автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Разработка метода теплового расчета опор скольжения сателлитов редукторов ТВД

CAIÍAFCKICÍI ГОСУЛАРСТБЕНЕИ АЭРОКОСЖЧЕСКШЗ ШШЕРС'ПЕТ гглэнп Е:-:але!Ека С.П.КОРОЛЕВА

На прззах рзкоппсз

САВКА "атпонэлла Яно~ое~з

РАЗРАБОТКА ÏSTOHà ТИПОВОГО РАСЧЁТА ОПОР (ЖОЛЬЗШШ СДТЕШШТОВ РЕДШШВ ТВД

специальность 05.СТ.05 - тепловое двпгагэл! лэтателынг:

ашпрзтоз

ШГ0РЕ22РАТ

дпсозрташш на созснанЕэ ученой сгехэкл ксндзщатэ твхеечэскех Езук

Ca'.œpa 1933

Рссогс кшашзпа ца кс£одрз "Осзззз яахструЕравгязя кг^пг" Самарского Государственного еэрокосгочэсглго ун2Е0рсэ:етз

Научный руКОВОДЕТбЛЬ-

дс:-;тср теазсгееолЕх наук, нрсфзссор Чзгодоэз Л.Е.

ОфициальЕие оппонент и:

доктор тешгчэишх наук, профэссор Белоусов А.И. каддадат гэхЕггескЕх паук Дэнгсаз А.А.

Вадуцее предпрпатпе-гаш (г.се^ра)

8кш=а соснхггсл " (¿'НЗНЛ ^с^з Е ^ Ч2С на з§сэд2гЕХ сшцэшазазшзного соезхэ д c53.st.01 цра Саиарскол Рссударотг-агдтои езрсзоссзчзспсы уЕхзрсзгате е:эе:: екадзг^ка О.П.Корохэга'

Ацрзс увЕкзрспхэтв: 443335, Ссг^ра, ^аспагскоз пасса, 34

С Д2ссор1ЕЦЕв2 козво оаэщкаЕТъея в СзЗлиогвЕв Са^арсхгаго аеракосгягавского унгЕзрсятэта

¿вторафэрзт рЕЗОСЛЕЗ "ЛЗ " 1593 г.

. сзкрзтарь спацсовзта

К.Х.Н., даент ■ -- -/л ВЛ.ЙЗЕСГЗ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. О днем пз тягелонагругенных узлов рэдуктора турбовинтового двигателя являются опоры сателлитов, работа которых характеризуется большими радиальными и окружными. усилиями вследствие больших передаваемых редуктором мощностей в зацеплении. Применение современных материалов и новых видов зацеплений зубчатых колес позволило уменьшить радиальные габариты зубчатых передач. При этом опоры качения малого диаметра не обеспечивают необходимого ресурса, поэтому в современном авиадвигателестроении при разработке высокоскоростных редукторов ТЦД целесообразно рассмотреть вопрос о замене опор качения на опоры скольжения с целью повышения долговечности этого узла трения.

Цель работы - разработка метода расчета опор скольгэния сателлитов редукторов ТЕД, работавших в условиях больших нагрузок и высоких скоростей вращения. ; .

Методика исследования включает: 1 )анашз математических моделей, конструкций и методов расчета гидродинамических опор скольаз-ния; 2 разработку модели, учитывающей процессы гидродинамики, теплообмена и деформаций в контакте; 3)теоретический анализ работоспособности опор сателлитных костерен; ^экспериментальное исследование подшипников скольггзния сателлитов редукторов ТВД. При реявши перечисленных задач используются метода: .численного анализа, математической физики, оптимизации. Программное обеспечение разработано для' ЭК\Г Е0-1045 и персональных компьютеров тгага 1Ш PC ХГ/ДТ.

Автор задгшает следушив научный положения:

1. Математическую модель, ошсыващув процессы гидродинамики, теплообмена и деформаций в контакте скольжения. ■.

2. Методику расчета трзботехнических параметров тягэлонагру-еэнеых высокоскоростных опор скольсзния с произвольной геометрией вкладыша, представленную моделями кругового, и эллиптического вкла-дстей.

3. Методику оптимизация зазоре подшипника для обеспечения рзгима гадкостного трзння а углэнкпзния рабочей температуры в контакте.

'4. Методику и результата ¡экспериментального .исследования работоспособности опор скольгения сатвллптнах пэстэрен. .

Научная новизна. В диссертации получено теоретическое рекеЕие задачи определения гидродинамического давления,' тешцшя смззочзой

пленки ч Tsissparypsoro поля поданпнпла с произвольно;: геометрией вкладам с учетом Kais таплопэравоса в окружном направлении (конвекции ), гак и теплообмена .сказочного слоя с поверхностями трения (кондукцзи). Закон распрэделенйя температуры по толике смазки принят в езда полнес:^ 4 степени, а тепловой источник икает форму параболы, распрэделэнной в зоне гидродинамического трения.

