автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Расчет и конструирование осевых подшипников скольжения с многозонной смазкой для опор высокоскоростных турбомашин

КАЗАНСКИЙ. ШИКО-ТЕШЛОГИЧЕСКИИ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

БОРИСОВ СЕРГЕЯ ВЛАДИМИРОВИЧ

РАСЧЕТ .'И КОНСТРУИРОВАНИЕ ОСЕВЫХ ' ПОДШИПНИКОВ СКОЛЫШШ С МН0Г030НИ0Й СМАЗШЙ ДЛЯ ОПОР ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ТУРБШАШИН

05.02.02 - машшоиздание и дэтшги шшн

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань - 1992

Работа выполнена в Казанском химико-технологическом институте.

Научный руководитель:

член-корреспондент АН Татарстана, доктор технических наук» профессор В,А.Максимов

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук, профессор В.А.Иванов

кандидат технических наук, с.н„с. М.В.Хаиицуллян

Ведущая организация - НПО "Вакууммаи" < г.Казань ).

Защита состоится »¿^—400 •

на заседании специализированного Совета К.063.37.05 в Казанское химчко-технологическом институте ( 420015, г.Казань, ул.Н.Маркса,

д. 68 )„

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Казанского химико-технологического института.

Автореферат разослан -_____г*

Ученый секретарь ( I

специализированного Совета, ^^ЛУФ.Г.Шайхиев к.т»н., доцент /^^Рт*^^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Реализация конструкции турбомашин с по-тшэкньши частотами вращения роторов ставит проблему сгдвения потерь мощности и температуры в их опорах. Наибольшее распространенно в конструкциях опорно-упорных узлов высокоскоростных турбома-шш получили подшипники скольжения с самоустанавливающимися колод-каш, так называемые подшипники Митчелла.

Известно, что мощность в подшипниках скольжения затрачивается на:

- вязкий сдвиг в несущем слое смазки между опорной поверхностью подшипника и поверхностью ротора;

- внхреобразование и перетечки в корпусе подшипника, так называемые "дисковые потери".

Вполне отчётливо прослеживается два возможных пути снижения потерь мощности в опорах турбомашин:

- снижение таковых на вязкий сдвиг;

- снижение "дисковых" потерь.

Первый путь может быть обеспечен применением маловязких смазок, газовой смазки и активных магнитных подшипников, в которых потери этого рода практически исключаются.

Второй путь заключается в применении режимов скудной смазки.

Задачу снижения температуры подшипника решает индивидуальный подвод смазки в несущий клин. Подача свежего холодного масла непосредственно в смазочный слой снижает температуру несущих поверхностей подшипника за счёт изоляции баббитовой заливки колодок от слоя горячего масла на валу ротора. Ери атом снижаются и "дисковые" потери. Практическая реализация индивидуального подвода смазки в несущий клин значительно усложняет конструкцию подшипника.

Следует заметить, что опоф с применением маловязких смазок, режимов скудной смазки, обладают пониженной несущей способностью. Однако нагрузки на опоры высокоскоростных турбомашин малы, как правило, нэ превышают 0,2 ... 0,5 МПа ( 2 ... 5 кг/см^ ). Поэтому имеется реальная возможность применения в них как газовых, так и маловязких смазок, а также многофазной смазки С например, пенная, многозонная смазка и т.п. ).

Применение газовой смазки снижает затраты мощности на трение, но скшлаемость газового несущего слоя повышает вероятность кон-

I

такта поверхностей подшипника и вала в случае парогрузок.

ИсследуешЙ б настоящей работе подингинк с ююгозомяни точечном смазка сшгеоирует пояоаителькые качества перечисленных таеэ видов сшзкн. Под киогозонньш течением ошга здесь к далее будем поншать предельный случай двухфазной гааоскдкостной сказки8 когда потоки гадкосги и газа паротщаютса параллельно, на дарейэгшваясь Л руг с другом так, что в сшзочном ело© дадаишииов свольшняя образуете я зоны с чисго газовой и чисто жидкостной сказкой.

В известной литературе публшгации по теории и практичзскоыу применении шогозонкой сшзки отсутствует. Лксш в работах Накахары с соавторши кэхаийзм рассыатрмваеаого гсчания сказки в какой-то стегезни близок к иссдедуоиоиу в настоящей работе. Однако в отих работах описывается диш» качоствэнная сторона двухслойного тецонш гага над шздкостьз в газосгатическои кольцевом подпятнике, боа ого математического ошсашм.

