автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12, диссертация на тему:Исследование опорных сегментных подшипников на водяной смазке для турбомашин



КФ МГТУ имени Н. Э. Баумана ОАО «Калужский Турбинный Завод»

На правах рукописи

Орлов Олег Вячеславович

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПОРНЫХ СЕГМЕНТНЫХ ПОДШИПНИКОВ НА ВОДЯНОЙ СМАЗКЕ ДЛЯ ТУРБОМАШИН

Специальность 05.04.12 «Турбомашины и комбинированные турбоустановки»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Г; \1 ,

"»» ''и»-

Калуга-2003

;0С. НАЦИОНАЛЬНА?

библиотека

ел«

Диссертация выполнена на кафедре «Тепловые двигатели и теплофизика» Калужского филиала Московского Государственного технического университета им. Н. Э. Баумана и в Открытом Акционерном Обществе «Калужский турбинный завод».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Ямпольский Иосиф Давидович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Емельянов Александр Витальевич

кандидат технических наук Шатохин Виктор Федорович

Ведущее предприятие:

Институт машиноведения им. А. А. Благонравова Российской Академии наук

Защита состоится /7 12 2003 т. в / 7 час. 30 мин. на заседании Диссертационного совета К 212.085.02 в Калужском государственном педагогическом университете им. К. Э. Циолковского по адресу: г. Калуга, ул. Ст. Разина, д. 26

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Калужского государственного педагогического университета им. К. Э. Циолковского

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу:

248023, Калуга, ул. Ст. Разина, д. 26, Ученый Совет КГПУ.

Автореферат разослан «_ ■13 » 200_ г.

Ученый секретарь Диссертационного совета /у

Кандидат технических наук, ____9—^В. В. Помазков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Применение подшипников скольжения для турбоагрегатов, смазываемых рабочей жидкостью машины, позволяет существенно упростить конструкцию механизма и сократить его габариты. Различные конструкции втулочных и сегментных опорных подшипников и упорных пят, смазываемых водой, применяются многими предприятиями в турбоустановках, работающих на воде и водяном паре, но наиболее широкое применение они получили на Калужском турбинном заводе (КТЗ). Опыт эксплуатации турбо-установок с такими подшипниками показал, что в ряде случаев имели место повреждения и выходы из строя некоторых наиболее нагруженных подшипников. Поэтому углубленные исследования работы подшипников весьма актуальны, так как их результаты послужат основой при разработке мероприятий для повышения надежности подшипников и расширения области их применения.

Цель диссертапионной работы: экспериментальные исследования и анализ основных характеристик сегментных опорных подшипников на водяной смазке для паровых турбин и создание на их основе методики расчета. Наличие такой методики позволит на стадии проектирования выбрать оптимальные конструктивные параметры подшипника.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые экспериментально исследованы нагрузочные характеристики сегментных подшипников, зависимости расходов воды через подшипник и затрат мощности на трение от конструктивных параметров в широком диапазоне окружных скоростей и нагрузок.

Впервые экспериментально исследованы эксплуатационные характеристики опорных подшипников с самоустанавливающимися сегментами, определена их износостойкость на основных режимах работы, а также в режимах пуска и останова при расчетном и пониженном давлениях воды.

Исследованы возможность повышения износостойкости рабочих поверхностей и влияние качества приработки на уровень давления, необходимого для разрыва контакта рабочих поверхностей (всплытия шейки вала).

Результаты экспериментальных исследований обобщены зависимостями, необходимыми для создания методики расчета основных характеристик сегментных подшипников.

Достоверность и обоснованность научных положений подтверждается применением в процессе вывода расчетных зависимостей фундаментальных физических и математических понятий и методов, корректными измерениями с использованием высокоточных приборов, практическим подтверждением результатов исследований. Основные положения диссертации проверены экспериментально.

Практическая ценность работы. Разработанные расчетные методики и программы расчета характеристик сегментных опорных подшипников позволяют подбирать оптимальные конструктивные параметры подшипников турбоагрегатов. Проведенные исследования позволили выявить основные причины отказов подшипниковых узлов и разработать мероприятия для повышения ресурса их работы. Результаты работы использованы на ОАО «КТЗ».

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на НТС НИиЭКЦ и ОКБ ОАО «КТЗ» в 1999 - 2003гг; всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении» в КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана в 1999г.; первой Российской конференции молодых ученых по математическому моделированию в КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана в 2000г.

Публикации. По результатам работы опубликовано 7 статей и 2 доклада в сборниках всероссийских научно-технических конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 247 наименований. Работа изложена на 189 страницах и иллюстрирована 67 рисунками.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются актуальность, научная новизна и практическая значимость работы, сформулирована цель исследования: определение и анализ основных характеристик сегментных опорных подшипников на водяной смазке для паровых турбин и создание на их основе методики расчета.

В первой главе приведен обзор литературных данных, посвященных работе подшипников гидродинамического и гидростатического типов.

На основании анализа опубликованных данных сделан вывод о том, что традиционные конструктивные решения имеют существенные недостатки, особенно в конструкциях, где вода на смазку берется из рабочего контура: в гидродинамических подшипниках из-за малой толщины несущего слоя имеет место повышенный абразивный износ, в гидростатических -даже при кратковременном снижении давления смазки неизбежны повреждения. Возможно преодоление указанных недостатков различными способами, например, применением высокотвёрдых материалов для пар трения или применением комбинированных подшипников, объединяющих гидростатический и гидродинамический эффекты, который нашел применение на Калужском турбинном заводе. На основании проделанного во второй главе анализа

имеющихся данных о работоспособности комбинированных подшипников сформулированы задачи исследования: создание экспериментальных стендов по исследованию несущей способности опорных сегментных подшипников при расчетных условиях и проверке их работоспособности в условиях пониженного давления смазки, а также разработка методики расчета основных характеристик подшипника.

Вторая глава посвящена анализу опыта конструирования и эксплуатации комбинированных подшипников с водяной смазкой.

Рассмотрены конструкции применяемых, в частности, на ОАО «КТЗ» специальных комбинированных подшипников, в которых для увеличения толщины несущего слоя смазки использован принцип гидростатического взвешивания, но, чтобы обеспечивалась «живучесть» подшипника при понижении давления смазки, использован гидродинамический эффект.

На примере около 10 изделий ОАО «КТЗ» показано, насколько введение водяной смазки упрощает конструкцию и сокращает габариты турбомашин.

Произведен анализ статистических данных по отказам подшипниковых узлов в работе. Сделан вывод, что из более чем 1500 различных подшипников, находящихся в работе, основная часть обеспечивает надёжную работу агрегатов в пределах заданного ресурса. Большая часть отказов происходила с одним из наиболее нагруженных подшипников - сегментным с диаметром вала 160 мм, q = 0,5 МПа, п = 3000 об/мин (рис. 1).

В третьей главе описаны экспериментальные установки, методики исследования характеристик подшипников и выполнен анализ полученных результатов. Глава состоит из двух основных разделов.

В первом разделе приведены конструкции установок для ресурсных испытаний (рис. 2) и для исследования характеристик опорных сегментных подшипников (рис. 3), описание методики, состава и результатов проведенных исследований трех типоразмеров подшипников диаметром 100,135 и 160 мм.

На ресурсном стенде "(рис. 2) производились длительные испытания подшипников 0100 и 135 мм с целью проверки износостойкости материалов пар трения. Исследования выполнялись как при высоких окружных скоростях » 15...20 м/с, так и при низких « 2...3 м/с - в режимах полужидкостного трения. В первом случае вал установки поз. 1 приводился во вращение электроприводом переменного тока поз. 16 с п = 2960 об/мин, во втором случае -от электропривода с п = 1460 об/мин через понижающий редуктор { = 3,3. При этом выполнялись ресурсные испытания (» 1000 часов) как при рабочих удельных нагрузках q = 0,5 МПа, так и при повышенных до 1...2 МПа, имитировались условия пуска и аварийных оста»

новок при пониженных давлениях воды, с температурой воды до 85 град; проверялась эффективность различных покрытий шейки вала, наносимых с целью повышения её твердости. Покрытие сегментов, выполненное из пористой бронзы, пропитанной фторопластом, оставалось неизменным. Методы контроля состояния поверхности шейки вала - внешний осмотр, измерение износа микрометром, определение шероховатости профилометром.

На специальном стенде (рис. 3) производились измерения параметров подшипников различного конструктивного исполнения в широком диапазоне подводимых давлений от 0...2 МПа, удельных нагрузок от 0,14 до 1,12 МПа. Измерялись всплытие вала в подшипнике (схема рабочего участка показана на рис. 4) в вертикальном и горизонтальном направлениях, расход воды на смазку подшипника и отдельных сегментов, нагрев смазки, уровни давлений в рабочей зоне (препарировались сегменты).

Первоначально имело место предположение, что из-за приработки рабочих поверхностей при пуске может иметь место столь их плотное прилегание, что вода не может проникнуть между ними, и поэтому на часть поверхности сегментов не действует давление. Такие явления наблюдались при приработке плоских поверхностей жестко закрепленных упорных пят. Поэтому были определены условия отрыва поверхности шейки вала на пусковых режимах от рабочих поверхностей сегментов (всплытие) в зависимости от нагрузки на подшипник, давления подводимой воды и качества приработки поверхностей для различной степени прилегания нижних сегментов к шейке - см. рис. 5 и б. Для обеспечения необходимого качества прилегания поверхностей, на рабочую поверхность сегментов наносился слой баббита, и посредством шабровки и притирки создавалось необходимое качество прилегания поверхностей. В зоне давлений ниже отрывного (Ро < Ротр) при помощи динамометра определялись усилия, которые дополнительно необходимо приложить к шейке вала, чтобы произошел её отрыв от поверхности сегментов.

Кроме того, определялась предельная разрушающая нагрузка подшипника (0100 мм) в зависимости от скорости вращения (для этого установка оснащалась турбоприводом). Мощность трения вычислялась по расходу и нагреву воды, проходящей через подшипник.

Во втором разделе главы 3 выполнен анализ результатов испытаний сегментного подшипника, и разработаны предложения по совершенствованию его конструкции.

Результаты измерения предельной несущей способности приведены на рис. 7, на котором видно, что с ростом скорости вращения значения предельной разрушающей нагрузки существенно повышаются, что указывает на наличие значительного гидродинамического эффекта. Поэтому можно сделать вывод, что некоторое снижение давления воды, подводи-

мой к подшипнику, при рабочей скорости вращения ротора (« 10 м/с) не может привести к выходу подшипника из строя.

Из результатов испытаний подшипника на пусковых режимах следует, что, независимо от качества прилегания поверхностей, существуют устойчивые значения давлений подводимой воды Ро, при которых происходит отрыв рабочих поверхностей шейки вала от сегментов (рис. 5, 6). При этом произведение значений отрывного давления на эффективную расчетную площадь сегментов практически равно величине нагрузки на подшипник W.

При заданной нагрузке W при давлениях подводимой воды ниже отрывного (Р0 < Ротр) с помощью динамометра определялась величина дополнительного усилия (WÄOn) для отрыва шейки вала.

Из результатов анализа следует, что сумма усилий, создаваемых давлением воды на эффективную площадь сегментов подшипника, и дополнительного, измеренного динамометром, практически равны нагрузке W.

Таким образом можно сделать вывод, что давление в подшипнике ещё до начала вращения вала независимо от качества прилегания рабочих поверхностей практически распространяется на всю рабочую площадь сегментов, даже когда это давление меньше необходимого для отрыва (всплытия) шейки вала. Это означает, что при давлениях воды ниже отрывного, шейка вала опирается не на всю поверхность сегментов, а на отдельные участки небольшой площади.

При вращении вала без отрыва поверхностей, например на пусковых режимах при Ро < Ротр, по-видимому, происходит истирание поверхности в точках касания, но это не приводит к расширению площади контакта поверхностей из-за подвижности сегментов, которые поворачиваются, и контакт с поверхностью шейки вала переходит на другие точки. Таким образом получается, что износ происходит, а площадь контакта не расширяется. Этим, по-видимому, и объясняется то, что в работе в составе изделия при давлении близком к отрывному (« 0,5 МПа) происходил износ поверхностей рабочих сегментов и, как следствие, - увеличение зазора и дальнейшее снижение давления смазки.