Впервна разработана методика оптимизации радиального зазора подшшника для получения наибольпея толдины смазэчнзЗ пленки и обеспечения рэснма гпдкостиого трения.

Новая методика расчета позволяет определять все трнботешл-ческие параметры опоры с уч2тоы как упругой деформации обода сателлита под действием изгиба, растяжения и сдвига,- так и деформации податливого вкладааа под действием зскра гидродинамических давлений, а таккэ изменения зазора вследствие теплового расширения, вала и вкладааа.

Практическая ценность. Разработанная методика расчета под-впшншсов скольжения позЕолязт определять всэ трпботехЕИЧЭсяшв параметры сателлитных спор на стадии проектирования редуктора ТВД.

Реалпзацг-тя работа на практике. Разработанная г^етодика расчета использозаза при проектировании опор скольжения сателлитов редукторов ТВД изделий К4, КВ в ННО "Труд".

Апробация работа. Подученные результаты докладывались л об-суздзлись на 11 научно-технических конференциях и семинарах, в том числе: 4 научно-технической конференции колодах учеинх и специалистов Куйбышевского авиационного'института (КуЗбыгзев, 1986); IV и V Всесоюзных конференциях "Контекстная гидродинамика" (Куйбышев, 1986 и 1991); ВсесоззноЗ научно-тзжвдческоЗ конференции "Современные проблемы триботехнологии" (Николаев, 1938); Есесо£знс2 научно-технической конференции "Обеспечение надежности узлов трения" (Ворошиловград, 1983); областная научно-технической конференции "Повышение долговечности и качества подлнпниковнх узлов" (Пермь, 1939); XII Всесоюзной научно-технической.конференции "Конструкционная прочность двигателей" (Куй&шев, 1S90); II Есесохзнс2 конференции "Нелинейные колебания механических систем" (Горький, 1990); Семи-наре-школэ "Триболог-€йв с международном участием (Ростое, 1990); I Всесоюзной школе-ксЕфэрзнции "Математическое моделирование в машиностроении" (КуйОшев, 1990); Сешнаре-сматрэ "Гриболог-йГ с мзядународньш участием (Ростов, 1991).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 статьи, 13 те-

о тяпг\т> imvnam"m

« IHUMU ■

Структура и объем работа. Диссертация состоит ез бводзнея, 4 глаз и заключения. Работа изложена на 163 страницах машинописного текста, содержат 37 рисунков и 12 таблиц. Библиография вкигсает 117 яанкэвозенс:.

OCKOEHOS СОДЕЕШЬ РАБОТЫ ■

Во введешь: обоснована актуальность к сформулирована цель исследования.

В главе 1 выявлены особенности п условия работы опор сател-литных шестерен редукторов ТВД. Прз установке подакпнякоз сколь-кения в опоры сателлитов возникает isasec-гво проблем, основные! ез которые являются оледущта.

' Имеет.кэсто неравномерность нагрузки кззду шестернжз. Неточности изготовления и установки деталей приводят к перекосам осей ж пэстэрен. Эта проблема рэаается прЁквнешем эластичных неталлофторопластовых подапняков" шя установкой нкладшззй подшипника на податливый слой гз юталлорезпш.

Слоеной проблемой является обеспечение шсокой нзсзпцзй способности подаишшюз при кзвгкальшЕ габаритах и озтршгеепгогл расхода смазки. Под действгеи больсой радавльЕой нагрузка (до 40 кН) рвзвиваэдаяся сказочная плевка кядвт г.:злую толгщну (порядка 20 ККМ). В этк2: условиях KQE0T возникнуть нрокочноэ касепз. Для его устранения производится-профзлцровгшга образуема вкладшза.

Ексокая скорозгь сколыгзвия (до 60 Wo) врнЕодзт в большому . тешовзделэнвю в контакта. Тешэрагура сказка и повэрхЕостей трети достигает 100...120°0* Это язлаетоя лрняшоа укзньЕзнга вяз- . кости сказки л снякэеия 1гэсуг.зй способности. с другой сторона, высокая скорость вразэиня является фзкгорои, способ.ртвупцим образованию устойчивой сказочной шяегог. Поэтоку исследование работо- 0 способности высокоскоростных опор прл еезкоЗ вязкости является педэтительно актуальным.

