автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Повышение виброустойчивости малых турбомашин с лепестковыми газодинамическими подшипниками

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

Для служебного пользования Экз. N 44

На правах рукописи

УДК 621.852.5 75

СИГАЧЕВ Сергей Иванович

ПОВЫШЕНИЕ ВИБРОУСТОЙЧИВОСТИ ЦАЛЫХ ТУРБОМАШИН С ЛЕПЕСТКОВЫМИ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ ПОДШИПНИКАМИ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 05.07. 05 - "Тепловые двигатели летательных аппаратов"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена на НПП "Наука" (Москва).

Научный руководитель: д. т. н. , доцент Равикович КХ А. Научный консультант: к. т. н. Братин А. Н. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Шашин Е М. кандидат технических наук Кан 0. Г. Ведущая организация НПО "Энергия" (Москва)

Зашита состоится "_"_1993г. в _часов

на заседании специализированного совета ССК 053.04.01 Московского авиационного института.

Адрес института: 125871, Москва, Волоколамское шоссе, 4, Ученому секретарю совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского авиационного института.

Автореферат разослан "_"_1993г.

Ученый секретарь специализированного совета 0

к.т.н.. доц. 'Г.В.Михайлова

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последнее время в связи с увеличением быстроходности и энерговооруженности малых турбомашин реальной альтернативой подшипников качения стали лепестковые газодинамические подшипники (ЛТП). ЛТП обладают способностью автоматического слежения за положением вала за счет деформации лепестков в соответствии с изменением давления в газовом слое. Они работоспособны при тепловых деформациях и значительных дисбалансах, не требуют повышенной чистоты окружающей среды. ЛГП позволяют достичь больших скоростей вращения ротора ввиду эффективного подавления самовозбуждающихся колебаний.

Использование ЛГП в малых турбомашнах (турбохолодильники воздушных систем кондиционирования, турбодетандеры криогенных установок, турбогенераторы, центробежные компрессоры) значительно повысило их надежность и ресурс, обеспечило экологическую чистоту.

В процессе эксплуатации выявлена недостаточная виброустойчивость роторных систем с ЛГП. При воздействии на корпус турбомашины низкочастотной внешней вибрации, ротор может войти в резонанс, что приводит к аварийной ситуации. К сожалению, данные по влиянию конструктивных параметров ЛГП на виброустойчивость и пути ее увеличения неясны. Во многом это связано со сложностью упругогидродинамического расчета таких опор и отсутствием экспериментальных данных. Опубликованные зарубежные работы носят в основном рекламный характер.

Таким образом, повышение виброустойчивости турбомашин с ЛГП является актуальной задачей, решению которой посвящена настояпщ диссертация.

Тема диссертации соответствует задачам, изложенным в научно-технической программе "Повышение технического уровня, качества и надежности машиностроительной продукции, имеющей важнейшее народохозяйственное значение на 1987-1990 годы и на период до 1995 года" этап 11.02 пункт Н. в "Раэработать и внедрить методы повышения надежности узлов трения путем использования и совершенствования опор с газовой смазкой", ■ утвержденной ГКНТ СССР и Президиумом Академии наук СССР 7 мая 1987 года.

Работа выполнена на основе опытно-конструкторских разработок и экспериментальных исследований, проведенных автором на НПП "Наука" (Москва).

Объектом исследования являются особенности работы жесткого ротора в лепестковых газодинамических подшипниках с перекрывающимися лепестками при внешнем кинематическом возбуждении.

Цель работы - исследование вибрационной устойчивости ротора в ЛГП, разработка и испытания подшипников с повышенными стабилизирующими свойствами, внедрение результатов работы в производство.

Методика исследования. Теоретические исследования ЛГП сводятся к решению упруго-гидродинамической задачи. Анализ колебаний роторной системы проведен с использованием электромеханической аналогии на основе метода узловых потенциалов. Экспериментальные данные получены на специальных стендах и при отработке реальных изделий.

Автор защищает следующие научные положения:

1. Оптимальное соотношение динамических характеристик ЛГП, обеспечивающих минимальные колебаний ротора.

2. Анализ влияния конструктивных параметров ЛГП на его характеристики и амплитуду колебаний ротора в ЛГП при воздействии внешней вибрации.

3. Использование метода электромеханической аналогии при расчете колебаний роторной системы с ЛГП.

