Совершенствование методов и средств проектирования торцовых бесконтактных уплотнений тепловых двигателей и энергетических установок

• Автор: Виноградов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 234 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Анализ существующих подходов к проектированию

торцовых бесконтактных уплотнений

1.1. Определение области применения торцовых бесконтактных уплотнений

1.2. Принцип действия газодинамического ТЕКУ и анализ способов образования гарантированного зазора

1.3. Анализ результатов теоретических исследований

и практического применения торцовых бесконтактных уплотнений

1.4. Материалы уплотнительных колец

1.5. Особенности технологии изготовления колец, составляющих пару трения

1.6. Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. Исследование характеристик слоя газовой смазки
в газодинамическом торцовом бесконтактном уплотнении
2.1. Расчетная модель, исходные уравнения и допущения
2.2. Разработка методики расчета торцового бесконтактного уплотнения со спиральными канавками
2.3. Учет влияния критического истечения
при расчете деформаций уплотнительного кольца
2.4. Исследование работоспособности торцовых импульсных уплотнений со структурами
обратного нагнетания
Выводы
"ЛАВА 3. Исследование деформаций колец пары трения
3.1. Причины деформаций, возникающих в деталях торцовых уплотнений
3.2. Влияние деформации уплотнительных колец
на характеристики сухого торцового
бесконтактного уплотнения
3.3. Выбор формы уплотнительных колец
с учетом силовых деформаций
3.4. Исследование тепловых деформаций колец пары трения..
3.5. Поддержание требуемой формы зазора в уплотнениях
энергетических установок при малых деформациях
3.6. Разработка принципов проектирования торцовых
бесконтактных уплотнений, работоспособных
в условиях деформаций
Выводы
Г ЛАВА 4. Практическое применение результатов исследований
4.1. Разработка информационной модели
' уплотнительного узла
4.2. Разработка алгоритма проектирования
торцового бесконтактного уплотнения
4.3. Экспериментальные исследования узла сухого
бесконтактного уплотнения
4.3.1. Исследование работоспособности уплотнительного узла при малых перепадах давления на стенде
ОАО «СНТК им. Н.Д. Кузнецова»
4.3.2. Экспериментальные статические исследования узла сухого бесконтактного уплотнения, осуществленные на стенде в СГАУ
4.3.3. Экспериментальные исследования узла сухого бесконтактного уплотнения на динамическом стенде в ООО «Самаратрансгаз»
4.3.4. Оценка погрешности проведенных экспериментов
4.4. Разработанные конструкции узлов сухих уплотнений
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Уплотнительные узлы и системы обеспечения их работоспособности являются неотъемлемыми составляющими конструкции двигателей летательных аппаратов и других турбомашин. От того, насколько эффективно решены проблемы, возникающие при конструировании уплотнительного узла, зависит экономичность энергетической установки, ее КПД и надежность. Во многом качество вновь создаваемого уплотнения определяется совершенством расчетных методов, использованных при его проектировании.
В природе не существует аналогов скользящего уплотнения. Создание полной герметичности часто остается невыполнимым желанием не только из-за основополагающих физических проблем, но также вследствие требуемой экономичности решения. Разнообразие условий эксплуатации и требований к герметичности в различных отраслях машиностроения привело к созданию многочисленных уплотнительных систем, в основном на основе торцовых уплотнений. В ряде случаев уплотнительные системы насосов являются более дорогими, чем сами насосы. Не редко затраты на ремонт в сотни или тысячи раз превышают стоимость разрушенных элементов. Причинами крупных техногенных катастроф чаще всего являются аварийные отказы уплотнений. Примерами могут служить авария на АЭС Три Майл Айленд в штате Пенсильвания (США), гибель космического корабля Челленджер, аварии на нефте- и газоперекачивающих станциях, на химических и нефтеперерабатывающих производствах. Надежность и герметичность уплотнений - решающий фактор экологической безопасности, ресурсо- и энергосбережения.
С ростом давлений, температур и скоростей скольжения усложняется уровень проблем, который необходимо решить конструктору при проектировании уплотнительных узлов. Повышение экономичности авиационных ГТД связано с изменением их кинематической схемы. Одновальный ТРД уступил место двухвальным двигателям, затем появились двухконтурные двухвальные двигатели ТРДД и, наконец, трехвальные ТРДД. Усложнение кинематической схемы

Рис. 1. 14. Конструкция одинарного уплотнения фирмы «John Crane»
Рис. 1.15. Бесконтактное уплотнение фирмы «Feodor Burgmann»