Определенные трудности возникает; е.организацией шдеодз гавз-ш в подшит. Ош связана с евшзезеяем направления действующей Еа годпшнше нагрузки, гсоторая представляет собой рэзудьтируиот усялий в зацеплении зубчатых колэс п цзЕтробззнг- сил. Эта усилия изменяются непропорцйшзльно пкдаиешэ скоростей вращения. Кроне того, при определенных соотношениях моментов шзрют ¡гасс винтов а ротора при остановке происходи "перекладка" ycamS в зацепления! и pssKos изменение направления действугпзЗ Hsrpjsia. Прз ss-

достаточной смазке в паряодо пуска и останова не обеспечивается гидродинамический режим трения. Это приводит к резкому увеличению температуры в подшипнике и является основной причиной изнашивания. Устранение зтого явления обеспечивается подбором износостойких материалов и покрытий для изготовления вкладышей..

Далее в главе 1 анализируются существующие работы по теоретическому и экспериментальному исследованию опор скольжения, работающих в условиях больших нагрузок и скоростей вращения. В работах ЮЛ.Белоброва, А.Л.Филипенкова, в также в разработках СГАУ исследованы вопросы использования подшипников скольжения в качестве опор сателлитов редукторов ТВД. При высоких скоростях скольжония такие опоры обладают необходимой несущей способностью, работая в реюше вддкостного трения, практически не изнашиваются, обладают пониженной го сравнения с подшипниками качения внброактишостью.

На основе работ классического периода развития гидродинада-ческоа теории смазки, а такге современных исследований Ницуи, Тон-несена, Чодэри, Феррона, Д.С.Коднира, Ы.В.Коровчинского, В.А.Максимова, Сшта, Тети, Дау п др. установлено, что наибольшее влияние на тепловое состояние подшипника оказывают скорость вращения вала, вязкость смазки г зазор. Обоснованы допущения о ламинарном характере течения смазки, о ее восгимаекости, о зачейе пространственного течения смазка плоским в условиях работы, характерных для сателлитов редукторов ТВД. Исследовано влияние геометрии вкладыша на триботехническиз параметры и устойчивость подшипника. В работах АОдул-Вахеда, Николаса, Букера, Аккока сделан вывод о том, что при переменном характере нагрухзЕПя подшипник с едлиптаческой втулкой более устойчивый.

В результате шашза экспериментов по определению температур! в высокоскоростных тягелонагруганных подшипниках установлено, что максимум температуры располагается ве на выходе из контакта, как ато имеет место в лепсонагругеншх опорах с относительно толстой смазочной пленкой, а в средней его части. Теоретическое обоснование этого факта кошо подучить лишь решая уравнение теплового баланса с учетом кондуктпвного члена.

Сделан вывод о том, что основными причинам неправильного • определения температуры в контакте ш минимальной толщины смазочной пленки (двух основных критериев работаспосбности подшипника) являхяся: _

-ЕзотершчещщЁ подход при расчете рабочей температуры кон-

т

такта;

-превебрегение ксняуктивякм тешюотводом из смазки в поЕврх-постн вала и Екладыша;

-неадекватные модели вязкости смазки;

-Еэучет температурных деформаций поверхностей трения;

-допущение о параболическом распределении температуры поперек смазочного слоя.

Проведен анализ методов расчета рабочих характеристик опор скольезния. Наиболее простыми являются аналитический, трэбуЕЕрй грубого допущения о постоянстве вязкости смазки, а такзэ эмпирический, заключающийся в рзсчете эффективной температуры путем оценки потерь моггости с помощью изотермической теорнз.. Однако ак-стремальные условия работы в опорах сателлитов ТЕД (большие нагрузки, высокие скорости вращения) и высокие требования к надежности требуют более точных методов расчета. Ызтод конечных разностей широко используется для теплового расчета шдаошкоз, однако применение его вызывает затруднения при больших ' градиентах давлений-вследствие сильной нелинейности уравнения энергии..

Сделанный анализ современного состояния,рассматриваемых вопросов и тенденций: их развития позволил сформулировать основные

задачи иееледовезня: '' ;:'.. /у- '' ••. * V

■ 1. Разработать математическую модель, ошснвещую гидролиза-' ютзские, тепловые и деформационные процессы в тяхэлонагругзЕЕЫх гисокоскоростных опорах скольнеша. .'. . ' '■-"- - .

2. Получить теоретическое решение пеззотщничзскоЗ коитактво-гядродиншгичэской задачи,.возводящее'определить поле давлений, ' ■ температур и т^лгну смазочной пяешсн в'.,11одашшгкэ''сяйольЕ9НЕя.

3. На основе шдучезного-теоретщеского:*рзшеЕЕя -разработать ■ .. мзтодкну расчета тягллонагруЕэнны£: Еййохйскороотшгх опор скольнэ-

вкя редуктороЕ ТЭД.; . ' ч V" •■ .ч-;> V;'.-' ' .•/ ,•; •.