4. Разработка конструкции виброустойчивых ЛГП с дополнительными лепестками, определение их статических и динамических характеристик.

5. Методика и схема стенда для динамических испытаний турбомашин с ЛГП.

Научная новизна. Разработана методика расчета виброустойчивости жестких несимметричных роторов на ЛГП с использованием электромеханической аналогии. Определено влияние конструктивных параметров на работоспособность ЛГП и амплитуду колебаний ротора. Получены оптимальные динамические характеристики ЛГП, обеспечивающие минимальную амплитуду колебания ротора. Предложены конструкции ЛГП с дополнительными лепестками, обладающие повышенной виброустойчивостью, определены их статические и ди-

намические характеристики.

Практическая ценность. Создана методика и программа на ЭВМ для расчета виброустойчивости роторных систем с ЛТП для авиационных малых турбомашин. Предложенные конструкции ЛТП с дополнительными лепестками и их экспериментальные характеристики позволили проектировать турбомашины с высоким запасом по виброустойчивости.

Реализация работы на практике. Результаты исследования нашли применение при проектировании турбохолодильников систем кондиционирования воздуха самолетов ТУ-204, ТУ-334, Ан-77. Турбохолодильник для ТУ-204 серийно выпускается на НПП "Наука". Наработка лидерного турбохолодильника составила более 1000 летных часов. ЛТП с дополнительными лепестками использованы в конструкции экспериментальных турбомашин - высокотемпературного турбокомпрессора системы наддува дизеля и турбогенератора замкнутой газовой энергоустановки мощностью 3 кВт.

Апробация работы. Основные результаты исследования доложены на научно-технических конференциях: Всесоюзной "Трение и смазка в машинах". Челябинск, 1983; Всесоюзной "Газотурбинные и комбинированные установки". Москва, 1987; Молодых специалистов Киевского механического завода им. 0. К Антонова, Киев, 1987; Всесоюзного научно-координационного совещания "Газовая смазка в машинах и приборах", Москва-Новороссийск, 1989; Всесоюзной "Надежность роторных систем с опорами на газовой смазке", Москва-Новороссийск, 1990; Региональной "Прогрессивные материалы, технологии и конструкции в машино- и приборостроении", Калуга, 1990; Всесоюзной "Проектирование и технология изготовления газовых опор экологически чистых машин". Москва- Росгов-на- Дону, 1991; Всесоюзной "Контактная гидродинамика", Самара, 1991. Тезисы всех выступлений опубликованы.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 тезисов докладов, получено 3 авторских свидетельства и 2 положительных решения на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографии. .Работа изложена на 160 страницах, содержит 60 рисунков. Библиография включает 130 наименований.

- 6 -ВВЕДЕНИЕ

Рассматривается наиболее распространенная конструкция ЛТП с перекрывающимися лепестками (рис.1). ЛТП представляет собой

образование газового слоя между ними происходит при скоростях вращения 5... 10 м/с. Дальнейшее увеличение скорости вращения приводит к росту толщины газового слоя.

В работе рассматривается виброустойчивость малых турбома-шин с ЛТП. Под термином виброустойчивость понимается работоспособность машины при кинематическом воздействии внешней вибрации на корпус в широком ' диапазоне частот. Под действием вибрационного возбуждения в колебательной системе ротор-ЛГП, возникают силы,' стремящиеся раскачать ротор. При увеличении амплитуды колебаний ротора, лепестки будут отслеживать эти колебания, сохраняя при этом газовой слой между цапфой ротора и лепестками. Однако, толщина слоя уменьшаемся. Уменьшение толщины газового слоя до минимально допустимой или разрыв слоя сопровождается износом антифрикционного покрытия лепестков и выходом ЛГП из строя. Таким образом, допустимая амплитуда колебаний ротора определена минимально допустимой толщиной газового слоя.

Расчет виброустойчивости по такой методике затруднен, так как необходимо постоянно контролировать толщину газового слоя, что связано с затратами машинного времени. Поэтому на практике допустимую амплитуду колебаний определяют как некоторую долю

Рис. 1. Схема ЛГП.

