежных компрессоров

• Автор: Хайсанов, Владимир Константинович
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 166 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
АННОТАЦИЯ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ, АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ СМАЗКИ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА КОНИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

1.1. Конструкция подшипников

1.2 Современное состояние гидродинамической теории смазки

конических подшипников скольжения

1.3. Основные уравнения, описывающие неизотермическое течение смазки в конических подшипниках

1.3.1. Система координат

1.3.2 Математическая модель течения смазки в двухсторонних конических

подшипниках с клинообразующими скосами (КПКС)
1.3.3. Алгоритм расчета конических подшипников с самоустанавливающимися подушками (КПСП)
1.4. Решение задач течения смазки для конических подшипников и анализ полученных результатов
1.4.1. Метод решения гидродинамической задачи течения смазки в конических подшипниках
1.4.2. Анализ результатов решения
1.5. Выводы. Постановка задачи
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ
2.1. Описание экспериментального стенда и системы измерений
2.2. Описание испытуемых подшипников
2.3. Измерение основных параметров подшипников и контрольноизмерительная аппаратура
2.4. Оценка погрешности измерений
2.5. Программа и методика проведения испытаний конических подшипников на стенде
2.6. Анализ результатов экспериментальных исследований и сравнение с теоретическими данными
2.7. Выводы
3. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ДВУХСТОРОННИХ КОНИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ С САМОУСТАНАВЛИВАЮЩИМИСЯ ПОДУШКАМИ (КПСП) НА ЦЕНТРОБЕЖНОМ КОМПРЕССОРЕ ЦК-135/8 И УПОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ПОДВОДА СМАЗКИ И РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ ПОДУШЕК
3.1. Описание испытуемого объекта
3.2 Конструкции исследуемых подшипников
3.3. Программа и методика испытаний
3.4 Анализ результатов испытаний
3.5. Сравнительные испытания влияния способов подвода смазки на характеристики упорных подшипников скольжения
3.6. Сравнительные испытания антифрикционных материалов для подшипников скольжения
3.7. Выводы
4. РАСЧЕТ И НЕКОТОРЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ КОНИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ
4.1 Пример расчета односторонних упорных подшипников с реверсивными коническими подушками
4.2. Расчет двухсторонних опорно-упорных конических подшипников с самоустанавливающимися подушками
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

АННОТАЦИЯ
В работе приводятся обзор конструкций и анализ современного состояния гидродинамической теории смазки конических подшипников скольжения. Особое внимание уделено высокоскоростным опорам, для которых характерно неизотермическое течение смазки. Математическая модель таких подшипников состоит из уравнений Рейнольдса и энергии для смазочного слоя. Учитывается переменность теплофизических свойств смазки в зависимости от температуры.
С целью проверки адекватности разработанных математических моделей проведены обширные экспериментальные исследования радиально-осевых конических подшипников различных конструкций как на специальном стенде, так и на натурных центробежных компрессорах. Отдельно исследовано влияние способов подвода смазки и антифрикционных материалов на характеристики упорных подшипников с самоустанавливающимися подушками.
На основе проведенных исследований разработаны инженерная методика расчета и рекомендации по проектированию подшипников. Конструкция радиально-осевого двухстороннего конического подшипника с самоустанавливающимися подушками защищена патентом РФ №1480466 от 04.08.1993 (приложение 1). Патентом РФ №1434161 защищена конструкция упорного подшипника с индивидуальным подводом смазки (приложение 2).
Описывается опыт промышленного применения конических подшипников в центробежных компрессорах различного назначения.
где 1т0 = 3,36 1т<2{к - глубина проникновения "холодной волны";
у шксрср/
Ск = 11сп 2я~п9 - протяженность межподушечного канала; К0 =
'■ 11 у У|П=
Епах — ^мп » Ь0 — И о ■ Ир( .
Если полученное значение 1] отличается от значения 11, полученного на предыдущем шаге больше, чем на некоторую наперед заданную величину еь то весь расчет необходимо повторить с новым значением ^
1.4. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ТЕЧЕНИЯ СМАЗКИ ДЛЯ КОНИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ И АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Решение системы уравнений (1.3...1.6) и (1.10... 1.12), полученные даже в предположении, что передача тепла за счет теплопроводности и конвекции по толщине смазочного слоя отсутствует и все тепло уносится смазкой, весьма сложно и может быть получено только численными методами.
В данном разделе приводится решение гидродинамической задачи течения смазки в конических подшипниках методом конечных разностей [25].
Анализируются результаты расчетов, рассматривается влияние различных факторов на характеристики конических подшипников. Показано, что в диапазоне изменения осевой нагрузки для центробежных компрессоров характеристики конического подшипника с само-устанавливающимися подушками более предпочтительны, чем стандартного опорно-упорпого подшипника с самоустанавливающимися подушками.
1.4.1. Метод решения гидродинамической задачи течения смазки в конических подшипниках
Решение уравнений (1.3) и (1.4) проведено численно методом конечных разностей. В области Е (-1< £ <1, 0< ф <1) строится равномерная по каждому направлению сетка с шагом Л^=2/Ы, Лф=1/М, где N и М - число разбиений в направлении £, и ф. Значения р, X, р, К в узлах сетки обозначены ру, 1у, р^, Ьу соответственно .
Конечно-разностный аналог уравнения (1.3) имеет вид [33]
Л(1)р = (сг§ + 1)0,5[(ар= )4 +(аР^)-] + 0,5рЬр!р)ф +(Ьр9)_] = -Р (1.13)
где а = л2 (а^ +1 )^3' ехР(хО’ Ь = Ь3 ехр(у^); Р = -(а^ +1)2 • йф.
’ В дальнейшем черточки над безразмерными величинами будут опускаться.