При исследованиях нагрузочных характеристик на рабочих числах оборотов было замечено, что при определенных конструктивных параметрах подшипника при вертикальном приложении силы имеет место смещение шейки вала не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении (рис. 8а). Такой характер кривой подвижного равновесия имеет место в цилиндрических подшипниках, а в сегментных подшипниках данная характеристика обычно близка к вертикальной.

Исследования показали, что наблюдаемый характер смещения шейки вала вызван наличием больших сил фения в опорных сферических шарнирах, которые препятствуют повороту сегментов под действием гидростатических и гидродинамических сил и моментов, возникающих в несущем слое смазки. Это означает, что в таком подшипнике на пусковых режимах при «всплытии» невращающегося вала несущие нижние сегменты оказываются установленными под разными углами по отношению к поверхности шейки вала; один сегмент может образовывать суживающуюся (конфузорную) по вращению форму несущего слоя смазки, другой - расширяющуюся (диффузорную). Такая характеристика снижает преимущества сегментных подшипников, ухудшает их нагрузочные характеристики и приближает их к границе неустойчивой работы.

Для обеспечения необходимого поворота сегментов было произведено смещение точек опоры сегментов и перераспределение площадей дросселей во входных и выходных канавках. Полученная после этого кривая подвижного равновесия подшипника стала близка к вертикальной (рис. 86).

При проведении исследований на некоторых режимах с пониженным давлением смазки было выявлено «падение» верхних ненагруженных сегментов на шейку вала, что сопровождалось значительным расходом воды «в обход» зоны трения через кольцевую щель между опорной поверхностью сегментов и сферической поверхностью штуцеров. Причина этого заключается в том, что усилие, прижимающее сегменты к опорам, оказалось меньше веса сегментов. В эксплуатации отмечались случаи «разбивания» верхних опорных поверхностей сегментов. Для исключения этих явлений необходимо верхний сегмент закрепить жестко, а в боковых сегментах увеличить площади дроссельных сечений для обеспечения достаточных усилий прижатия к опорам.

На установке ресурсных испытаний (рис. 2) за многолетний период исследований различных покрытий и материалов шеек вала в поисках наиболее износостойкого (0100 и 135 мм) было испытано 7 типов покрытий, но большинство из них не нашли применения (недостаточная коррозионная стойкость, плохие антифрикционные свойства, недостаточная прочность сцепления и т. п. - см. таблицу 1).

Наилучшим был признан способ упрочнения поверхности при помощи химико-термической обработки: хромирование с последующей нитридизацией, в результате которого на поверхности шейки вала (втулка из стали 08Х18Н10Т) образовывался твердый слой толщиной А и 0,08...0,10 мм, насыщенный нитридами хрома. Основная концентрация нитридов находилась ближе к поверхности и с удалением от нее резко убывала. По этой причине механическая обработка поверхности после химико-термической обработки не допустима.

Микротвердость хромоншридизированиой поверхности достигала НУдюо 900... 1900, < усредненная твердость при продавливании слоя HV5 500...540.

Основным недостатком такого способа упрочнения поверхности является сложны? процесс, проходящий при высоких температурах. Вследствие этого имели место остаточные деформации втулок, приводящие к искажению цилиндрической формы их поверхности, эл-липсность и конусность достигали « 0,03 мм.

С целью упрощения технологии обработки поверхности и получения более высокой точности ее геометрической формы был проверен другой способ упрочнения. Насадная втулка выполняется из стали 20X13, а ее поверхность обрабатывается по методу ЦУТ СЗПИ: с помощью электроискрового легирования поверхности сплавом ВК8 и внедрения в поверхность минералов кварца и серпентинита при помощи ультразвука. Поверхность шейки при этом сохраняет исходную геометрическую форму (« 0,01 мм).

Измеренная толщина упрочненного слоя не превышала «0,015 мм, микротвердость поверхности НУцюо 400... 1000, а усредненная твердость (сопротивление продавливанию слоя) равнялась твердости основы НУ 5 я 280.

Суммарные наработки при испытаниях с покрытиями ЦУТ составили 7330 часов. Был сделан вывод о том, что несмотря на малую толщину покрытия оно достаточно работоспособно и может быть допущено для пробной эксплуатации.

Таким образом, созданные экспериментальные установки позволили определить основные характеристики сегментных опорных подшипников на водяной смазке (предельную несущую способность, нагрузочные характеристики, расходы и потери мощности, условия отрыва шейки вала от нагруженных сегментов при пуске, наиболее работоспособные материалы и покрытия шейки вала), провести анализ полученных результатов и создать предпосылки для разработки методики расчета подшипника.

В четвертой главе производится обобщение экспериментальных данных и вывод зависимостей, необходимых для создания методики расчета нагрузочных характеристик подшипника.

Очевидно, что создать надежную инженерную методику расчета, позволяющую на стадии проектирования достаточно точно рассчитать нагрузочные характеристики подшипников, расходы воды, мощность трения и другие необходимые параметры, можно только при использовании зависимостей, надежно подтвержденных экспериментами, либо созданных на основе обобщения экспериментальных данных. После многочисленных расчетов и сопоставления их результатов с экспериментальными данными были приняты следующие предпосылки при выводе основных уравнений:

1, Периферийные пояски рассматриваются как щелевые уплотнения. Они и определяют, главным образом, уровни давления в каналах сегмента. Гидравлические сопротивления поясков, расположенных по направлению окружной скорости, рассматриваются как состоящие из двух слагаемых. Одно определяется сопротивлением течению воды при неподвижных обоих поверхностях, образующих щель. Другое эквивалентно сопротивлению, которое нужно преодолеть, чтобы воде в щели сообщить скорость, равную скорости переноса воды одной движущейся поверхностью. Эпюра давления на поясках принимается линейной, падающей по длине поясков (Н и Ь по рис. 9).

2. Течение смазки в средней части сегмента описывается уравнением Рейнольдса, выведенным для ламинарного характера течения жидкости. Для учета другого характера течения вводится понятие условной вязкости. Значения условной вязкости определяются при помощи зависимости, полученной из сопоставления расчетных и экспериментально измеренных нагрузочных характеристик.

Используя уравнение баланса расходов через каждый канал и уравнение равновесия сегмента, получаем необходимые зависимости для решения задачи.

Принятые обозначения, определяющие размеры сегмента, приведены на рис. 9.

Рабочая поверхность сегмента разбивается на четыре области: "0", "I", "II", "III". Области "1", "И", "III" рассматриваем как щелевые уплотнения, создающие сопротивление вытеканию жидкости из канавок наружу.

Сопротивление движению жидкости в каналах поясков при невращающейся шейке вала (ш=0) представлено зависимостью

где Ьь - зазор, П = 2 Ь - периметр щели, а Ро - площадь. Когда Ьь « Ь и со = 0, то = 0,25; %вых = 1,0; С0 = 2,0; п = 0,38.

Движение одной из стенок канала учитывается следующим образом: 1. Когда течение жидкости происходит под прямым углом к направлению окружной скорости шейки вала (вдоль оси вала), происходит некоторое увеличение гидравлического

сопротивления, которое учтено следующей зависимостью Ри = -Ро,(1 + 0,2-~~); С/ = а> Я , (2)

и _ 2 о А^ уП0 V

(1)

и

где и - средняя суммарная скорость течения, и - окружная скорость. Область Ш (см. рис. 9, торец сегмента) Используя зависимости (1), (2) получим:

Р1 = 0,625 ри$ +

' 0,384

г^з'62 +0,125 р11и3 +

1,38 I

0,0768 р ?'38 р °'62 I

1,38

и и

0,62

Расход через щель будет равен 03=^0 ^з!

2

П

— , где П0 = 2(хдг -х0 - 2Я)

Площадь торцевого зазора. ^0= йбс;

(х0+Я)

(4)

(5)

2. При вытекании жидкости в направлении окружной скорости шейки вала или против нее использован следующий метод учета влияния движения одной стенки канала на величину средней скорости течения.

Вычисляется необходимый перепад давления (Рэкв) по длине щели, который бы обеспечивал скорость течения и/2 (движение Куэта) при отсутствии движения стенки. Суммарную скорость течения от действия перепада давления (РоО и движения стенки канала представим как скорость, полученную от действия суммарного перепада (Р0| ± Рэкв).

Используя принятые соотношения, устанавливаем зависимость между давлением в канавках и скоростью истечения воды в щелях.

Области "I" и "II" (вход и выход):

2 0,384 -м,0** р 0/±Р экв = 0,625 ро2 + ----у ]'62

V

(6)

Ржв = 0,156 ри2 +

0,125 р^р0,62 Я 1>(

1,38

,62

где р.) - динамическая "вязкость воды, Нн - высота щели в среднем сечении (условная).

Расход через щель будет равен Q¡ = 2 (7)

Область "0" (средняя часть сегмента). Величина зазора при заданном положении шейки вала.

[хГ

■<Рк ) или й (Х)=Л + Д] + ек соэ | ~<рк

(8)

i\ = Ry-Re- рабочий зазор, A] = RK-Ry- установочный зазор, Ry - установочный размер сегмента см. рис. 9, Rk - радиус кривизны сегмента, Rb - радиус шейки вала.

Значения ек , (|)к и у вычисляем из рассмотрения взаимных положений центров окружностей сегмента, шипа и подшипника.

ек = л![е sin (ак -<р)- ßK(В + Л)] 2+[Д,+е cos{<p-aK)] 2 (9)

<Рк=т; + <*к+г; 00)

Распределение давлений Р(х, у) в области между канавками вычисляем при помощи уравнения Рейнольдса, выведенного для ламинарного характера течения.

JL(h3—) + —(h3—) = 6/j(DR— (11)

cbcv ¿k J Зу ду j дх

Чтобы использовать его при турбулентном потоке, было принято понятие условной динамической вязкости {¡и). Физически эта величина представляет несколько большую вязкость воды в зазоре за счет интенсивной турбулизации. Из анализа результатов испытаний большого числа подшипников предложена зависимость для вычисления р.:

ju = 0,0188» Re 0,575 цх (12)

Интегрирование уравнения (11) производится численным методом. Общее решение Р У) ищется в следующем виде: Р (х, у) -U (х, У) + ^ (х, у) '> W(x, y) находим из уравнения:

Граничные условия Р (х0+н)= Р1; Р (хы-н)=Р2'> (±£0)в/>3-Для сглаживания промежутков на участке «С» (рис. 9) граничные условия представим как зависимость (/ )

(Рз-Pi) Х0 + Н,Х,Х0 + Н+С

L (-1Г --с- ,

(Рз-Р\)\ x0+H + c<x<xN -Н-с (14)

{Р2„Рз) Iх-kN +(Р3-Р1); xN-H~c<x<xN-H

f (Д.) - функция, сглаживающая эпюру давлений между канавками на участке «С». и(х, у) находим из уравнения:

а*1 ах ^ ду) йх

при помощи метода Галеркина. Условие на границе: Цх, у> = О,

Сравниваются задаваемые РХ) Р2, Рт, и вычисляемые Рщ, /д^, давления в канавках путем вычисления нелинейного функционала

(16)

. Минимизацию функционала осуществляем, перезадавая Р\, Р2, Рт,, градиентным

(17)

методом Коши Р, = Р,-Х , I = 1,2, 3

дР,

Для ускорения сходимости используется модификация «овражного метода». Расход из области "О" в канавки

[Н+Х0) у {Н, у) " "

2

+1о

а»- \

-к

г [Н+Хо) дР (я, у) и И {Н+Хй) дх

12 М

ду

+£0 £?02 = / -к

Ь3 {Х„-Н) ЭР [(^-я) у] и к {Хы-Н) \2ц

дх

ду

(18)

Qoз=- /

(х0+Н)

(Г. '»> С. „)

12 р.