цилиндрическую втулку, охватывающей вращающуюся цапфу. Во втулке размещены упругие криволинейные тонкостенные металлические пластины - лепестки. Лепестки упруго охватывают цапфу, образуя с ней клиновидные 8аэоры. В основе работы ЛГП лежит эффект повышения давления в многоклиновом зазоре, возникающий при относительном перемещении поверхностей. Отрыв цапфы от лепестков и

монтажного зазора (равного максимальному радиальному смащению вала во втулке), что допустимо при сравнении ЛГП однотипных конструкций. Как показали испытания на виброустойчивость, ЛГП длительно сохраняет работоспособность при амплитудах колебаний ротора в ЛГП до 0,6 монтажного зазора, допуская кратковременное увеличение до 0,9 монтажного зазора. Поэтому возбуждение, при котором амплитуда колебаний цапфы ротора достигает величины 0,6 монтажного зазора, было принято в качестве границы виброустойчивости ЛГП. При анализе виброустойчивости вместо коэффициента динамичности удобно использовать величину приведенной амплитуды колебаний, равной отношению амплитуды колебаний к монтажному зазору.

(»ВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЛГП В МАЛЫХ ТУРБОМАШИНАХ

При составлении обзора опубликованных по рассматриваемой проблеме работ выделены несколько направлений.

Первое направление посвящено применению газовых опор в малых турбомашинах. На примере турбохолодильников системы кондиционирования воздуха самолетов показан постепенный переход к ЛГП. Представлены разработки фирм Westwind Turbines Ltd (Англия), Aerostatic Ltd (Англия), НПП "Наука" (Россия), Stratos Div. (США). Garret Corp. (США). United Technologies (США). В последнее время ведущие фирмы самолетного оборудования все турбохолодильники выпускают с ЛГП. Среди последних работ отмечаются турбохолодильники фирмы Garret Corp. для самолетов DC-10, А-300, А-300В, В-757. В-767, фирмы United Technologies для самолета В-747, фирмы ABG SEMKA (Франция) для самолетов А-310-200, А-320. ЛГП стали применяться и в других отраслях (турбогенератор замкнутой энергоустановки фирмы Toyota (Япония), гелиевый турбодетандер НПО "Гелиймаш" (Россия) и др.).

Второе направление посвящено развитию конструкций ЛГП. Основными патентовладельцами ЛГП с перекрывающимися лепестками являются фирма Garret Corp. и НПП "Наука". Развитие конструкции идет по пути увеличения демпфирования в ЛГП, перспективным направлением является введение в конструкцию дополнительных

опорных элементов.

Третью часть обзора составляют работы по расчету ЛГП. Представлены работы Пешти Ю. Е и Братина А. Е Большую работу по созданию программы расчета ЛГП на ЭВМ провела группа авторов ЧПИ (Челябинск): Левина Г. А., Смирнов ЕЕ, Еояршинова А. К., которыми разработана программа, основанная на численном решении уравнения газовой смазки с вариационным методом определил деформаций лепестка при учете условий контактирования.

Последняя часть обзора посвящена экспериментальным данным о работе ЛГП. Отмечается недостаток информации в этом направлении.

Выполненный обзор позволяет сделать следующие выводы: расширяется область применения ЛГП в различных областях техники; наиболее широко применяются ЛГП с перекрывающимися лепестками; недостатком ЛГП являе.тся низкая виброустойчивость в диапазоне низких частот; развитие конструкции ЛГП с целью повышения виброустойчивости приводит к усложнению из-за профилирования поверхностей и введения дополнительных элементов; существуют методы расчета статических характеристик ЛГП, однако не выявлена их зависимость от' геометрических параметров подшипника; динамические расчеты роторов с упругодемпферными опорами проводились без учета конструктивных особенностей ЛГП; объем экспериментальных работ по ЛГП недостаточен, их результаты не носят системного характера.

В связи с этим определены следующие задачи исследования:

1. Определить влияние геометрических параметров на характеристики подшипника.

2. Разработать расчетную схему для аналитического определения виброустойчивости и выявить оптимальные динамичво-кие характеристики ЛГП.

3. Создать расчетную схему динамической системы ротор-ЛГП -корпус для расчета по методике электро-механической аналогии.

4. Адаптировать программы расчета электричеоких охем для исследования установившихся колебаний системы ротор-ЛГП-корпус.

5. Разработать стенды и методики испытаний ЛГП для замера статических и динамических параметров подшипника.

6. Испытать на виброустойчивость ЛГП базовой конструкции и ЛГП, изготовленные с учетом теоретических исследований.