Л. Провести.эксперЕлеяталкгге.Есследавайия сателлитшх-под- '. . штосов скольжения с-разлишая жоасзрукцнями вкладышей в, широком диапазоне радиальных/нагрузок*, скоростей- врецэши,_ рабочих' темпе- ' ратур и зазороз. ^;

. -■„ 5. Сравнить результаты 'терргтйчесетго-'й' экспериментального исследования опор сколыжеия'Я сделать- выводке ;возмонности лриш-нения таких опор в -сателлитах '.редукторов ЛЕД." . ..

В главе' 2 одиенвзвтсяшдздь-'яг ивтадика ■ растата- тяаялонагст- ' • ненных. высокоскоростных.«пор• скольгвшя.'сатёллитвЕхшестерен. •'

Математическая. кодаль задачи Еклетает в-себя уравнения деи- '

:эеия сплошай сишаэмо2 среды, уравнение неразрывности сказочного слоя, уравнение теплового баланса, закон Ньютона (связь кзвду касателы-саш напряиенияш и градиентами скорости в смазке), уравнение деформаций, условие равновесия вала во вкладызе и граничные условия для давления и скорости течения смазки. Эти уравнения полностью описывают гидродинамические, тепловые к деформационные процессы в контакте скольжения.

При решении задачи обосновывается и принимаются слздукцие допущения: пренебрагается инерционными и массовыми салаки, точением смазки в осевом направлении, изменением давления в радиальном направлении, .влиянием второй (объемной) вязкости сказки. Смазка считается насзимаекой ньютоновской жидкостью с постоянным;! теплофизн-Ч9СКИМИ свойствами. Используется гипотеза Винклера о пропорциональности кезду деформациями поверхностей трения и соотЕвтствуюци-ш величина?,¡и давлений. После принятия этих упроаащнх предположения математическая модель принимает следугциа еид: -уравнение Рейнольдса

1 dfc 0 йх\

г ш = of ^ Sy • О)

-уравнение теплового баланса

и й А е2Т ц Си г

? За" = рс^ ^г + рГ * ~3у * ' ^

-уравнение деформаций

е,

tejir (1 -соза)+hcl cosa+ 1;0> - (3}

-условна равновасия вала во вкладыхе ао ао

J rjc0slnoda|2 + |b J rk0cosada|2 = F^, (4)

ai а1 -граничные условия

dJc

*о<ао)=ко(а1)=0: ш2 (ao)=0- (5)

Зависимость вязкости смазки от давления и температуры опреде-

(з -а„?)1г

b (6)

В уравнениях (1)-(б): а-округная координата; aQ.а^-координата начала а конца области трения; у-коордпната вдоль линии центров; г-радкус вала; ф=(Н(а)-г)/г - относительный зазор; R (а)-функция, онисывзЕяая геометрию вкладыша; L-осэвая длина подшипника; ? -радиальная нагрузка; о -толщина упругого слоя вкладыша; Е-приведен-ны.1 модуль упругости; к -гидродинамическое давление; h-толщина ■ смазочного слоя; h -толщина смазочного слоя до деформации; Т-тек-пература; u-скорость течения смазки в округлом направлении; ц.у, р.с^д-соотЕетстЕенно динамическая вязкость, температурный ког££з-циент, плотность, удельная теплоемкость и теплопроводность смазка.

Закон распределения температуры поперек смазочного слоя принят в виде полинома 4 степени. Температура на поверхности вала определяется с использованием теор:ет расчета мгновенных тешератур на скользящем контакте, разработанной Блоке:.;. Прп этом дяссппатпз-еый источник тепла шутря смазочного слоя имеет вид квадратичной параболы, распределенной по площадке контакта. Tai: кс:с вклада подшипника прэдетазляот собой комбинации нескольких слоев различной теплопроводности, его температурное поле определяется тоорззй теплопроводностл через гягогослоЗнув цзлпцдпзческуи стопку.

После преобразований п перехода к безразмерным парг?лзтрам

Z-^l/Ш^, К= -¿¿2- , Н= — , тТ„. 7?„. 7-,. 7*-. yt

2h„ 6ti „U 2r hn Q b 2 з

О аЪ о

система уравнений (1 )-(3) пргмет епд

dk йСуТ ) d(7T )

p£(it,H,7Ta,7Tb.rrm, ж . -щ*-. -ОТ3 >=°' 1=1-а-

В результате ее решения определяется распределение гид-родина*,отческого давления, толщины смазочной плепкн п температурное поле подшипника. В уравнениях (7); Т -температура поверхности вала; Т -температура поверхности вкладаша; Тш-текпература средней части смазочной пленки; ^,Г2,Г3 -коэффициенты в принятом законе распределения тешературы смазки в радиальном направлении.