дх

Сопротивление течению во входном дросселе. Для вычисления скорости течения пользуемся уравнением (1), приняв, что дроссель представляет собой прямой цилиндрический канал с гладкими стенками

««-<№ ^=1,0; Не Л=Щ

V 1^0.25

2,0,066 г

\ -I--——' ы-II1»

После преобразования получим: Рн - Р{ - 0,75 ри$ +

75

,1,25

Расход

Ягд =*гдид

Уравнение балансов расходов -(),■ + Qi0 +£>0=0, ¡=1,2,3. Усилия, действующие на сегмент со стороны несущего слоя.

(10 + £) хд,

М

эш | — | - горизонтальное

(19)

(20)

(21) (22)

(23)

*о

со.ч

ск - вертикальное

(24)

0 х0

Вычисление момента (Мр) от сил давления в несущем слое смазки относительно центра поворота сегмента

Плечи действия сил давления Ъ = -{К + В) эт^а^. - , тогда

Мр=(Я + В)(Евк5так-Ргксо$ак) (25)

Вычисление момента от сил трения в несущем слое смазки.

На основании большого количества измерений (~ 1000 - см., например, рис. 10 и П) мощности трения в сегментных подшипниках, смазываемых водой, установлено, что мощность трения зависит, главным образом, от скорости вращения и расхода воды. Подобрана эмпирическая зависимость для расчета мощности трения на одном сегменте.

^ 0,563'

г 1

Nк =1,15» 10 V

8 //]_ + 0,041

(кВт);

(26)

где а = -5,3'10 + 0,0775 • 10"9 Яе + 0,072 • 10~4 Ле

Яе

I/ к

ср

0К • расход воды через сегмент (мм /с); 5К - площадь рабочей поверхности сегмента (мм2); и - соК - окружная скорость шейки вала (мм/с); 1 - число сегментов в подшипнике; Иср - толщина несущего слоя смазки против упора сегмента.

Момент сил трения, возникающий на поверхности сегмента относительно центра поворота сегмента

вт сс„ -

хы Я

_ 102-ю

Момент трения в опорном сферическом шарнире

Уравнение равновесия сегмента М р+Мт-Мш =0

- бш а„ -

-Л

(27)

(28) (29)

Создана программа для ЭВМ. Результаты проведенных расчетов дали хорошее совпадение расчетных и полученных в эксперименте значений. Примеры хорошего совпадения экспериментально измеренных и расчетных нагрузочных характеристик сегментного подшипника показаны для п = 0 и п = 2600 об/мин, соответственно, на рис. 12 и 13.

Заключение

1. Применение подшипников турбомашин с использованием воды в качестве смазывающей жидкости обладает рядом существенных достоинств и является актуальным направлением научно-технических разработок. Широкое распространение получили комбинированные подшипники, объединяющие гидродинамический и гидростатический эффекты. Для больших нагрузок за основу взята сегментная конструкция, которая хорошо компенсирует перекосы, повышает виброустойчивость и позволяет выбрать наилучшее соотношение кривизны трущихся поверхностей.

Для повышения надежности при эксплуатации подшипников и для расширения области применения подшипников выявилась необходимость проведения углубленных исследований их работы.

2. Исследована работа сегментного подшипника ца пусковом режиме.

2.1. Одним из важнейших результатов проведенных исследований является то, что, вопреки ранее имевшим место представлениям, давление в подшипнике, независимо от материалов пары трения и степени прилегания, практически распространяется на всю эффективную поверхность, даже если это давление намного ниже «отрывного» (при котором происходит отрыв поверхностей). Это означает, что шейка не присасывается и не прижимается плотно к поверхности сегментов, а опирается на отдельных участках малой площади. Таким образом, в случае, если подводимое давление ниже «отрывного», то при вращении вала в точках опирания будет происходить истирание, но оно не приводит к расширению площади контакта из-за подвижности сегментов. Опирание шейки вала переходит на другие точки на поверхности сегментов, и процесс износа продолжается, то есть происходит износ поверхностей сегментов без приработки и расширения площади контакта. Скорость истирания зависит от уровня давления воды, износостойкости пары трения и количества пусков и остановок.

Для полного исключения износа подшипника при пусках необходимо подводимое к подшипнику давление .повысить до уровня, обеспечивающего отрыв шейки вала на величину не менее 0,05 мм.

2.2. Выявлено, что из-за наличия сил трения в сферических опорах рабочих сегментов не происходит разворот сегментов в процессе пуска, и по крайней мере один из них может оказаться установленным под отрицательным углом к валу (с расширяющимся по вращению зазором).

Необходимо величину смещения сферической опоры сегмента по вращению (эксцентриситет) и размеры дроссельных устройств в каждой канавке выбирать такими, что-

бы при всплытии ротора (еще до начала вращения) сегменты под действием гидростатических сил установились с положительным углом по отношению к шейке вала, образуя суживающуюся по вращению форму зазора.

2.3. Выявлено «падение» верхних ненагруженных сегментов на шейку вала, что приводит к существенным протечкам воды «в обход» зоны трения, через зазор между сегментами и их опорами и к разбиванию опор сегментов. Указанное явление вызвано недостаточной силой прижатия ненагруженных сегментов к опорам. Чтобы исключить протечкп воды через сферические опоры ненагруженных сегментов и их «разбивание» в работе, необходимо создать усилие прижатия боковых сегментов к опорам, превышающее вес сегмента не менее чем вдвое за счет подбора соответствующих дросселей, а верхний сегмент закрепить жестко.

2.4. Исследования влияния схем подвода воды к сегментам из анализа опыта их эксплуатации показали, что схема подвода воды должна быть такой, чтобы износ рабочих поверхностей не вызывал снижения давления воды, подводимой к рабочим сегментам, что бывает в случае подвода воды ко всем сегментам из общего коллектора и установки дроссельного устройства перед коллектором. При этом увеличение зазора в подшипнике приводит к снижению давления в коллекторе, что еще сильнее интенсифицирует процесс износа.

Рекомендовано необходимое дросселирование воды осуществлять не в общем коллекторе, а на подводе к каждому сегменту отдельно. 3. Исследована работа сегментного подшипника на номинальном режиме. Установлено, что подшипник обладает высокой несущей способностью (разрушающая удельная нагрузка возрастает от 7 до 12,5 МПа при росте окружной скорости от 25 до 50 м/с) благодаря наличию значительного гидродинамического эффекта, который намного превышает гидростатический. Высокий гидродинамический эффект делает подшипник нечувствительным к кратковременным изменениям давления, которые практически неизбежны в работе, поскольку вода берется из рабочего контура. Однако длительная эксплуатация в чисто гидродинамическом режиме нежелательна из-за очень малой толщины несущего слоя и, следовательно, возможного интенсивного износа поверхностей мелкими абразивными частицами. Увеличение толщины пленки за счет гидростатического эффекта увеличивает ресурс работы. Так например, для подшипника 0160 мм при рабочей нагрузке = 8 кН и давлении смазки Ро = 1,3 МПа, всплытие составляет 95... 110 мкм (0,095...0,11 мм) при невращающемся роторе (рис. 5, 6) и до 0,12 мм на номинальных оборотах (рис. 13).

4. Исследованы основные характеристики сегментных подшипников, получены зависимости расходов воды через подшипник, величин смещения вала, давлений в канавках, мощности трения от величин нагрузки на подшипник, уровней давления воды и конструктивных параметров, что послужило базой для создания надежной инженерной методики расчета, позволяющей с достаточной степенью точности выбирать необходимые конструктивные параметры подшипника.

5. На базе разработанной методики расчета основных характеристик сегментных опорных подшипников с учетом особенностей их работы на пусковых, переменных и номинальных режимах работы турбомашин были созданы алгоритм и программа расчета на ЭВМ и разработаны рекомендации по .конструированию, повышающие надежность подшипника. Результаты расчетов по программе хорошо совпадают с результатами экспериментов, проведенных на отдельных специализированных стендах для испытаний подшипников.

Основной материал диссертации опубликован в следующих работах:

1 Ямпольский И. Д., Брянцев А. Е., Орлов О. В. Расчет нагрузочных характеристик сегментных подшипников, смазываемых водой. Труды МГТУ им. Н. Э. Баумана № 581, Москва, 2001 г, с. бб - 77.

2 Ямпольский И. Д., Хомяков В. П., Орлов О. В. Результаты испытаний упорных сегментных подшипников при смазке их маслом и водой. Юбилейный сборник трудов НИЦ КТЗ, Калуга, изд-во Манускрипт, 2002г, с. 40 - 46.

3 Ямпольский И. Д., Хомяков В. П., Орлов О. В. Осевые гидростатические подшипники на водяной смазке в конструкциях «КТЗ». Юбилейный сборник трудов НИЦ КТЗ, Калуга, изд-во Манускрипт, 2002г, с. 72 - 85.

4 Ямпольский И. Д., Хомяков В. П., Орлов О. В. Опыт создания на ОАО "КТЗ" опорных подшипников скольжения, смаз]ываемых водой. Юбилейный сборник трудов НИЦ КТЗ, Калуга, изд-во Манускрипт, 2002г, с. 7 -16.

5 Лысенко Л. В., Демичева Д. И., Кудинов Л. А., Языков Л. В., Орлов О. В. Сравнительные исследования винтовихревьж уплотнений. Юбилейный сборник трудов НИЦ КТЗ, Калуга, изд-во Манускрипт, 2002г, с. 95 -101.

6 Орлов О. В., Ямпольский И. Д. Некоторые особенности работы сегментных подшипников скольжения, смазываемых водой. Сборник трудов МГТУ, 2003г (принято к печати в 2002г).

7 Орлов О. В. Испытания втулочного гидростатического подшипника на водяной смазке со встроенным лабиринтно -винтовым насосом. Сборник трудов всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении» КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана, Калуга, 1999г, с. 69.

8 Ямпольский И. Д., Хомяков В. П., Орлов О. В. Исследование гидростатического эффекта в подшипниках с торцевым подводом смазки и определение подходов к математическому моделированию основных характеристик. Тезисы докладов первой Российской конференции молодых ученых по математическому моделированию. МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва. 2000г, с. 211 -212.

9 Орлов О. В. Исследование опорных сегментных подшипников на водяной смазке для тур-бомашин. «Вестник машиностроения» (принято к печати 31 ЛО.ОЗг).

Рис. 1. Конструкция пятисегментного подшипника

11

14 13 Г

1 17 16

Рис. 2. Установка для ресурсных испытаний опорных сегментных подшипников.

Рис. 3. Установка для исследования подшипников

Рис. 4. Узел опорного подшипника

190

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Рис.:

0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Р0> МП а

Зависимость всплытия вала в подшипнике Ф160 мм от ия смазки и от нагружения при п = 0 (прилегание нижних ов неполное, пять сегментов с с!вх = 3 мм, ёвых = <3Т = 2,5 мм)

ЧУ = 21,6 кН Я кол = 1,12 МПа

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 Рис. 6. Зависимость всплытия вала в подшипнике Ф160 мм от давления смазки и от нагружения при п = 0 (прилегание нижних сегментов - 100%, пять сегментов с с!вх = 3 мм, с!вых = с1т = 2,5 мм)

д, МПа

п, об/мин

Рис. 7. Разрушающая удельная нагрузка четырехсегментного подшипника 0100 мм, Р0 = 0,5 МПа, г = 40°С, ёДР = 2 мм, А0 = 0,3 мм, сегменты с бронзофторопластовым покрытием.

Ь ВЕРТ. мкм

а) Д0,3 00,6 Ш 01,3 Ж1.6 +2

б) А0,3 ♦ 0,6 Н1 #1,3 ^1,6 -4ь2

Рис. 8 . Кривая подвижного равновесия при п = 2600 об/мин (верхние сегменты сняты)

Рис. 9. Расчетная схема сегмента

N. кВт

40 — 2; 4 - ДдР, мм

+ ■ я = 0,13 МПа Ж * ч = 0,4 МПа " .

Л А 4 = 0,7 а УВл -' п = 10000 о ♦ 1 МПа ярк „ ''' Об/мин

■1

у \ п = 8000 об/мин

гС1 у'

О*' Г ......