Цель работа. Долью настоящей работы является комплексное исследование шогоеошого течения стэкн с осешк подзашадках сколъ-кегам, разработка котодши расчёта и рзковондацкй к проектирован!» таких подшипников.

Поставлены следующие задачи;

- поиск возможностой получения иногозонкой сназки в реальных условиях работы подшипников скольжения высокоскоростных турбомаинн путвк визуального контроля особенностей и стабильности точения;

- опродоленно области существования п поддержание такого рэ-»;на смазки;

~ разработка цатоыатичоской модели ькогозошюго течвнда ставки в осевом подшипнике скольяения турбомашн?

- разработка алгоритма расчета полученной катеиатической модели ;

- разработка методики и сродств экспериментальной проварка, адекватности полученной матвэдзической «одели;

- сопоставление и анализ рззулгугзгов теоретического и »еояо-ргшнтальиого исследований;

- разработка «етодикк расчета кдаотруктарако-технологвдеекмх параметров подшипника с шогозонным точением смазки;

- разработка рекомендаций по проектированию подшипников с многозонным течением сказки в качества опор турботшн.

Автор защищает решение посяавшнша задач.

• 2

Научная новизна.

Исследован режим течения1" смазки при продольном расположении зон течения смазочного масла и газа по ширине слоя. При этом количество несмепшвеющихся зон "жидкость-газ" не ограничивается.

Для такой многозонной газожидкостной смазки составлена и рассчитана математическая модель. Существование многозонной смазки подтверждено многочисленными визуальными наблюдениями при различных сочетаниях эксплуатационных параметров подшипников скольжения гидродинамического трения.

Практическая значимость. Установлено, что многозонная газожидкостная смазка позволяет значительно снизить потери мощности на трение в опорно-упорных узлах турбомашин. С наибольшим эффектом такой режим может быть применен в подшипниках высокоскоростных турбомашин.

Разработана методика расчета и проектирования осевых подлинников скольжения турбомашин с многозонной смазкой "жидкость-газ*.

Апробадияивнедрение.

Результаты исследований были доложены на Всесоюзной научной конференции "Газотурбинные и комбинированные установки" С МВТУ мы. Н.Э.Баумана» Москва, 1987 г. ), на УШ Всесоюзной научно-технической конференции "Создание компрессорных машин и установок, обеспечивающих интенсивное развитие отраслей топливно-энергетического комплекса" ( Сумы, ЦИНГИхимнефгеиаш, 1989 г. ), на 1У Всесоюзной студенческой научной конференции "Интенсификация тепло- и массо-обменных процессов в химической технологии" < ЮСГИ, Казань» 1909 г, на Всесоюзном научно-координационном совещании "Газовая смазка в малинах и приборах" С РТУ, ШАШ, 1989 г. ), на школах-семинарах: "Надежность роторных систем с опорами на газовой смазке" ( РТУ, ИНАШ, 1990 г. ), "Проектирование и технология изготовления газовых опор экологически чистех машин" ( РТУ, ИМА111, 1991 г. ), на научно--исследовательских конференциях КХТИ 1986 ... 1992 гг.

По материалам работы опубликовано 10 работ.

Разработанные методики приняты к внедрению в А/0 НИИТурбо-компрессор С Р.Казань ).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, с изложением обзора литературы, материалов исследований автора и обсуждения полученных результатов* выводов, списка

литературы и приложения. Диссертация содораит 148 страниц, 36 рисунков и 6 таблиц. Список лкторатура вкявчао? Ц9 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОШ

В первой главе на базе еэучзккя отечественной и аарубзгкой литературы по конструкции подшипников скольжения для опор высокоскоростных турбомаинн авто рои шволнен анализ ь^тодов ц схем подвода сказки в таклэ подвлпшши, ото позволило, во-пэршх, установять

следувщэо:

- накэтнЕааяся в последние года тендещаа к ушташот частоты вршг^ния poso ров турбоисзпн делает более актуальной проблэиу снкгенкя пбтерь мощности и уемлэратура в опорах;

- наиболее эффактишыки путяии роптания указанно Гз проблевд является пржанетко иаловязких сказов» скудной смазки и индивидуального подвода СШ81Ш в несущий клш;

- нагрузки на опоры высокоскоростных турбоиашпн, как правило, «алы и не превышают 0,-2 ... 0,5 ЫПа. Поэтому имеется реальная воэ-исишосгь праванення в них как скудной смазки, так и маловязких сказок, в частности, газовой и едогофаэной сьшзки С например, пенная, шогоэонная и т.п. );