На основании полученного теоретического решения разработана методика расчета подшипника скольгэния (рис.1), позволяющая опрэ-

Рис. I

A,p¡m

ЯРО

tea

Г к

/ \

I \

S. <г 4

"4 ^ с

т 4,-Фаь

Р::с.2

Рпс.З

¿y ra? яо

Рис. 4 "

SÍ

r,v

so

7

¿¿¿sf/ni]

¡S3

-¿¡? -M O -4Û y./vxff

Рис.5

V

Л> rao Рис.6

ÀJ

r,f

TT

ca

&

«M

ft

делить вез эго трибатдгнпческне параметры. Методика предусматрпна-ет расчет температурной компенсации зазора з результате теплового ресзирекия зала и Екладыза, а такте процедуру оптимизации диаметрального зазора подшипника (рис.2), которая заключается в отыскании ф lCarg max h (ф).

TCpt ° ф TL

Для реализации этого алгоритма разработана программа для ЗЕМ. ЕС-1045 в системе виртуальных казян. а такте для персональных компьютеров типа IBS PC KT/AT. Использование разработанной программы для автоматизации расчетов при проектировании подшпх-ников сколыюкия сателлитных сестерен редукторов ТВД позволяет с малыми затратами памяти к машинного времени определять все триботехническив параметры опор.

Приводятся результаты расчета по это® методике подшшзяа с радиусом вала 40,8 мм. осевой длиной 55 км, частотой врацзния J3400 об/мин, радиальной нагрузкой 35670 Н, диаметральным зазором 0,2 мм, объемной температурой поверхностей трения 70°С, при смазка маслом ИПМ-10 с температурой подачи 4б°С к давлением подачи 0,13 ?.-Л1а. Вкладыш подлинника представляет собой комбинации титановой втулки толщиной 3 км, слоя !.iP толсиеой 3,5 т п слоя фторопласта толщиной 0,5 мм.

На рис.3 показано распределение давления (кривая 1), тодаш смазочного слоя (2), температуры поверхности вала (3), температуры поверхности вкладыгз (4) и температура в средней части смазочной пленки (5) вдоль зоны контакта в круговом подгипЕике. Здесь . сц - угол, отсчитываекнй от линии действия нагрузки. Рост температуры сказки нз входном участка обусловлен как нагревом от более горячих поверхностей, так я трением слоев смазки вследствие возвратных течений. Расчет поля скоростей сказочного слоя показал наличие зона обратных течений з началз области трения, при этом скорость обратного течения смазки достигает 15,43 от скорости вращения вала. В средней части контакта (в зоне больших давлений) пре-оОлздагщув роль играет диссипативвнй нагрев смазки и конвективный отвод тепла вследствие больиой скорости скольжения. В конце области -трения температура смазка несколько уменьшается за счет кон-духтавного теплоотзода в поверхности. На выходе имеется малая зона отрицательных давлений (до -20 кПа), что связано с кавитацией. Поверхность вала нагревается незначительно (на 1,5°С) вследствие большой скорости вращения. Существенный нагрев поверхности вкла-5Н23 (нз 33°С) объясняется малой теплопроводностью упругого покры-

ткя. Тепловое расппрев-.з вала составило 4-9 мхм, Екладлза - 8 км. Таким образом, при рабочем згзорз 0,2 та кснтагный зазор долгая составлять 0,257 мм. Минимальная толщина смазочной пленки, рассчитанная по приведенной методике, составила 27,25 ш, при этом изотермический расчет дает погрешость порядка 602 (рис.4). Здесь 1,2-давлениз и толщина пленки при изотермическом расчете, 3,4 -при нэизотермлческом. На рис.5 показано распределение температуры поперек смазочной пленки для 5 различных радиальных сечений: 1^= 102 град, 2-0^=122 град, 3-^=157 град, 4-ав=207 град, 5-0^=290 град. Разность температур поверхностей вала к вкладыша вдоль зоны контакта, а такке различное соотношение конвективного и ксндуктив-ного теплопотокоЕ обусловило различные фор:,а температурных кривых в радиальном направлении. Существенный нагрев неметаллического вкладыша вызывает необходимость применения моделей с несимметричным распределением температуры поперек пленки, что и было реализовано е разработанной методике.

Далее ео 2 глава приводятся характерные формы ободоз сателлн-та, рассчитанные с учетом податливости обода от изгиба, растления и сдвига, для различных радиальных зазоров. На рис.б приведены характеристики эллиптического подшипника с отношением большой и малой полуосей эллипса, характеризующего геометрию вкладыша, равным 1,002 (1-к„, 2-11, 3-Т , 4-3? ). Меньшая протяженность зоны гидродг-

О о и

намического трения, а следовательно, и меньшее время нахоздевия смазки в контакте наряду с большей толщиной смазочной пленки, обеспечивает менее напряженный температурный рекзл.