»'Я п = 6000 об/мин

А я

п = 3000 об/мин Шщ

^.-Г' з

______О, м /час

01 23456789 10 11 12

Рис. 10. Зависимость мощности трения в подшипнике Ф135 мм от расхода воды и скорости вращения (4 сегмента)

N. кВт

40 г~ 1.5; 2,5 - Ддр, мм

+ ■ я = 0,13 МПа

ж н Я = 0,4 МПа

А А я = 0,7 МПа

О ♦ 1МПа

П ■ 1,5 МПа

значки - опыт линии - расчет

п = 10000 об/мин ❖ . -

Я

Ж

ж

Г! = 8000 об/мин

* \

п = 6000 об/мин I ]

.ж -ж'

♦ 1 *

о

1

П = 3000 об/мин ; - А*- 4

-О, м3/час

6 7

2 3 4 5

Рис. 11. Зависимость мощности трения в подшипнике Ф135 мм от расхода воды и скорости вращения (5 сегментов)

• о 2,0'МПа -25

А Д 1,6 МПа

О 1,3 МПа

□ 1,0 МПа

х °>6 МПа

опыт расчет

-0,06 -0,02 0,02 0,06 0,1 0,14

-0,04

0,04 0,08 0,12 0,16

0.2

Рис. 12. Нагрузочная характеристика пятисегментного подшипника Ф160 мм при п = 0 (без трёх верхних сегментов, диаметры дросселей в сегментах ¿вх = ¿вых = ¿т = 2,5 мм)

Рис. 13. Нагрузочная характеристика пятисегментного подшипника Ф160 мм при п = 2660 об/мин (без трёх верхних сегментов, диаметры дросселей в сегментах с1 вх = 3,5 мм, <1 ВЬ1Х = 0, d т = 2,5 мм)

Результаты испытаний покрытий и материалов шеек вала.

Таблица 1.

1Ья/| Тип Яеияишеваии некрытая Коррозионная стойкость ПрираОвты-вавмость Твамастъ Првчмвсть сцишяяма Примечание

1 ка 20Я13 й Х18Н10Т, УПЛВГН. роликам (1.5 мй) Хврбшав Плохая игзоо - риски, износ (250 Ч]

2 И на 20X13 [0,1 мм) гальааничвекийхрем Твжв Тяжа № 559-861 Нц1ЭО0 131В - мионествегауОет рисавгзоом]

3 > наХ18НЮТ сплав СР-З -II- -И- Н9 550 - РИСКИ, ИЗНВС (12004)

4 на Х18Я10Т сплавОМ -II- № 708-050 - риски, износ (500 ч)

1 1° наШтот сшив стеллит -II- -II- IV 450..550 - вальцовые риски, волнистасть (3000 ч)

8 ! иаХ18НЮТ сплав сормайт -11- Нет данных - вальцевые риски, волнистость (1100 ч)

1 1 30X13 Яев. закат» пе епацтешелотн ШВШ -и- НУ 451-559 - риски, мести, изнвс, пятнистость савйств (4004)

8 В5Х18 Закалка па всему объему -II- -II- НУ 700 - риски, ИЗНОС (1000 41

9 Втулка из Х18ИЮТ Пеяаытие сплав ВН-20 -II- Хервшав № 1268 Плохая эрозия, размывы (15004)

Ю втулка из Х18810Т Покрытие из окиси алюминия и вкиси титана -II- Тоже НУ1300 Тоже «ответное разрушение елвя (1000 ч), плакав телявиравядность

11 Зтулка из Х18Н1ВТ Покрытие яошизиция: карбид ирама - яшром -II- -II- №11300 местные етславнив (2000 ч)

12 Пупка из ПТЗВ Покрытие иемпезицив: карбид хрома -II- -II- НУ 1300 -II- местные етелвеиив (2500 ч)

18 Втуляа из 20X13 Покрыта; НЯ85ЙГШ ииигриД титана -//- -11- НУ 1000 -II- местные отслоение (И00Ч1

14 1 "ВЗЯТ плохая Плвхаа НУ 610 НцЮОО -

15 | ВлдамизЗВХША азотирование 10,5 мм) Твжв Хярвшая том Хорошая при (>00 град коррозия иарозия

18 I ■туша 20X13 аэатнр. ВД-ОДмм) Тяже НУ 800-850 Нц1150 Тв же при (> 80 трад коррозия

17 | Втута из Х1ВЯ10Т диффуз. хромир. с поел. азвтир. (В,08Л,1 мм] Хорошая -II- И 501.550 Н^1вМ-1200 ■II- имеатсаиаваяотка До20ЛНМч

18 а * Втуоди из 28X13 еупречие-ИИОМфГ (0,915 мм) Дмшиш Достатячмр № 286—ЗвВ Нц 500-050 наиваотка до 2808 ч при И 40-70 (радОоз существенного ухудшении

18 111 Втула из 20X13 с э&искр. мтроваияем и упрочи. ЦУГ (0,015 ИМ] Тона токе НУ 280-300 Ни 700 Наработка 1008 ч при 1=05 град Вез существенных изменений

Орлов О.В.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПОРНЫХ СЕГМЕНТНЫХ ПОДШИПНИКОВ НА ВОДЯНОЙ СМАЗКЕ ДЛЯ ТУРБОМАШИН

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 11.11.03. Формат 60x84/16. Объем 1,77 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 839

Отпечатано в типографии ОАО«КТЗ» 248010, г. Калуга, ул. Московская, 241

íwj 4 % 2 Q-ooj -A

Введение.

Глава 1. Краткий обзор по исследованию и применению водяной смазки.

1.1 Подшипники гидродинамического типа.

1.2 Подшипники гидростатического типа.

1.3 Выводы по главе 1.'.

Глава 2. Применение подшипников на водяной смазке в конструкциях

2.1 Опыт конструирования и эксплуатации.

2.1.1. Выбор конструкции подшипников.

2.1.2. Этапы совершенствования конструкций комбинированных подшипников.

2.1.3. Изделия КТЗ, в которых применены подшипники на водяной смазке.

2.1.4. Анализ опыта эксплуатации и причин отказов подшипниковых узлов.

2.2 Выводы по главе 2.

Глава 3. Экспериментальные исследования сегментного подшипника

3.1 Конструкции испытательных установок.

3.2 Методики и состав испытаний.

3.3 Результаты исследований основных характеристик сегментных подшипников.

3.3.1. Предельные разрушающие нагрузки.

3.3.2. Нагрузочные характеристики.

3.3.3. Расходы воды.

3.3.4. Мощность трения.

3.4 Анализ результатов испытаний.

3.4.1. Сегментный подшипник 0160 мм.

3.4.2. Покрытия и материалы пар трения.

3.5 Выводы по главе 3.

Глава 4. Создание методики расчета и конструирования подшипников

4.1 Вывод основных уравнений.

4.1.1. Уравнение течения смазки в несущем слое.

4.1.2. Уравнение течения во входном дросселе.

4.1.3. Уравнение балансов расходов.

4.1.4. Определение усилий, действующих на сегмент.

4.1.5. Уравнение равновесия сегмента.

4.1.6. Вывод зависимости толщины несущего слоя смазки при заданном положении шейки вала.

4.1.7. Вычисление площади торцевого зазора.

4.2 Алгоритм расчета.

4.2.1. Метод расчета.

4.2.2. Нахождение W (X, Y).

4.2.3. Нахождение U (X, Y).

4.2.4. Вычисление расходов.

4.2.5. Вычисление давлений PNi, PN2, Рыз.

4.2.6. Вычисление усилий на колодку гк и вк и моментов

4.2.7. Определение диапазона варьирования углом

4.3 Программа расчета.

4.3.1. Описание структуры программы.

4.3.2. Инструкция по заданию исходных данных.

4.3.3. Примеры расчета и расшифровка результатов.

4.4 Сопоставление экспериментальных и расчетных данных

4.5 Выводы по главе 4.

Задаче создания быстроходных подшипников скольжения, смазываемых водой или другими маловязкими и немаслянистыми жидкостями, за последние годы посвящается большое количество исследований. Актуальность этой проблемы определяется в первую очередь тем, что её решение дает возможность использовать для смазки подшипников рабочую жидкость машины; это позволяет улучшить конструкцию многих механизмов.

В частности, для некоторых типов турбомеханизмов, работающих на воде и водяном паре, смазка подшипников водой позволяет упростить конструкцию и уменьшить габариты за счет устранения разделительных уплотнений и автономной системы смазки с баками, теплообменниками и пр. Важным преимуществом является радикальное решение проблемы пожарной безопасности, которая для энергоустановок высоких параметров приобретает большую остроту, в связи с чем уже давно делаются попытки применения синтетических негорючих масел и пр. Однако, установка подшипников вблизи рабочей зоны тур-бомашины делает их более подверженным тепловым деформациям.

На Калужском турбинном заводе подшипники с водяной смазкой начали применяться в конструкциях питательных насосов. Высокая компактность конструкций и простота достигаются за счет того, что подшипники смазываются протечками из насоса. Естественно, что при этом исключается возможность специальной очистки воды, поступающей на смазку подшипников. Между тем, питательная вода при работе омывает большие поверхности (котлов, подогревателей, деаэраторов, труб и др.) и содержит в себе большое количество мелких абразивных частиц, появляющихся при изготовлении и в результате коррозии и эрозии системы. Применительно к этим условиям на Калужском турбинном заводе уже в 1953г были разработаны конструкции подшипников, объединяющие гидродинамический и гидростатический эффекты. Для больших нагрузок за основу взята сегментная конструкция, которая хорошо компенсирует перекосы, повышает виброустойчивость и позволяет выбрать наилучшее соотношение кривизны трущихся поверхностей. В дальнейшем эти подшипники претерпели значительные конструктивные изменения на основе опыта эксплуатации.

Однако, имеющие место случаи отказов подшипников при эксплуатации выявили необходимость проведения детальных исследований физических процессов в конкретной, наиболее нагруженной конструкции (рис. 10) для выяснения причин отказов и выработки рекомендаций по повышению надежности подшипников.

В настоящей работе ставятся задачи:

1. Выполнить обзор и анализ применяемых при смазке водой конструкций подшипников.

2. Выполнить анализ опыта эксплуатации применяемых КТЗ подшипников комбинированного типа.

3. Провести исследования по определению несущей способности и основных характеристик (расходы воды, потери мощности) сегментных опорных подшипников при расчетных условиях.

4. Проверить работоспособность сегментных опорных подшипников в условиях пониженного давления смазки и в режимах пусков и остановок.

5. На основе проведенного анализа и исследований оценить возможности применяемых конструкций подшипников и создать методику расчета их характеристик.

6. Выполнить сопоставление результатов расчетов и экспериментов.

4.5. Выводы по главе 4

Гидродинамостатический сегментный подшипник с водяной смазкой, изобретенный и разработанный на КТЗ, нашел не только широкое применение в изделиях КТЗ, но применяется и в изделиях других организаций. Однако, их попытки разработать методику расчета основных характеристик подшипника до настоящего времени были безуспешными - расчетные характеристики расходились с результатами экспериментов не только количественно, но и качественно. Причины заключались в подходе к расчету, которые были аналогичны тем, что применялись при создании расчетных методик для гидродинамических подшипников, смазываемых маслом (например, торцевые и осевые пояски рассматривались как бесконечно узкие в бесконечно широком подшипнике, а центральная часть - как колодочный подшипник, и т. п.).

Очевидно, что создание надежной инженерной методики расчета должно базироваться на использовании зависимостей, надежно подтвержденных экспериментами, либо созданных на основе обобщения экспериментальных данных, как это часто делается в гидравлике.

После многочисленных расчетов и сопоставления их результатов с экспериментальными данными был принят ряд предпосылок при выводе основных уравнений:

1) Периферийные торцевые пояски рассматриваются как щелевые уплотнения, и их гидравлические сопротивления определяются зависимостями, уточненными по результатам собственных экспериментов.

2) Гидравлические сопротивления поясков, расположенных по направлению окружной скорости, рассматриваются как состоящие из двух слагаемых. Одно определяется сопротивлением течению воды при неподвижных обоих поверхностях, другое - эквивалентно сопротивлению, которое нужно преодолеть, чтобы воде в щели сообщить скорость, равную скорости переноса воды одной движущейся поверхностью.