7. Провести испытания трехколесного турбохолодильника с ЛГП повышенной виброустойчивости.

8. Использовать полученные результаты при конструировании малых турбомашин.

Эти задачи определили структуру и объем диссертации.

РАСЧЕТ ВИБРОУСТОЙЧИВОСТИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РОТОР- ЛГП- ОСНОВАНИЕ

Во втором разделе приведены теоретические исследования

роторных систем с ЛГП. Расчетная •модель (рис.2) представляет собой массу, соединенную параллельно-последовательной упруго-демпферной связью с вибрирующим основанием. Пренебрегая массой лепестков и демпфированием в газовом слое между ротором и лепестками (рис. 26) , проведено аналитическое исследование колебаний на предмет их минимизации.

01 - жесткость и демпфи- Рассмотрены абсолютные колебания рование в газовом слое, массы и колебания массы относи-

Ю* - масса пакета лепестков, тельно вибрирующего основания.

- жесткость и демпфи- Показано, что абсолютная ампли-рование в пакете лепестков. туда колебания массы минимальна при безразмерном демпфировании в пакете лепестков равном ¿¡„г где ' ,

Работоспособность ЛГП при внешней вибрации в большей степени зависит от амплитуды колебаний массы относительно вибрирующего основания. Условия минимизации этих колебаний не удалось получить в простом виде.

Трансцендентное уравнение решено графически (рис.3).

Анализ уравнения показал слабую зависимость оптимального коэффициента демпфирования от отношения жесткостей ск , что

Рис.2. Расчетная модель ЛГП. /7?/ - масса ротора,

Я»

4 3

2 1

— ШоМ

■ 11 1.5

(о

ю

позволило принять значение оптимального демпфирования постоянным и равным 1,5. Небольшое превышение данного демпфирования над оптимальным для больших незначительно сказывается на амплитуде колебаний.

Проведенный анализ позволил оптимизировать динамические характеристики ЛГИ В дальнейшем исследовано влияние конструктивных параметров ЛГП на эти дина-

Рис. 3. Коэффициент динамичности ЛГП на резонансе.

мические характеристики, отмечены характеристики, определяющие работоспособность ЛГП. К ним относятся минимальная толшина Ьгтп газового слоя между цапфой ротора и лепестками на рабочей частоте вращения и момент Мтр сухого трения ротора в ЛГП при запуске, который определяет потребный вращающий момент. Исследовано влияние таких параметров как эксцентриситет 6 , толщина лепестка длина лепестка I , основной радиус кривизны лепестка 2Л и монтажный зазор С . Расчет характеристик проводился с использованием программы, разработанной Челя-бинскоим политехническим1институтом совместно с НПП "Наука".

Вычисления показали, что в рабочем диапазоне изменения

эксцентриситета нагрузочная характеристика блиэка к линейной, а жесткость пакета лепестков меняется незначительно. Рост жесткости пакета лепестков (рис.4) при увеличении толщины, длины или радиуса кривизны лепестка или уменьшении монтажного вазора приводит в этих случаях к возрастанию момента трения ротора при запуске и к снижению минимального зазора меэду лепестком и валом. Даны оценки гидродинамического демпфирования в межлепест-

■150

зг

35

по

/50 5о*кн 36 (,нн 45 1*мм (90 Снкм

Рис.4. Жесткость пакета лепестков ЛГП диаметром 50 ьы.

ковых ваворах, фрикционного трения в пакете лепестков и гисте-резисного демпфирования. Преобладающим является гидродинамическое демпфирование. Установлено, что выбор оптимальных значений геометрических параметров ЛГП должен производиться по их влиянию на виброустойчивость и работоспособность ЛГП.

Разработана методика анализа вынужденных колебаний системы жесткий ротор-упругодемпфер-ные опоры с применением электромеханической аналогии. По расчетной модели построена электрическая цепь-аналог, описана программа расчета методом расширенного анализа узлов, приведены результаты расчетов. Наиболее сильное влияние на виброустойчи->ис. 5. Допустимая вибропере- вость оказывает длина лепестка Тзузка ЛГП диаметром 50 мм и радиус кривизны лепестка ФИ статич. нагрузке 3,2 кг. (рис.5). Для подшипника диамет-юм 50 мм лучшей виброустойчивостью обладает ЛГП с длиной ле-естка 38 мм и радиусом кривизны 40 мм (до 0,63 е на резонанс-ой частоте при статической нагрузке 3 кг). Анализ показал, то демпфирование в пакете лепестков значительно меньше опти-ального.