Разработанная модель теплового состояния позволила количественно и качественно оценить процессы выделения и отвода тепла в контакта- скольжения.

В 3 главе описаны эксперименты по определенна рабочих параметров подшипников скольеэния сателлитов редукторов ТБД. Проведено сравнение теоретических данных, полученных по разработанной во 2 главе методике, с результатами экспериментов, а такпе с теоретическими и экспериментальными данными других авторов.

Испытания подшипников проводились в ШО "Труд" на установке, схема которой приведена на рис. 7. Головка 1 испытуемого подшипника 2 расположено консольно на валу, который приводится во вращение электродвигателем 3. Число оборотов-двигателя увеличивается мультипликатором 4. Смазка в подшипник поступает из маслобака 5 при помощи нагнетащего Еасоса 6 через фильтр 7. Вентили дистанционного управления 8 к 9 позвол.. регулировать подачу смазки, расход

т

ç А

Ж

-ó" ©

GÉQ ¡T

S5U

J \£

Pzc.S

r

/V

Pzc.7

в so roo /л? ля? ¿^ä <*e,?pa¿ Рис.9

АЯГ

/i?

Л7

SU

i

1 / 7

/ 1

_Le

#1 i

1 1/ г Ы

f

tpaff

Рис.II

которой определяется датчиком 10. Радиальная нагрузка па испытуемый подшипник имитируется давлением, создаваемым в пщроцилиндрз 11 при помощи воздушного редуктора 12. Испытания проводились для двух типов подшипников при радиальных нагрузках до 37300 Н, скоростях вращения до 13400 об/инн, диаметральных зазорал от 0,18 до 0,50 мл при смазке маслом КПМ-10 с температурой подачи до ЬЗ°С. Подшипник й1 представляет собой комбинации стальной или титебоеоГ. втулки толщиной 3 лга, материала А£Р толщиной 3.. .3,5 мм и слоя фторопласта толщиной 0,5.. .1 мм. Лодшшнгк /й состоит из стальной втулки толгагай 6 мм, слоя спеченной бронзы толщиной 0,85 юл, покрытого слоем фторопласта с дисульфидом молибдена толщиной 0,1 км. Конструкция вкладыша подашника изображена на рлс.8. Здесь 1-корпус поддазЕяка, 2-фторопл.аст, 3-ЧР, 4-изолирующая гильза, 5-маслоподазЕфе отверстие, б-маслоподводаяй карман. В эксперименте* 'замерялась температура, смазки на входе и выходе из подшипника, расход смазки и температура нарушай понерхЕостн втулки е окруиногс направлении па торце:,и

Математическая обработка экспериментальных даншх показала, что при 5 повторных измерениях с вероятностью 952 доверительны? интервал в несколько раз меньше систематической ошибки. Это означает, что общая погрешность эксперимента определяется в основном систематической ошибкой, а случайная погрешность оказывает весьма малое влияние, что свидетельствует о достоверности результатов.-

На рис.9 приведено теоретическое, и экспериментальное.распределение температуры наружной поверхности втулки подшипника й1 при ¿=0,19 мм, N=12525 об/глин, £^=2648,4 кгс. На рис.10 приведены теоретические и экспериментальные зависимости максимальной температуры наружной поверхности Екладыша (кривая 1 их), температуры смазки иа Енходе из подшипника (кривая 2 и о) и расхода смазки (кривая Зла) от числа Воммерфельда, соответствующего -определенному регаму работы, для подшипника .

Получено хорошее соответствие теоретических и экспериментальных данных. Максимальная погрешность в определении температуры смазки на выходе составила 24%, температуры наружной поверхности • етулки - 23%.

- Выло проведено сравнение теоретических- и экспериментальных результатов исследования спор скольжения, проведенных рядом авто-роь (Мицуи, Хори, Танан'а; Гетин; Феррон, Френ, Бонкомпвн), с результатами, полученными по ггг,работанной методике. На рис. 11 по-

иппотзп попгтапоттлигт Т-ПЧТТО ' , тI по ТТП-П пг*т"ттглпттг та

уяном направлении и по толщине втулки в радиальном направлении, десь кривая 1 - теория Тетина; о - эксперимент Гетина; кривая 2 -'теория, разработанная е главе 2; с^ - угол, отсчитываемый от начала смазочной пленки в окружном направлении. Имеет место удовлетворительное согласование теоретических результатов, полученных по разработанной методике, с экспериментами Гетина, особенно в выходной части контакта, где Гетину не удалось получить теоретическое решение.

Сравнение теоретических и экспериментальных результатов исследования подшипников показало, что предлогенная методика расчета тяяелонагрухзнных высокоскоростных опор скольжения достаточно достоверно описывает гидродинамические и тепловые процессы, протекающие в них.