3) Силы трения, действующие на сегмент со стороны вращающегося вала, определяются при помощи выведенных эмпирических зависимостей для расчета мощности трения.

4) Течение воды в средней зоне сегмента описывается уравнением Рейнольдса, выведенным для ламинарного характера течения жидкости. Для учета другого характера течения вводится понятие условной вязкости. Значения условной вязкости определяются при помощи зависимости, полученной из сопоставления расчетных и экспериментально измеренных нагрузочных характеристик.

На основании указанных зависимостей при составлении уравнений баланса расходов для каждого канала и уравнений равновесия сегментов, были получены необходимые уравнения для решения задачи и разработан алгоритм расчета. Создана методика инженерных расчетов, позволяющая определить сначала угловое положение сегмента из условия равновесия действующих на него сил и моментов (гидростатического и гидродинамического давления, сил трения в смазочном слое и сил трения в опорном шарнире), а затем и все основные характеристики каждого сегмента и всего подшипника в целом - несуУ щую способность (нагрузочную характеристику), расходы воды, мощность трения.

Для удобства расчетов создана программа для ЭВМ. Результаты проведенных расчетов дали хорошее качественное и количественное совпадение расчетных и полученных в эксперименте значений при работе подшипника в расчетных режимах - см. пункт 4.4. Отклонения между расчетом и экспериментом, выявленные при нерасчетном режиме работы подшипника (схода верхних не-нагруженных сегментов с опорных штуцеров из-за недостаточных сил поджатая и наличия расхода подводимой воды в обход пары трения при определенных размерах дросселей в сегментах), только подтверждают возможность применения разработанной методики для инженерного расчета и анализа конструкции подшипника, так как недостаточность усилий поджатая сегментов в данном случае была определена расчетом.

Таким образом, разработанная методика и программа инженерных расчетов сегментного гидродинамостатического подшипника может быть использована при проектировании и анализе конструкции подшипников, работающих на водяной смазке. С помощью данной методики можно будет расчетным путем выявить возможные конструктивные недостатки и повысить надежность подшипниковых узлов.

129

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Впервые проведенный статистический анализ опыта эксплуатации более 1500 подшипников на водяной смазке, применяемых ОАО «КТЗ», определил наименее надежный тип подшипника и обозначил пути его усовершенствования.

2. Исследована работа сегментного подшипника на пусковом режиме.

2.1. Исследования эпюр давления в зазоре между валом и нагруженными сегментами показали, что давление в подшипнике, независимо от материалов пары трения и степени прилегания, практически распространяется на всю эффективную поверхность, даже если подводимое давление намного ниже «отрывного» (при котором происходит отрыв поверхностей). Это означает, что шейка не присасывается и не прижимается плотно к поверхности сегментов, а наоборот, опирается в отдельных точках малой площади. Таким образом, ясно, и это подтверждено исследованиями, что в случае, если подводимое давление ниже «отрывного», то при вращении вала в точках опирания будет происходить истирание, но оно не приводит к расширению площади контакта из-за подвижности сегментов. Опирание шейки вала переходит на другие точки на поверхности сегментов, и процесс износа продолжается, то есть происходит износ поверхностей сегментов без приработки и расширения площади контакта. Скорость истирания зависит от уровня давления воды, износостойкости пары трения и количества пусков и остановок.

Для полного исключения повреждения подшипника при пусках необходимо подводимое к подшипнику давление повысить до уровня, обеспечивающего отрыв шейки вала на величину не менее 0,05 мм.

2.2. Установлено, что из-за наличия сил трения в сферических опорах рабочих сегментов, затруднен разворот сегментов в процессе пуска, и может происходить их установка под отрицательным углом к валу (с расширяющимся по вращению зазором), что подтверждается экспериментом.

Предложено величину смещения сферической опоры сегмента по вращению (эксцентриситет) и размеры дроссельных устройств в каждой канавке выбирать такими, чтобы при всплытии ротора еще до начала вращения сегменты под действием гидростатических сил установились с положительным углом по отношению к шейке вала, образуя суживающуюся по вращению форму зазора.

2.3. Выявлено «падение» верхних ненагруженных сегментов на шейку вала, что приводит к существенным протечкам воды «в обход» зоны трения, через зазор между сегментами и их опорами и к разбиванию опор сегментов. Указанное явление вызвано недостаточной силой прижатия ненагруженных сегментов к опорам. Чтобы исключить протечки воды через сферические опоры ненагруженных сегментов и их разбивание в работе, необходимо создать усилие прижатия боковых сегментов к опорам, превышающее вес сегмента не менее чем вдвое за счет подбора соответствующих дросселей, а верхний сегмент закрепить жестко.

2.4. Исследования влияния схем подвода воды к сегментам из анализа опыта их эксплуатации показали, что схема подвода воды должна быть такой, чтобы износ рабочих поверхностей не вызывал снижения давления, подводимого к рабочим сегментам, что бывает в случае подвода воды ко всем сегментам из общего коллектора и установки дроссельного устройства перед коллектором. При этом увеличение зазора в подшипнике приводит к снижению давления в коллекторе, что еще сильнее интенсифицирует процесс износа.

Рекомендовано необходимое дросселирование воды осуществлять не в общем коллекторе, а на подводе к каждому сегменту отдельно. 3. Исследована работа сегментного подшипника на номинальном режиме.

Установлено, что подшипник обладает высокой несущей способностью (разрушающая удельная нагрузка возрастает от 7 до 12,5 МПа при росте окружной скорости от 25 до 50 м/с) благодаря наличию значительного гидродинамического эффекта, который намного превышает гидростатический. Высокий гидродинамический эффект делает подшипник нечувствительным к кратковременным изменениям давления в работе, которые практически неизбежны, поскольку вода берется из рабочего контура. Однако длительная работа в чисто гидродинамическом режиме нежелательна из-за очень малой толщины несущего слоя и, следовательно, возможного интенсивного износа поверхностей мелкими абразивными частицами. Увеличение толщины пленки за счет гидростатического эффекта увеличивает ресурс работы.

4. Исследованы основные характеристики сегментных подшипников, получены зависимости расходов воды через подшипник, величин смещения вала, давлений в канавках, мощности трения от величин нагрузки на подшипник, уровней давления воды и конструктивных параметров, что послужило базой для создания надежной инженерной методики расчета, позволяющей с достаточной степенью точности выбирать необходимые конструктивные параметры подшипника.

После обобщения и анализа экспериментальных зависимостей был принят ряд предпосылок при выводе основных уравнений:

4.1. Периферийные торцевые пояски сегмента рассматриваются как щелевые уплотнения, и их гидравлические сопротивления определяются известными зависимостями, уточненными по результатам собственных экспериментов.

4.2. Гидравлические сопротивления поясков сегмента, расположенных по направлению окружной скорости, рассматриваются как состоящие из дв^х слагаемых. Одно определяется сопротивлением течению воды при неподвижных обоих поверхностях, другое - эквивалентно сопротивлению, которое нужно преодолеть, чтобы воде в щели сообщить скорость, равную скорости переноса воды одной движущейся поверхностью.

4.3. Силы трения, действующие на сегмент со стороны вращающегося вала, определяются при помощи выведенных эмпирических зависимостей для расчета мощности трения.

4.4. Течение воды в средней зоне сегмента описываются уравнением Рейнольдса, выведенным для ламинарного характера течения жидкости. Для учета другого характера течения вводится понятие условной вязкости. Значения условной вязкости определяются при-помощи зависимости, полученной из сопоставления расчетных и экспериментально измеренных нагрузочных характеристик.

5. На основе разработанной методики расчета основных характеристик сегментных опорных подшипников, с учетом особенностей их работы на пусковых режимах были созданы алгоритм и программа расчета на ЭВМ и разработаны рекомендации по конструированию, повышающие надежность подшипника. Результаты расчетов по программе достаточно хорошо совпадают с результатами экспериментов, проведенных как на отдельных специализированных стендах для испытаний подшипников, так и в составе турбогенератора мощностью 3 МВт.

6. На основании проведенных работ для конкретного опорного сегментного подшипника диаметром 160 мм были даны следующие рекомендации по выбору конструктивных параметров:

6.1. Чтобы обеспечить на всех режимах работы установку поверхностей рабочих сегментов с положительным углом по отношению к поверхности шейки вала (сужение зазора), необходимо увеличить эксцентриситет до 4 мм и выполнить следующие размеры дроссельных каналов: с1Вх = 3,5 мм, ¿вых = 1,5 мм, ёт = 2,5 мм.

6.2. Чтобы исключить протечки воды через сферические опоры ненагружен-ных сегментов и обеспечить достаточное прижатие к сферическим опорам боковых сегментов, необходимо:

- верхний сегмент закрепить жестко, уменьшить через него проток воды установкой в опорном штуцере дросселя с1« 2 мм;

- в боковых сегментах увеличить эксцентриситет до 4 мм и выполнить следующие размеры дроссельных каналов: с!Вх = 2,5 мм, с!вых = 1,5 мм.

1. Алгоритмы и программы для исследования на ЭЦВМ Минск-22 случайных колебаний дискретных механических систем., Киев, 1972

2. Алыниц И. Я., Вергибицкий Н. Ф., Зоммер Э. Ф. Опоры скольжения. Машгиз. 1958

3. Архангельский Б. А. Неметаллические судовые подшипники. Судпромиз-дат. Л. 1975.

4. Балашев Б. А., Гальпер Р. Р., Леванов В. А. Испытания материалов подшипников при смазке водой. Судостроение. № 2. 1974.

5. Белый В. А., Купчинов Б. И. Подшипник из эластичного материала с фасонными несущими элементами на ножках. Авт. свид. СССР № 209922 кл. Р 16С 27/02.

6. Белоусов А. И., Горюнов Л. В., Ржевский В. П. Теория высокоскоростных гибридных гидростатических подшипников. Материалы научно технической конференции. Куйбышев. 1970.

7. Бодентейн. Минимально допустимые плёнки в упорных подшипниках скольжения гидродинамического действия с водяной смазкой. "Исследования по триботехнике". М. 1975.

8. Боярко Н. Н. Исследование особенностей работы упорных гидродинамических подшипников при смазке водой. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Сумы. 1979.

9. Боярко Н. Н., Вальчук В. К. Упорный подшипник скольжения. Авт. свид. № 586274. "Открытия, изобретения, промышленные и товарные знаки" № 48. 1966. С 111 112.

10. Боярко Н. Н., Вальчук В. К. Упорный подшипник скольжения. Авт. свид. № 627259. "Открытия, изобретения, промышленные и товарные знаки" № 48. 1977. С 126.

11. Боярко Н. Н., Вальчук В. К. О возможности работы упорного гидродинамического подшипника на водяной смазке при повышенных удельных нагрузках. Вестник машиностроения № 3. М. 1979.

12. Бургвиц А. Г., Завьялов Г. А. Устойчивость движения валов в подшипниках жидкостного трения. Изд. "Машиностроение", 1964.

13. Будников С. Ф., Майзель Ю. П., Цветков М. А. Кольцевые и сегментные направляющие подшипники с водяной смазкой. " Энергомашиностроение" № И, 1973.

14. Васильцов Г. А., Невелич В. В. Герметичные электронасосы. Машиностроение. Л. 1968.

15. Галай Я. С. Лингостановые подшипники для прокатных станов. "Сталь", №4, №5, М. 1939.

16. Герасименко С. С., Иванов А. А. Подшипники герметичных насосов., Минск, Наука и техника, 1989.

17. Григорьев Н. В., Уваров В. П. Опора вала. Авт. Свид. № 607068 кл. П6С 27/00, СССР

18. Григорьев Н. В., Уваров В. П. Опора вала. Авт. Свид. № 422876 кл. П 6С 27/00, СССР

19. Гусман М. Т., Кольченко А. В., Сидин А. А. Резинометаллические подшипники для турбобуров. Гостоптехиздат, 1959.

20. Давыдов А. П. Резиновые подшипники в машиностроении. "Машиностроение". Л. 1968.

21. Давыдов А. П. Исследование резиновых подшипников гидротурбин. Научное собрание трудов Гидропроект. Л.