щ

0.4 0,2 О

/

'Л

30 30

32 35

М 40

36 С, ни <5 1*нм

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛГП

Рис.6. Конструкции ЛГП.

Дальнейшие исследования ЛГП по увеличению виброустойчивости выполнено в ходе экспериментальных работ. Предложены конструкции ЛГП (рис. б) с укороченными дополнительными лепестками, установленных в различных положениях в пакете лепестков.

Для определения жесткости пакета лепестков в зависимости

к,

tí/U

4-Ю6

зю6

2-Ю<

о о,¿ q4 0,6 0,8 £

от эксцентриситета проведена серия экспериментов на установке, позволившей замерить статические нагрузочные характеристи подшипников без вращения ротора На-гружение вала проводилось изменением давления в двух пневмоци-линдрах. Существенного влияния дополнительных лепестков на жесткость не обнаружено. ЛГП диа-

Рис. 7. Статическая жесткость метром 50 мм без дополнительных

37,3 мм имеет жесткость 0,59 Н/мкм, что на 6 % превышает полученное ранее расчетное значение. Линейность нагрузочной характеристики сохраняется до относительного эксцентриситета 0,5. ..0,6 (рис.7).

Динамические испытания ЛГП проводились на установке, состоящей из корпуса с установленным в нем на двух подшипниках жестким ротором. В корпусе размещены также бесконтактные емкостные датчики перемещения, датчик частоты вращения и датчик вибрационной перегрувки. Привод ротора осуществлен воэдушной турбиной. Конструкция установки обеспечила возможность замены

Рис. 8. Виброиспьпания ЛГП. тельные результаты виброиспытаний ЛГП. Дана зависимость от внешней виброперегрузки приведенной резонансной амплитуды колебаний, которая определяется отношением амплитуды колебаний ротора относительно втулки подшипника на резонансе к монтажному зазору в подшипнике. Для ис-

ЛГП (эксперимент). лепестков с длиной лепестка

0.5 Ю 1,5 2,0 бе,£

ЛГП без разборки ротора, что сохраняло постоянным остаточный дисбаланс ротора. Вибрационное возмущение задавалось вибростендом при ступенчатом изменении частоты с 30 до 200 Гц с интервалом 10 Гц. Виброперегрузка на корпусе поддерживалась постоянной.

На рис. 8 приведены сравни-

следованных ЛГП характерна линейная зависимость амплитуды колебаний на резонансе от вибропе регрузки, что свидетельствует о постоянстве динамических коэффициентов ЛГП при умеренных уровнях возбуждения.

Как показали испытания, предельная виброустойчивость ротора в ЛГП без дополнительных лепестков на резонансной частоте составляет 0,6 е. Полученное ранее расчетное значение 0,52 г отличается от экспериментального на 13 X. ЛГП варианта "Б" не дает существенного увеличения предельной виброустойчивости (0,8 д), что связано с малой подвижностью дополнительного лепестка, ввиду его зажима основным лепестком. Хорошие результаты дает ЛГП варианта "А" (1,25 д). ЛГП варианта "В" оказался лучшим. Виброустойчивость ротора в данном подшипнике составила 1,5 д. ЛГП с двумя дополнительными лепестками вариантов "Г" и "Д" позволили повысить виброустойчивость до 1,65 % и 1,75 % соответственно. ЛГП варианта "Е" дает наивысшую виброустойчивость из испытанных подшипников (2,25 г). Конструкция не ухудшила газодинамические свойства подшипника.

Дальнейшие вибрационные испытания ЛГП проведены в составе трехколесного турбохолодильника системы кондиционирования воздуха самолета ТУ-204. Для сравнительных испытаний были выбраны подшипники вариантов "А", "В" и "Е".