В главэ 4 даны рекомендации по расчету и проектировании опор жольгения сателлитов редукторов ТВД. Задача обеспечения высокой зесущей способности решается главным образом подбором оптимальных значений диаметрального зазора (рис.2). Отклонение от оптимума в область больших зазоров приводит к падении минимальной толщины смазочного слоя в 3...5 раз и переходу в состояние граничного тре-1ия, а уменьшение зазора по сравнения с оптимальным монет привести с исчезновении смазочной пленки и заклинивании подшипника.

Далее в 4 глава рассмотрены особенности применения податли-зых вкладышей в подшипниках скольгения сателлитннх шестерен редуктора. Использование таких вкладашей позволяет скомпенсировать погрешности изготовления и обеспечивает выравнивание нагрузки между■ зестернями и подшипниками. Проведен сравнительный анализ работо-ятособности опор скольгеная с различными типами вкладышей. Теоретические и экспериментальные результаты показали, что лучшуп ра-кэ то способность имеет бронзовый подшипник с напылением из фторопласта. Это объясняется менее напряженным температурным режимом ¡следствие малой толщины упругого покрытия и, следовательно, луч-:его отвода тепла из зоны контакта.

' Высокая тешература в подшипнике приводит к значительным ■валовым деформациям вала г вкладыша, что является причиной умень-:ения зазора п мо=ет привести к- заклиниванив. Цроведэнныв по раз-¡аботанной методике расчета показала, что относительное уменьшение взора при разогреве поверхностей трения составляет 15...302. Потому при проектировании подшипников скольгения сателлитных шесте-ян с упругими вкладышами необходимо предусматривать температурную омпвЕсацшэ зазора, а такгэ компенсация вследствие иэстабильности

физико-механических и тешгафизических свойств упругого'покрытия. С изменением размероз деталей подпшпникового узла связано изменение посадочных Еатягов. Приводятся рекомендации по выбору посадок.

По результатам работы могло сделать слэдутаие выводы:

1. 3 условиях больших нагрузок и высоких скоростей вращения, характерных для современных редукторов ТВД, к тенденции к уменьшению массы и радиальных габаритов редуктора, применение годшшников качения в качестве опор сателлитных шестерен нэ позволяет получить требуемую долговечность подшипникового узла. Поэтому представляется целесообразным рассмотреть вопрос об использовании подлинников скольжения в качестве'сателлитных опор.

2. Выявлены особенности работы подшшников скольевния сателлитных шестерен редуктора ТВД. Условия работы этих подшипников характеризуются:

- караЕнокерностьл нагрузки кезду Еестерня;л1;

- перекосами осей и еостерев вслэдстеиэ неточности изготовления и установки деталей;

- значительным тепловндэлэвивы в условиях больших нагрузок и высоких скоростей врацанпя;

- деформацией обода сателлита под действием изгиба, растяжения и сдвига при работе редуктора, а тзюэ деформацией податливого вкладыша под действием'гидродинамического давления;

- температурными деформациями зазора вследствие теплового расширения и нестабильности физико-механических и теплофизичаских свойств упругого покрытия вкладыза.

3. В результате анализа существущих работ по теоретическое и экспериментальному исследованию гидродинамических опор сколыхе-кия установлено, что изотермический подход при расчете характеристик опор в условиях высоких нагрузок и скоростей вращения, икающих место в сателлитах редукторов ТВД, дает погрешность порядка 60% в'определении минимальной толциш смазочной пленки и температуры-в контакте, поэтому необходимо учитывать тепловые явления. При этом тепловая модель долзна содержать члены, учитывающие как конвективный, так■и'кондуктивный теплоотвод.

4. Разработана математическая модель, огшсыЕащая гидродинамические, тепловые и деформационные процессы в тя^блонагруяенных высокоскоростных подшипниках скольжения. -Теоретическое решение

лт'тс.уроди22?511чзсксй 32д2ч2 для подпзшзикб

скользеитя позволяет определять давление, толзпину смазочной сленга и температуру в лвбой точке контакта.

5. На оскоеэ теоретического ресения разработана методика расчета спор скольжения, работащих в характерных для редукторов ТЕД режимах больпих нагрузок и высоких скоростей вращения. Методика позволяет учитывать деформация обода сателлита, проводить оптимизация зазора, связывать рабочие и монтаггше зазоры.

6. Эксперт'.знталыкз исследования подшшнкксз скольжения сателлитов редукторов ТВД различных конструкций при радиальных нагрузках до 37,3 кН, скоростях вращения до 13400 об/мин. температуре подаваемого масла до 63 С, диаметральных зазорах от 0,18 до 0,50 мм, яри смазке маслом ИГОМ о показали пх хорсиее согласование (более 76%) с теоретическими данными.