22. Дьячков А. К. К вопросу о форсировании подшипников скольжения. Известия АН СССР, № 5, 1949.

23. Дьячков А. К., Маховенко А. И. Применение воды в качестве смазочного материала для подшипников скольжения. "Вестник машиностроения", № 12, 1981.

24. Дьячков А. К., Мир-Касимов Ф. Н. Исследование работы упорных подшипников на водяной смазке. "Вестник машиностроения", № 7, 1964.

25. Дьячков А. К., Матвеев Г. А., Терков А. А. Применение в конденсат-ных насосах подшипников нового типа, смазываемых горячей водой. Э. И. ЦИНТХИМНЕФТЕМАШ. № 1, 1974.

26. Ефимов А. И., Дорошенко Н. И., Динкина С. Я. Свойства металлофто-ропластовых подшипников скольжения (обзор). ЦНИИ ТЭИЛЕНИШЕМАШ, 1973.

27. Устойчивость роторов на сегментных подшипниках скольжения. Зиле А. В. и др. Маш. № 1, 1976.

28. Иванов В. В. Разработка узлов подшипников насосов для маловязких и агрессивных жидкостей. Отчёт ВИГМ по теме № 915. М. 1960.

29. Иванов В. В. Методика расчета гидростатических подшипников. Отчёт ВИГМ по теме № 714. М. 1958.

30. Иванов В. В., Игнатьев К. С. Подшипник с взаимно обратным щелевым дросселированием. Авт. Свид. № 112034 и № 145091.

31. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. "Машиностроение", М., 1975.

32. Информационный обзор по опыту работы подшипников с ЭМП покрытием. РАО ЕЭС России, ОАО "Урал ВТИ", СГАУ им. С. П. Королева, Челябинск Самара, 1999.

33. Камерон А. Теория смазки в инженерном деле "Машгиз", М., 1962.

34. Кельзон А. С. Авт. свид. СССР № 186226 кл. Б16С 27/07.

35. Кельзон А. С., Лущик В. Н., Циманский. Подшипник. Авт. свид. № 314009 кл. Р16С 27/04.

36. Кирюхин В. И., Кончаковский В. А., Мирошников В. К., Федорченко И. М., Ямпольский И. Д. Крупногабаритные комбинированные бронзофторо-пластовые подшипники, работающие на смазке водой. ГОСИНТИ. Экспрес-синформация, вып. 12/5, 1974.

37. Коваль Г. С., Кораблёв В. И., Школьник Г. Г. Опорный подшипник. Авт. Свид. СССР № 418642 кл. Р16С 33/28.

38. Кончаковский В. А., Мирошников В. Н., Усанович Л. Ю., Федорченко И. М., Ямпольский И. Д. Исследование эксплуатационных свойств комбинированных подшипников на водяной смазке "Порошковая металлургия", № 5, Киев, 1977.

39. Кончаковский В. А., Мирошников В. Н., Усанович Л. Ю., Федорченко И. М., Ямпольский И. Д. Исследование эксплуатационных свойств комбинированных подшипников на водяной смазке "Порошковая металлургия", № 6, Киев, 1977.

40. Кольценко А. В., Титаренко А. И. Определение конструктивных параметров осевой опоры турбобуров с упруго прогибающимися подшипниками. "Машины и нефтяное оборудование". Научно - технический сборник 9, М., ЦНИИТ, Энефтеиздат, 1965.

41. Коровчинский М. В. Теоретические основы работы подшипников скольжения. "Машгиз", М., 1969.

42. Коровчинский М. В. О нестационарном движении шипа в подшипнике. Сборник "Трение и износ в машинах". Выпуск XIV. Изд. АН СССР, М., 1960.

43. Кожевникова Е. И. Исследование гидравлических сопротивлений узких щелей. Труды ВИГМ "Исследования гидромашин". Вып. XXIV. М., 1959.

44. Кублы М. Б., Балакирев В. Е., Соколов И. Н. Подшипники из эпоксидных углепластиков для работы в морской воде. "Трибоника и антифрикционное материаловедение". Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции, 1980, Новочеркасск.

45. Левин Д. М., Минина В. Г. Самоочищающийся фильтр для водяного регулирования паровых турбин. Технический отчет ВТИ, 1963.

46. Лысенко Б. М., Порошин Ф. В., Лоцман Т. В. и др. Натуральные испытания направляющего подшипника на водяной смазке. Харьковский филиал института технической теплофизики АН СССР, март 1971, с 20.

47. Макаров А. И., Чистяков В. Б., Сорокин Г. К. Исследование давлений, возникающих в несущем слое упорного подшипника скольжения, смазываемого водой. "Трение, смазка, износ". Горький, т. 29, вып. 2, 1973.

48. Малаховский Е. Е. Теория гидростатического подшипника при ламинарном течении смазки. "Машиноведение", № 6, М., 1966.

49. Малаховский Е. Е., Иванов В. В. Расчет гидростатических подшипников при турбулентном течении смазки. "Машиноведение", № 4, М., 1967.

50. Марцинковский В. А. Гидродинамика и прочность центробежных насосов., Машиностроение, М., 1970.

51. Мейер Ж. П., Шоу М. С. Характеристики подшипника с внешним нагнетанием смазки и переменными ограничителями её расхода. Техническая механика, 1963.

52. Мищенко Б. И., Моргулис Л. Я., Серебрякова Э. Д. Исследование опыта эксплуатации направляющих подшипников гидротурбин на водяной смазке. "Энергомашиностроение" № 1, 1975.

53. Моисеев А. Д. Эрозионный износ материалов "Вестник машиностроения" № 11, 1953.

54. Навроцкая Я. К. Влияние перекоса подпятника на работу подшипника скольжения с водяной смазкой. Труды Горьковского политехнического итн-ститута, 1971, 27, № 13, с 20-23.

55. Нустифеев С. М., Самоед Ф. А., Кириллов Д. А. Исследование влияния скорости скольжения на коэффициент трения подшипников из полимернопласта при смазке водой. Известия высших учебных заведений "Нефть и газ" № 1, 1975, с 97-99.

56. Орлов О. В., Ямпольский И. Д. Некоторые особенности работы сегментных подшипников скольжения, смазываемых водой. Сборник трудов МГТУ, 2003г.

57. Отчет по исследованию высокоскоростных легконагруженных подшипников скольжения, работающих на воде И Н 855. Завод Экономайзер., Л., 1953.

58. Пластмассы в подшипниках скольжения. Сборник статей. Изд-во "Наука", М., 1965.

59. Пивнов Е. Г., Нечипоренко В. А., Мазин П. Г. Применение наборных, металлопластмассовых подшипников скольжения со смазкой водой. "Вестник машиностроения" № 1, 1974.

60. Позняк Э. Л. Упрощенный численный метод расчета характеристик подшипников скольжения произвольной формы. "Машиноведение", № 2, 1966.

61. Полканов Л. Д. Влияние природы и состояния повреждений на фрикционные характеристики подшипников скольжения с водяной смазкой. Труды Горьковского политехнического института, т. 29, № 9, 1973.

62. Полканов Л. Д. О характере трения в плоском подшипнике, смазываемом водой. Труды Горьковского политехнического института, № 7, № 13, 1971.

63. Полканов Л. Д., Чапарин А. В., Башаров Н. П., Пенегин А. В. Опыты по замеру толщины смазочного слоя. Кн. "Трение, смазка, износ". Горький, 1973. Труды Горьковского политехнического института, т. 29, вып. 2.

64. Попенко Н. Н. и др. Расчет гидростатического подъема валов в опорных подшипниках. Вестник машиностроения № 6, 1962.

65. Развитие гидродинамической теории смазки подшипников быстроходных машин. Сборник статей. Издательство Академии наук СССР, М., 1962.

66. Резников JI. Н., Тодер И. А., Сидоров О. Ф. Антифрикционный материал для подшипников скольжения, смазываемых водой. В кн. "Полимерные материалы в узлах трения" М., 1969.

67. Риппел. Проектирование гидростатических подшипников. Сб. статей издательство "Машиностроение" М., 1967.

68. Сафронов О. И. Исследование момента трения в подшипниках скольжения вертикального вала. В ст. "Среда и трение в механизмах" Вып. I, Таганрог, 1974.

69. Седач В. Ф., Неспела А. Н. Момент сопротивления вращению диска при наличии расхода жидкости через зазор. Труды Харьковского высшего авиационного военного училища. Вып. 98, Харьков, 1958.

70. Снеговский Ф. П. Расчет и конструирование подшипников скольжения. "Техника", Киев, 1974.

71. Упругая опора. Авт. свид. СССР № 811005, кл. F16C 27/02 Сныков А. В., Кельзон А. С.

72. Упругий подшипниковый узел, Авт. свид. СССР № 687273, кл. F16C 27/02, Сойкин Б. М.

73. Соколов Д. А., Рабкин П. Н. Об использовании в торфососах повышенного давления резиновых подшипников. "Торфяная промышленность", 1952.

74. Сосликов А. В. Резиновые подшипники в судостроении. Антифрикционные материалы. Сборник статей под редакцией Шаханиина А. Н. и др. ОНТИ, М., 1936.

75. Твердохлебов В. Г., Кузьмин Н. Ф, Исследование смазываемых водой подшипников скольжения, армированных эпоксидных композиций. "Технология и организация производства", Научно производственный сборник, Киев, №6, 1970.

76. Типей Н., Константинеску В. Н., Ника Ал., Бице Ольга. Подшипники скольжения. Расчет, проектирование, смазка. Изд-во академии наук Румынской народной респ., Бухарест, 1964.

77. Токарь И. Я., Бялый Б. Н. Гидростатический подъем валов в опорных подшипниках. Вестник машиностроения № 7, 1963.

78. Трение и граничная смазка. Сборник статей. Изд. Иностранная литература. М., 1953.

79. Трифонов Е. В., Ямпольский И. Д., Пируев Е. В., Экземплярский В. Я. Подшипники скольжения с водяной смазкой для быстроходных турбомашин. Судостроение, № 5,1966.

80. Трифонов Е. В. Подшипник скольжения для насосов. Авт. свид. № 104477 от 01.08.1954.

81. Трифонов Е. В. Лепестковый подшипник скольжения. Авт. свид. № 174042 от 22.04.1964.

82. Коэффициенты расхода кольцевых щелей. Удовенко А. А., Энергомашиностроение № 4, М., 1966.

83. Трифонов Е. В. Проблемы водяной смазки подшипников энергетических турбомашин. Сборник трудов Калужского филиала МВТУ 1966.

84. Трифонов Е. В. Конструкция и расчет подшипников с водяной смазкой гидродинамостатического типа. Сборник трудов Калужского филиала МВТУ 1966.

85. Федорченко И. М., Слепцова Н. П., Ямпольский И. Д., Белобродов И. И., Сапир Ю. В. Исследование эрозионной стойкости некоторых антифрикционных материалов, предназначенных для работы в воде. "Порошковая мет. таллургия" № 11, Киев, 1975.

86. Фогельполь Г. Гидростатический подшипник и возможности его применения. Машиностроение № 10, 1951.

87. Френ, Годе. Характеристики обыкновенных радиальных подшипников скольжения, работающих в условиях вихревого течения. "Проблемы трения и смазки" № 1, 1974.

88. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование, Мир, М., 1975.

89. Чаковский Б. И., Хаджиогло А. И. Некоторые вопросы трения подшипников скольжения в условиях водяной смазки. Труды Кишинёвского политехнического института, вып. 25, "Механика и машиностроение", 1971.

90. Черноусов Н. П. Герметичные насосы и аппараты, Л., 1955.

91. Черноусов Н. П. Некоторые вопросы теории гидростатических радиальных подшипников, Химическое машиностроение № 2,1961.

92. Черноусов Н. П. Лекции по гидростатическим подшипникам, Л, 1955.

93. Черноусов Н. П., Докучаев Ю. М. Экспериментальное исследование колебаний давления в камерах радиального гидростатического подшипника, Труды НИИХимМаш, вып. 41,1962.

94. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Изд. Наука, М., 1974.