Особенностью испытаний турбохолодильника явилось плавное изменение частоты вибровозбуждения вибростенда БТ-5000/300. Скорость сканирования частоты поддерживалась постоянной устройством автоматического регулирования. Виброперегрузка на корпусе турбохолодильника замерена с помощью пьезодатчика КО-35. Для устранения помех, вносимых аэродинамическим шумом турбохолодильника, сигнал от пьезодатчика предварительно проходит фильтр низких частот. Амплитуды колебаний ротора замерены двумя встроенными индуктивными датчиками перемещения с преобразователями НПП "Наука". Замена емкостных на индуктивные датчики позволила увеличить установочный вазор между датчиком и ротором до 1 мм, улучшила линейность характеристики датчика. Сигнал с индуктивных датчиков поступал на анализатор спектра 04-75 и далее на интегратор Я4С-78, в котором происходило запоминание максимальной амплитуды на каждой из частот. Резуль-

- 14 -

таты выводились на самописец Robotron-02013.

В процессе испытаний были получены амплитудно-частотные характеристики ротора в ЛГП при частотых вращения 0, 8500, 15000, 30000, 36000 об/мин и виброперегрузках до 2 g. Применение в турбохолодильнике подшипников типа "А" обеспечило виброустойчивость до 1,25 g. Изменение места установки дополнительного лепестка по типу "В" увеличило виброустойчивость до 1,5 g. Применение подшипника с тремя .подкладными лепестками по типу "Е" обеспечивает увеличение виброустойчивости до 1,75 g.

Сравнение результатов испытаний подшипников на экспериментальной установке и в турбохолодильнике показывает, что виброустойчивость подшипников типа "А" и "В" осталось без изменений. В то время как виброустойчивость подшипника типа "Е" в турбохолодильнике снизилась с 2,25 g до 1,75 g.

РАЗРАБОТКА ТУРБОМАШИН С ЛГП ПОВЫШЕННОЙ ВИБРОУСГОЙЧИВОСТЬЮ

Результаты научно-исследовательской работы позволили создать лепестковые газодинамические опоры повышенной виброустойчивости, что открывает новые пути совершенствования высокоскоростных малых турбомашин.

С 1987 года ведутся исследовательские испытания турбохо-лодильника системы кондиционирования воздуха пассажирского самолета ТУ-204. В турбохолодильнике применены ЛГП варианта "А". Ускоренные ресурсные испытания проведены в режиме "пуск-останов" (2000 пусков). Летные испытания на самолете составили 500 часов. В 1989-92 годах выполнен ряд демонстрационных полетов (Ле Бурже, Фарнборо др.). В 1990 году в турбохолодильнике подшипники заменены на вариант "В". Ресурсные испытания лидерного турбохолодильниКа на стенде составили 7000 пусков. В 1991 году два турбохолодильника проходили летные испытания на самолете ТУ-204. Наработка каждого составило около 1000 часов. С 1991 года турбохолодильники выпускаются серийно.

Большие работы ведутся по изготовлению турбогенераторов-компрессоров замкнутых энергоустановок. В 1988-89 годах на НПП "Наука" совместно с МВТУ им. Е Э. Баумана изготовлены и переданы на стендовые испытания турбогенератор-компрессор мощ-

костью 3 кВт, в котором применены ЛГП варианта "А" и динамический имитатор улучшенного блока турбогенератора-компрессора. Результаты их исследований подтвердили целесообразность использования лепестковых газовых опор в турбогенераторах-компрессорах. С 1990 года идут испытания турбогенератора-компрессора в составе стенда МВТУ им. К Э. Баумана, в котором применен роторный узел динамического имитатора. Начата разработка турбогенератора-компрессора мощностью 15 кВт, ЛГП варианта "В".

В 1990 году совместно с НАШ разработана и изготовлена партия турбонагнетателей с ЛГП варианта "В" для наддува автотракторных диэелей, что позволит увеличить мощность и экономичность двигателя, снизить токсичность выхлопа, снизить расход масла, увеличить ресурс и теплостойкость. В настоящее время идут испытания в составе стенда НПО НАМИ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование лепестковых газовых опор дает новый импульс к совершенствованию машин и механизмов. Основной областью применения ЛГП являются малые турбомашины.

В ЛГП без дополнительных лепестков не удается достичь значительного увеличения виброустойчивости. Проведенные расчеты показали, что для ЛГП диаметром 50 мм виброперегрузка. 0,5. ..1,0 г являетдя предельной.

Повышение виброустойчивости до 2,25 % получено з конструкции ЛГП с дополнительными лепестками (вариант "Е").

По работе можно сделать следующие выводы.

1. Получено оптимальное соотношение динамических характе-шстик ЛГП, обеспечивающих минимальные колебания ротора.