7. Для проверки достоверности методики расчета проведено таксе ее сравнение с экспериментальными и теоретическими результатами других авторов. Получено хорошее соответствие (более 86%) экспери-менталышх данных с результатами расчета по методике, прздлогенной в данной работе.

8. Использование разработанной методики на предварительном этапе конструирования опор сколыяния сателлитных шестерен р-эдуктора ТВД позволяет не только предсказать работоспособность подшипника, ео и достаточно точно определить его триботехнические параметры (толдину смазочной пленки, давление, температуру, расход смазки, рабочий и монтазяый зазор).

9. Проведенные исследования доказали прпнципиальнув возмсз-, ность и еысокув эффективность применения опор скользения в сателлитах редукторов ТВД Сольной модности.

Основные результата диссертации опубликованы в работах:

1. Влияние нзизотерагшостя и сжимаемости смазки на зласто-гидродинамаческие процессы / и.Я.Савка // Контактная гидродинамика: Тез. докл. IV конф. - Куйбышев, 1986. - С.13.

2. Исследование нагрузочиой способности мэталлошгастмасссЕых подшипников скольнеЕИЯ с учетом тепловых явлений / М.Я.Савка, В.Н. Васин // Современные проблемы триботехнологии: Тез. докл. - Николаев, 1938. - С.205-206.

3. Исследование теплонапрягенного состояния подшипника сколь-гения в услошях упругогидродинамического контакта / Н.Я.Санкз, В.Н.Васин // Обеспечение надежности узлов трения машин: Тез. докл.

- ВороиилоЕград, 1982. - ii.i-ГС.

4. Упругогадродкнвкический расчет металлопластмассовых подшипников скольжения с учетом тепловых явлений / Ы.Я.Савка, В.Н.Васин // Побышони? долговечности и качества подшипниковых узлов: Тез. докл. - Пермь, 1939. - С.44-45.

5. Решение неизотерлической контактно-гидродинамической задачи для поверхностей с малой разностью радиусов кривизны / В.Н.Васин, М.Я.Савкэ // Трение и износ. - 1990.- Т.11, . - с.29-36.

6. Влияние переменной нагрузки на характеристики радиального подшипнике скольжения / М.Я.Савка, Д.Е.Чегодаев, В.Н.Васин // Ма-тем. моделирование в машиностроении: Тез. докл. школы-конференции.

- КуЙОыще®, 19SQ, - С.42-43.

7. Контактцо-гидродинамический расчет тяжзлонагругенных высо-коскоростшх цодишшиков скольжения с учетом тепловых эффектов /

B.Н.Васин. Ц.Я.Савка // Матем. моделирование в машиностроении: Тез. докл. - КуйОШОВ, 199Q. - G.8-9.

8. Контактш-гидродшамический расчет опор скольжения с учетом вдбрадая / М.Я.Савка» Д.ЕЛегодаэа, В.Н.Васин // Конструкционная прочность двигателей: Тез. докл. Ш конф. - Куйбышев, 1990. -

C.127-128.

9 , Проектировочный расчет такедонагрукенных высокоскоростных олор скодшиш редукторов ТВ5 о учете» тепловых явлений / Ы.Я. Савка, В Л. Вас.иц // Конструкционная прочность двигателей: Тез. ■ докл. - Куйбцщев., 1990. - С.126-127.

10. Радиальный гидродинамический годетпник скольжения в условии переменного нагрукеша / М.Я«Севка, Д..Е.Чагодаев, В.Н.Васин // Нелинейные колебания механических систем: Tes. докл. II конф. -ГОРНИЙ. 1990. - С.193-194.

11.» Контактко-хи1фодинамический расчет тйвелодзгружэнных ва-соко.окоростеак опор сколъхвааа / ¡й.Я.СзЕка,, в.н.васин // Оптими-зашт зшвдогадшвшх свойств, опор- скольжения: Тез. докл. семи-нара-щшлй "ТргболйГ-бК"'. - Ростов, 1990. - С.112-116.

12. и<зсл@®8же» рабохосшсобшсзж тязазлонагружанных высоко-cKopac-Tîss. ошр шшьЕбЕаа на основе решения термоупругогидродина-мичеокой гщдаа / МЛ.Саека* В.ЛЗасин // Контактная гидродинамика: гез. докл., ¥' коей,.- Сагера, 1991, с.58.

13. Кэтодггга шетшсгта-гидроддашияэского расчета подшипника, гс-гольжещя в отаре сателлита твд / м.&лазка,, ВЛ-Васиа // траниа и кздос. - 1991. - TJ2, ¡U. - С.624-632-

14„ Ксслйдоаацш- ¿айатошгсабгагаж тззалонагругашшх высока-