95. Юрицкий Ф. П., Воронковская А. П. Графитовые подшипники в судовом машиностроении. Судостроение, 1967.

96. Ямпольский И. Д., Усанович Л. Ю. О применении водяной смазки в паротурбинных механизмах. Тезисы докладов на Всесоюзной научно-технической конференции. Проблемы совершенствования современных паровых турбин. Судостроение, Л., 1972.

97. Ямпольский И. Д. Несущая способность и устойчивость четырёхкамер-ного гидростатического подшипника с водяной смазкой для турбомашин. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Калуга, 1966.

98. Ямпольский И. Д., Брянцев А. Е., Орлов О. В. Расчет нагрузочных характеристик сегментных подшипников, смазываемых водой. Труды МГТУ им. Н. Э. Баумана № 581, М., 2001.

99. Ямпольский И. Д., Хомяков В. П., Орлов О. В. Опыт создания на ОАО "КТЗ" опорных подшипников скольжения, смазываемых водой. Юбилейный сборник трудов НИЦ КТЗ, Калуга, изд-во Манускрипт, 2002.

100. Ямпольский И. Д., Хомяков В. П., Орлов О. В. Результаты испытаний упорных сегментных подшипников при смазке их маслом и водой. Юбилейный сборник трудов НИЦ КТЗ, Калуга, изд-во Манускрипт, 2002.

101. Ямпольский И. Д., Хомяков В. П., Орлов О. В. Осевые гидростатические подшипники на водяной смазке. Юбилейный сборник трудов НИЦ КТЗ, Калуга, изд-во Манускрипт, 2002.

102. Ямпольский И. Д., Кирюхин В. И., Мальцев В. П. Авт. свид. № 137042

103. Ямпольский И. Д., Кирюхин В. И., Благовещенский В. В. Опора ротора. Авт. свид. № 495458 кл. Р16С 27/02

104. Ямпольский И. Д., Кирюхин В.И., Окунев Э. Е. Опора ротора Авт. свид. № 600336 кл. Р16С 27/02

105. Ямпольский И. Д. Гидростатическая опора. Авт. свид. № 513179 кл. Р16С32/06

106. Ямпольский И. Д. Опора ротора паровой турбины. Авт. свид. № 1001732 кл. Р16С 27/02

107. Ямпольский И. Д., Кирюхин В. И., Щеколдин А. В. Авт. свид. № 72353

108. Ямпольский И. Д. Гидростатический подщипник, Авт. свид. № 174906 кв 47в, 9, 1964.

109. Ямпольский И. Д., Хомяков В. П. Выбор конструкции выравнивающих устройств упорных подшипников с самоустанавливающимися колодками для турбин, НИИИНФОРМТЯЖМАШ 3-74-20, М., 1974

110. Ямпольский И. Д., Усанович Л. Ю. Применение водяной смазки в паротурбинных установках. Вестник машиностроения № 2, М., 1974.

111. Ямпольский И. Д., Хомяков В. П., Сарапов О. П. Несущая способность упорного подшипника, смазываемого водой. Вестник машиностроения № 7, М., 1971.

112. Ямпольский И. Д. Устойчивость работы подшипника с водяной смазкой гидродинамостатического типа. Труды КФ МВТУ № 139, Калуга, 1970.

113. Ямпольский И. Д., Усанович JI. Ю. Подшипники с водяной смазкой для паровых турбин. НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 3-68-17, М., 1968.

114. Ямпольский И. Д., Пируев Е. В. Несущая способность и устойчивость четырёхкамерного гидростатического подшипника. Энергомашиностроение №6, 1966.

115. Гидродинамический осевой подшипник скольжения. Патент № 536949 кл. F16C 33/10, Швейцария

116. Гидродинамический подшипник. Патент № 4119375 кл. 308/9 (F16C 23/00), США

117. Корпус подшипника . Патент № 1347877 кл. F16C, Франция.

118. Подшипник. Патент № 2735 кл. 53А211, Япония

119. Подшипник скольжения. Патент № 1332603 кл. F2A (F16C 17/00), Великобритания

120. Подшипник скольжения. Патент № 1336916 кл. F2A (F16C 41/00), Великобритания

121. Подшипник скольжения. Патент № 1600125 кл. F16C 33/16, Великобритания, 1977.

122. Подшипник скольжения. Патент № 3937494 кл. F16С 27/08, США, 1973.

123. Подшипник скольжения, работающий на воде. Патент № 56-38803 (603) кл. F16C Fl7/14, F16C 33/10 № 48-81805, Япония

124. Подшипник скольжения, работающий на воде. Патент № 55-605 кл. F16C F17/14, F16C 15/04, Япония

125. Подшипник скольжения, работающий на воде. Патент № 42693 кл. 53А211 (F16C), Япония

126. Подшипник для работы в водяной среде "Energi, fluide et lubrifie", 1964, 3,№ 18(13-16), Франция

127. Подшипники, смазываемые водой "Design and Compon. Engug" 1965, № 8, с 38-44

128. Подшипник скольжения, работающий в воде. Патент № 55-6772 кл. F16C 17/14, Япония

129. Радиальный подшипник скольжения, смазываемый водой. Патент № 1120982 кл. F16C 33/20, 1977, Канада.

130. Отчет о НИР. Исследование и создание опорных и упорных подшипников, работающих на перекачиваемой жидкости. Всес. научн.-иссл. и проект-но-констр. ин-т атомн. и энергетич. насосостроения (ВНИИАЭН), Сумы, 1981.

131. Тематический научно-технический сборник "Исследование и проектирование гидростатических опор и уплотнений быстроходных машин" под редакцией Артеменко Н. М. ХАИ, Харьков, 1973, 1975, 1976, 1977, 1982, 1986, 1987.

132. Исследование и отработка нижнего подшипника ЭПН-1, работающего на водяной смазке, с целью повышения его моторесурса. ИН-1535, завод "Экономайзер", JI, 1959.

133. Сегментный подшипник, работающий под водой. Патент № 55-4964 кл. F16C 17/14, F16C 33/20 Япония.

134. G. F. Arkless В. Sr Development of the water-lubricated Feed-Pump. A. H. I. Mech E Pumping, 1965, Vol. 16, No. 64, April, p. 163-174.

135. Corroll George R. "A Hydrostatic Bearing for Haystack". Paper ASME, 1962, NWA-229/

136. Colsher R., Anwar I., Dunfle I., Kande M., Development of water lubricated bearing for steam turbine application. Trans MSME. "Lubric. Techn.", 1983, 105 No. 3.

137. Danuta Kuapinska, Zygmunt Niementovski, Rainer Pietrosik, Kasimier Ziemjanski. Badania Brazu B525 J ko wateralu na pauewki wysokoobrotowych losysk slizgowych sniarowanich woda. Prace Naukow Institut Politechniki Wraclaw-shiesNo. 13, 1971.

138. Ellis P. H. Water lubricated bearings. Design and components in Engineering. 1965 No. 8, pp. 38-44.

139. Fyller D. D. "Hydrostatic lubrication", Machine Design, 1947, v. 19, No. 6, 7,9.

140. Fyller D. D. "Theory fnd Practice of Lubrication for engineers", 1956, New York.

141. Glandless Circulating Pump. The Engineer. June 3, 1955.

142. Hummel Ch/ Kritishe Drehzalen als Folge der Nachgiebigkeit das Schmiermittels in Lager VD1 For sehungs-heft.

143. Huet R. "Le frottement dans 1 eau technologie d'utilisation des bronzes autolulubrifiants a 25% de Pb" Ind. Fransachats etentret. Mater. Industr., 1963, No. 136/

144. Igai Michiaki, Namie Sadoniro. Rept. Sinp. Ree. Iuet. 1981, 18, No. 1.

145. Kasimier Ziemjanski, Danuta Kwapinska, Rainer Pietrasik . Studium nad Funkcjonainoscia lozysk elektricznych silnicov giebivowych. Prace Naukowe In-stytutu Konstrukcji i Eksploatasia Maszyn Politechniki Wrozlawskiey No. 13, 1971.

146. Kourti T. L., Krepp E. H. "Design of Hydrostatic Bearings". Mashine design No. 3, March 1955.

147. Malanoski S. B., Loeb A. M. "The Effect of the Methods of Compensation on Hydrostatic Bearing Stiffness". Trans. Of the ASME, S. D., June 1961.

148. Möhler I. B. Using Carbon Bearings. "Plan. Eng." USA, 1976, No. 9.

149. Newkirk B. L., Levis I. E. "Oil-film whirl. A non-whirling bearings". Trans. ASME 56, APM 56-10, 607, 1934.

150. Pinkus O. "Analysis of Journal Bearings with Arbitrary Load Vector". Trans. ASME, 1957, vol. 79, No. 6.

151. Pinkus O. "The Theory of Hydrodynamic Lubrication". New York, 1961.

152. Pinkus O. "Experimental Investigation of Resonant Whip". Trans. ASME, 78, 1956.

153. Raimondi A. A., Boyd J. "An Analysis of Orifice and Capillary Compensation Hydrostatic Journal Bearings Lubrication", Eng., 1957, vol. 13, No. 1.

154. Rainer Pietrasik. Woda Iako Smar W lozyskach slizgowych technica sma-rowniczaNo. 3, 1974.

155. Ripple Hurry C. "Design of Hydrostatic Bearing". Machine Design, 1963, No. 18-21.

156. Ripple Hurry C. "Design of Hydrostatic Bearing". Machine Design, 1963, No. 23-27.

157. Rohs H. G. "Hydrostatischer Lager mit gestenered Clzufiher". Ind-Ans. 1961, 83, No. 70.

158. Rohs H. G. "Die Optimierung hydrostatischer Lager". Ind-Ans. 1962, 84, No. 46.

159. Sanatorski I., Malinowski A. Werkstoffsauswahll fur wassergeschmierte Gleitlager. "Schmierungstechnic". 1980, No. 4.

160. Shaw M. C., Hacks E. F. "Analysis and Lubrication of Bearings". New York, 1955.

161. Smaardyk. "Water-Lubricated Bearing Studies". ASME Paper No. 55-SA-42.

162. N. Walton. Kunststofflager Ingenieur Dienst Ig 12, Nr. 2, 1973.

163. Wassergeschmierte Webeanlagen ins Adopzene "Konstruktion", 1978, 30 Nr. 4.

164. WepferW. H., Cattabiani E. J. "Water-Lubricated Bearing Development Program", Mechanical Engineering, vol. 77, 1955.

165. Wilcock D. F., Booser E. P. "Bearing Design and Application", New York, Toronto, London, 1957.

166. Yukio Hori, "A Theory of Oil-Whip in Journal Bearings", Proc. 5th Japan Nat. Congr. 1955.

167. Yukio Hori, "A Theory of Oil-Whip", J. Appl. Mech. 189-198, June 1959.

168. Nudelman N. В. Sump CH Teflon-Impregnated Bearings for Service in Water, Metal Progress, vol. 68, August, 1955.

169. Кудинов JI. А., Тихонов Ф. Д., Савельев А. Г., Хомяков В. П. Опора скольжения. Патент № 1814705 от 13.07.91г., кл. F16C 32/06ю

170. Технический отчёт "Испытания питательного турбонасоса ПТ-35-30", № ЭО-131, КТЗ, 1957.

171. Испытания графитизированных материалов на износ. Технический отчёт № 30-20 8, КТЗ, 1959.

172. Сообщение о результатах опытной проверки отдельных участков турбонасоса ПТ-35-30, № ЭО-219, КТЗ, 1954.

173. Сообщение о результатах измерения температурных перепадов на подшипниках с водяной смазкой, № ЭО-229, КТЗ, 1956.

174. Сообщение о результатах испытаний металлизированного, пропитанного фторопластом вкладыша подшипника насоса ПТ-35-30, № ЭО-231, КТЗ, 1960.

175. Технический отчёт "Отработка высокооборотных подшипников с водяной смазкой", № ЭО-236, 400-М-148, КТЗ, 1959.

176. Сообщение по настройке лепестковых вкладышей турбонасоса ПТ-35-30, № 30-250, КТЗ, 1959.