2. Дан анализ влияния конструктивных' параметров ЛГП на то характеристики и амплитуду колебаний ротора в ЛГП при воз-;ействии внешней вибрации.

3. Разработана методика использования электромеханической налогии для расчета колебаний роторной системы с ЛГП.

4. Предложены новые конструкции ЛГП с дополнительными епестками, экспериментально определены их статические и дина-ические характеристики.

¡j. Разработан стенд и нроиедены динамические испьгганш турбохолодильника с ЛГИ

6. Результаты проведенного исследования нашли применение при проектировании малых турбомашин: турбохолодильников системы кондиционирования самолета, турбогенератора-компрессор? замкнутой системы энергоснабжения, турбонагнетателей наддувг двигателей внутреннего сгорания.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Демпфирование в лепестковом газовом подшипнике. - I кн.: Трение и смазка в машинах. Тезисы докладов Всесоюзно* конференции. Челябинск, 1983, ч. I, С143-144 (в соавторстве с Брагиным А. Е ).

2. Повышение надежности опор с лепестковыми газовыми подшипниками высокоскоростных турбохолодильников. - В кн.: Теаись докладов XVIII НТК молодых специалистов и членов НТО Киевского механического завода им. 0. К Антонова. Киев, 1987г., с98. ДСП.

3. Динамические характеристики ротора турбомашины на лепестковых газовых опорах. - В кн.: Газотурбинные и комбинированные установки. Тезисы докладов Всесоюзной конференции. Москва, 1987г., с197 (в соавторстве с Брагиным А. Е, Захарово* ЕЕ.). ДСП.

4. Стенд для исследования трибохарактеристик материалов. Авторское свидетельство СССР N 1478806, кл. G 01 N 3/56, 1987 (в соавторстве с Брагиным А.-Е, Зотовым С. Е, Стояновым ЕА.).

5. Устройство гашения виброколебаний газодинамического подшипника. Авторское свидетельство. К 1555556, кл. F 16 С 27/ 02, 1988 (в соавторстве с Брагиным А.Е).

6. Газодинамическая опора Авторское свидетельство CCCI N 1625123, кл. F 16 С 27/02, 1989г (в соавторстве с Брагиньш А. Е , Маханьковым Е. Е ). ДСЕ

7. Повышение виброустойчивости лепестковых газовых подшипников. - В кн.: Газовая смазка в машинах и приборах. Тезись докладов Всесоюзного научно-координационного совещания. 18-2С сентября 1989г. гг. Ростов-на-Дону - Новороссийск. Москва, 1989г., с. 128 (в соавторстве с Семеновым A.A., Брагиным А. Е).

8. Трехколесный турбохолодильник с лепестковыми газовыми

опорами. В кн.: Прогрессивные материалы, технологии и конструкции в машино- и приборостроении. Тезисы докладов региональной научно-технической конференции. Калуга, 1990г. , с. 1213 (в соавторстве с Тишиным И. В. , Брагиным А. Е , Маханьковым Е. П. , Морозовым Г. Е ).

9. Лепестковые газовые опоры для малых турбомашин. - В кн.: Прогрессивные материалы, технологии и конструкции в машино- и приборостроении. Тезисы докладов региональной научно-технической конференции. Калуга, 1990, с12 (в соавторстве с Брагиным А. Е).

10. Моделирование динамических процессов ротора с лепестковыми газовыми опорами. - В кн.: Надежность роторных систем с опорами на газовой смазке. Тезисы докладов школы-семинара. Новороссийск, 1-5 октября 1990г. Москва, 1990, с69 (в соавторстве с Брагиным А. Е).

11. Упругодеформируемые газовые опоры в малых турбомаши-нах. - В кн.: Контактная гидродинамика. Тезисы докладов V Всесоюзной конференции. 18-20 июня 1991г. Самара, 1991, с80 (в соавторстве с Брагиным А. Е , Маханьковым Е. Е ).

12. Исследование динамических процессов в роторной системе с упругодемпферными опорами методом электромеханической анало-

, гии. - В кн.: Проектирование и технология изготовления газовых опор экологически чистых машин. Тезисы докладов школы-семинара Ростов-на-Дону, 9-14 сентября 1991г. Москва, 1991, сЗ (в соавторстве с Брагиным А. Е).