177. Технический отчёт "Отработка высокооборотных подшипников с водяной смазкой", № Э0-279, 400-М-167, КТЗ, 1960.

178. Сообщение о результатах проверки гидравлической плотности посадок подшипников питательных насосов ПТ-35-30М, № ЭО-287, КТЗ, 1961.

179. Сообщение о результатах испытаний упорных и обратных пят насосов ПТ-35-30М, № ЭО-315, КТЗ, 1961.

180. Сообщение о результатах испытаний упорного устройства турбонасоса ПТ-35-30М, встроенного в крышку турбины, № ЭО-322, КТЗ, 1961.

181. Сообщение об испытании графито-свинцового антифрикционного материала ГС-ТАФ, № ЭО-355, КТЗ, 1962.

182. Сообщение об испытаниях фарфоровых подшипников питательного насоса, № ЭО-368, КТЗ, 1962.

183. Сообщение о результатах испытаний бронзовых лепестковых подшипников на насосе ПТ-12, № ЭО-371, КТЗ, 1962.

184. Технический отчёт "Отработка конструкции подшипников скольжения на водяной смазке для окружных скоростей 30 70 м/сек (1-й этап)", № ЭО-424, 400-М-232, КТЗ, 1963.

185. Сообщение о результатах эксплуатационной проверки подшипников лепесткового типа на турбонасосе ПТ-12, № 30-460, КТЗ, 1964.

186. Сообщение об испытаниях подшипника турбонасоса ПТ-35-30М, № ЭО-464, КТЗ, 1964.

187. Технический отчёт "Отработка конструкции подшипников скольжения на водяной смазке для окружных скоростей 30 70 м/сек (2-й этап)", № ЭО-493, 400-М-270, КТЗ, 1964.

188. Технический отчёт "Об отработке гидравлического упорного устройства насоса ПТ-12", № ЭО-514, 400-М-204, КТЗ, 1962.

189. Технический отчёт "Об испытаниях гидроциклона на расходы 3-4 мЗ/час", № ЭО-515,400-М-273, КТЗ, 1965.

190. Технический отчёт "Отработка конструкции подшипников скольжения на водяной смазке для окружных скоростей 30 70 м/сек (3-й этап)", № ЭО-680, 400-М-472, КТЗ, 1966.

191. Технический отчёт "Испытания упорных подшипников на водяной смазке (1-й этап). Создание экспериментальной установки и испытание гидростатической упорной пяты ", № ЭО-7СЮ, 400-М-488, КТЗ, 1968.

192. Технический отчёт "Исследования работы упорных подшипников на водяной смазке (2-й этап). Определение потерь мощности в гидростатическом упорном подшипнике", № ЭО-718, 400-М-507, КТЗ, 1969.

193. Технический отчёт "Отработка конструкции подшипников скольжения на водяной смазке для окружных скоростей 30 70 м/сек", № ЭО-719, 400-М-508, КТЗ, 1969.

194. Сообщение об отработке технологии изготовления металлокерамиче-ских сегментных подшипников, № Э0740, КТЗ, 1969.

195. Сообщение о проверке надёжности новой схемы пуска с подачей воды на подшипники турбогенераторов от конденсатных насосов, № ЭО-768, КТЗ, 1970.

196. Технический отчёт "Исследование подшипников с водяной смазкой с диаметром шейки 135 мм (1-й этап). Определение потерь мощности на трение и расходов воды через подшипник", № 30-809, 400-М-574, КТЗ, 1971.

197. Сообщение. Проверка работоспособности подшипника с водяной смазкой Ф135 в условиях ограниченной смазки, № ЭО-826, КТЗ, 1971.

198. Технический отчёт "Создание и внедрение подшипников с водяной смазкой с диаметром 100 и 135 мм", № ЭО-881, 400-М-648, КТЗ, 1971.

199. Технический отчёт "Испытания подшипников насосов и гидроциклона главного питательного насоса", № ЭО-969,400-М-750, КТЗ, 1973.

200. Сообщение о результатах отработки упорных пят насоса ВПН-3, № ЭО-1135, КТЗ, 1977.

201. Технический отчёт "Отработка конструкции подшипников скольжения на водяной смазке. Этап 5. Определение расходов воды и потерь трения", № ЭО-1229,400-М-1149, КТЗ, 1979.

202. Сообщение о результатах ревизии подшипников турбогенератора зав. № К 16503, № Э0-1230, КТЗ, 1979.

203. Сообщение о причинах выхода из строя подшипников скольжения на водяной смазке турбогенератора N 2МВт, № ЭО-1244, КТЗ, 1979.

204. Технический отчёт "Отработка конструкции подшипников скольжения на водяной смазке для окружных скоростей 30 70 м/сек. Измерение толщины несущих плёнок", № ЭО-1245, 400-М-1175, КТЗ, 1980.

205. Технический отчёт "Модернизация подшипника на водяной смазке турбогенератора N 1,5МВт", № ЭО-1266, 400-М-1204, КТЗ, 1980. I' 211 Безмонтажная диагностика износа гидродинамостатических подшипников турбины. МГТУ, 1981.

206. Технический отчёт "Выбор материалов пар трения для подшипников с водяной смазкой. Этап 1.", № ЭО-13Ю, 400-М-1296, КТЗ, 1982.

207. Технический отчёт "Отработка новых материалов пар трения для подшипников с водяной смазкой. Часть 2. Выбор материалов шеек вала", № ЭО-1444, 400-М-1427, КТЗ, 1985.

208. Технический отчёт "Отработка новых материалов пар трения для подшипников с водяной смазкой. Часть 1. Выбор материалов вкладышей", № ЭО-1445, 400-М-1582, КТЗ, 1985.

209. Технический отчёт "Отработка подшипников турбогенераторе мощностью 240 кВт", № ЭО-1448, 400-М-1588, КТЗ, 1985.

210. Сообщение о результатах испытаний сталефторопластовых подшипников, изготовленных по модернизированной технологии, № ЭО-1472, КТЗ, 1986.I

211. Технический отчёт "Проверка новых материалов пар трения для подшипников с водяной смазкой", № ЭО-1529, 400-М-1717, КТЗ, 1987.I

212. Технический отчёт "Исследование опорного подшипника с водяной смазкой в режиме полужидкостного трения, при низких скоростях скольжения", № ЭО-1548, 400-М-1789, КТЗ, 1989.

213. Технический отчёт "Отработка герметичных уплотнений и новых подшипниковых материалов", № ЭО-1556, 400-М-1856, КТЗ, 1988.

214. Технический отчёт "Проектирование и изготовление уплотнений и подшипников ТН-7, их экспериментальная отработка", № ЭО-1583, 400-М-1905, КТЗ, 1989.

215. Технический отчёт "Испытания упорных пят и опорных подшипников с водяной смазкой ТГ N 1кВт", № ЭО-1158,400-М-1007, КТЗ, 1977.

216. Технический отчёт "Проектирование и экспериментальная отработка упорных подшипников насоса ТН-7. Этап 7. Проверка работоспособности пар трения в условиях пуска", № ЭО-1619, 400-М-1972, КТЗ, 1990.

217. Технический отчёт "Проектирование и экспериментальная отработка упорных подшипников насоса ТН-7. Этап 5. Испытания модели упорного подшипника", № Э0-1620, 400-М-1986, КТЗ, 1990.

218. Технический отчёт "Проектирование и экспериментальная отработка упорных подшипников насоса ТН-7. Этап 3. Испытания модели опорного подшипника", № ЭО-1621, 400-М-1988, КТЗ, 1990.

219. Технический отчёт "Проектирование и экспериментальная отработка упорных подшипников насоса ТН-7. Этап 6. Исследование работы, определение характеристик штатного лабиринтного вихревого насоса", № ЭО-1622, 400-М-1995, КТЗ, 1990.

220. Технический отчёт "Проектирование и изготовление уплотнений и подшипников насоса ТН-7. Этап 2. Проверка работоспособности материалов пары трения ВН20Г2 и ВН20Г4 для опорных подшипников", № ЭО-1626, 400-М-1945, КТЗ, 1990.

221. Технический отчёт "Проектирование и изготовление уплотнений и подшипников насоса ТН-7. Этап 4. Проверка работоспособности материалов пары трения ВН20Г2 и ВН20Г4 для упорных подшипников", № ЭО-1637, 400-М-1985, КТЗ, 1991.

222. Технический отчёт "Отработка подшипников для цирк, насоса в двух вариантах с модернизацией стенда. Этап 7. Проверка работоспособности материалов 7В-2А для опорного и упорного подшипников с водяной смазкой", № Э0-1705, 400-М-2091, КТЗ, 1993.

223. Технический отчёт "Проектирование и изготовление уплотнений и подшипников насоса ТН-7, их экспериментальная отработка. Этап 7. Проверка работоспособности пары трения из материала "трибонит", № Э0-1706, 400-М-2098, КТЗ, 1993.

224. Технический отчёт "Экспериментальная проверка работоспособности высокотвёрдых пар скольжения для подшипников с водяной смазкой", № 30-1707,400-М-2186, КТЗ, 1993.

225. Сообщение. Испытания пары трения для торцевого уплотнения воды из материалов на основе нитрида кремния, № ЭО-1775, № 400-М-2138, КТЗ, 1992.

226. Технический отчёт "Проверка работоспособности подшипниковой пары: металлокерамика сплав СРЧ с водяной смазкой", № ЭО-1776, 400-М-2161, КТЗ, 1994.

227. Технический отчёт "Испытания пары трения для торцевого уплотнения, работающего на воде, из материалов на основе нитрида кремния", № ЭО-1777, 400-М-2195, КТЗ, 1994.

228. Технический отчёт "Отработка и испытания опорного подшипника скольжения на водяной смазке для питательного насоса ПН-1500-350", № ЭО-1778, 400-М-2226, КТЗ, 1994.

229. Технический отчёт "Исследование и отработка гидростатического упорного подшипника насоса ТЦН-8", № 400-М-1026, КТЗ, 1977.

230. Сообщение о результатах испытаний упорной пяты ТЦН-8 в составе насоса, № 400-М-1060, КТЗ, 1977.

231. Технический отчёт "Исследование работоспособности опорно-упорного подшипника насоса ТЦН-8 в режимах кратковременной работы на пониженном давлении в системе смазки", № 400-М-1339, КТЗ, 1982.

232. Технический отчёт "Дополнительные испытания опорно-упорного подшипника насоса ТЦН-8 (аварийный останов)", № 400-М-1355, КТЗ, 1982.

233. Технический отчёт "Испытания самоочищающегося фильтра гидроциклона непрерывного действия", № ЭО-1781, № 400-М-1412, КТЗ, 1983.

234. Технический отчёт "Внедрение технологии изготовления подшипников с водяной смазкой (новая технология)", № 30-1780, № 400-М-1350, КТЗ, 1983.

235. Разработка методики расчёта нагрузочных характеристик цилиндрических гидродинамостатических подшипников. Калуга, МГТУ, 1993, № ЭО-1790.

236. Расчет коэффициентов демпфирования и момента трения в гидродинамостатических подшипниках. Калуга, МГТУ, 1993, № ЭО-1791.

237. Технический отчёт "Методика расчёта нагрузочных характеристик упорных пят, смазываемых водой", № ЭО-1792, № 400-М-2300, КТЗ, 1995.

238. Технический отчёт "Опыт создания на КТЗ подшипников скольжения, смазываемых водой", № 400-М-2370, КТЗ, 1996.

239. Технический отчёт "Расчёт нагрузочных характеристик сегментного подшипника, смазываемого водой", № Э0-1490, № 400-М-1623, КТЗ, 2000.

240. Технический отчёт "Разработка методики расчёта нагрузочных характеристик цилиндрических гидродинамостатических подшипников с водяной смазкой", № Э0-2043, № 400-М-2682, КТЗ, 2001.

241. Технический отчёт "Анализ опыта эксплуатации и проверка эффективности разработанных мероприятий по повышению надежности подшипника 0160 мм, смазываемого водой", № Э0-2089, № 400-М-2757, КТЗ, 2002.

242. Результаты испытаний покрытий и материалов шеек вала.

243. П/ял /70* е/У^г У Таблица 1.