- подшипник с многоаонньга течаниэи синтезирует пояоштедьные качества газовой и газдкостной сказки;

-публикации по вопросам кногозониого режима сиазки отсутствует; во-вторых, сформулировать задачи проводимого исследования, за-клвчащиэся в:

поиска возможностей обеспечения ренинов многозонной сказки в реальных условиях работы подшипников скольжения высокоскоростных турбокашш путая визуального контроля особенностей и стабильности течения;

определении области существования и подцершния такого режима смазки;

разработке математической модели многозонного течения сыазки в осевом подшипнике сколъкения турбомашин;

разработке алгоритма расчета полученной математической модели;

разработке ыотоднки и средств экспериментальной проверки адекватности полученной математической модели;

анализе результатов тооротичэского и экспериментального исследований;

разработке кетодпки расчёта конструкторско-тохнологическмх параметров подшипника с кногозонным точением сказки;

разработке рекомендаций по проектированию подшипников с многозонным тачанкам смазки в качестве опор высокоскоростных турбоиа-

ЕШИ.

Вторая и третья главы посвящены описании разработанной автором математической модели п алгоритма адогозонного течения смазки в осевых подшипниках скольнення турбоиадин.

Течение смазки в зазорэ подшипника скользения описывается уравнением Рейнольдса

Решенке уравнения ( I ) етзывает известные трудности. Поэтому принимается ряд упрощений, характер которых определяется для каждого конкрэтного случая в зависимости от задач исследований.

В данной работе рассматривается случай нзотергтческого стаци-

онарного течения смазки "гаэ-злдкоегь".

Для математического описания иссяэдуеиого вида сказки необходим уравнения, характеризую^«) как течение в зоне цидкости, так м течение в зоне газа.

Уравнение ( I ) для зоны течения кидкости с учётом допущений,

принятых для рассматриваемой задачи, т.о. у - Const %/u=cons>t в безразмерных параметрах записано в виде

Течение в зоне газа при той не постановке задачи таюхе описывается уравнением С I ) и при p/R Т записывается в виде

Вследствие отсутствия торцевой утечки газа градиентом давления по поперечной координате представляется возыонным пренебречь. Тогда уравнение С 3 ) для плоского потока газа примет вид:

В уравнениях С I ) - С 4 ) приняты следующие условные обозначения :

Ё> - длина подшипника, Ь - толщина пленки сыазюг, Р - давление в зоне нндкости, рг - давление в зоне газа, $, <?г - плотности масла и газа соответственно, ^ - скорость движущейся поверхности, х, у - декартовы координаты.

Система уравнений С 2 ) ... С 4 ) не определяет решение задачи ¡лногоэонного течения смазки, так как неизвестна консЦигу рация гон течения гщцкости и газа.

Таким образои, задача ыногозонного течения смазпи могет быть отнесена к классу задач со свободной границей. Тогда для замыкания математического описания рассматриваемой задачи систему уравнений ( 2 ) ... ( А ) следует дополнить еще одним уравнением, учитывающий ширину зоны течения хздкостк в зазоре подшипника. Для получения искового уравнения был применен подход Этсиона и Пин куса для расчёта подшипника без торцевой утечки, когда соблюдалось равенство расходов смэки в начальном и текущем сечениях зазора. Упомянутое условие было распространено на каздую отдельно взятую зону точения яидкости. Равенство расходов в сечениях подтвврвздается отсутствием бокового истечения жидкости.

Используя известное уравнение дня удельного расхода в потоке

¿ц ^гУк^г- гтгах < 5 >

определим, что суммарный расход в зоне течения аидкости равен разности расходов по осям

Ох и Ог. т.е.' а = &Х - <Эг , 3 < 6 >

где Ох - С7)

^ " ■ 12/и 1Л У

Следует заметить, что учёт С/г приводит к существенному увеличению расчетной программы на ЭВМ и непосредственно времени счета программы. Из соображений экономии каганного времени состав»

6

ллщол дохода по оси была опущена, тем более, что значи-

тельного влияния её на результаты расчёта при предварительных вычислениях обнаружено не было.

Возможность указанного допущения подтверждается также расче-таш Этсиона и Пинкуса для подшипника без торцовой утечки, которым и является, в предельном случав, каццая отдельно взятая струйка пидкости. Исходя из приведенных рассулдений имеем:

& - (9 > .

С учётом уравнения С 7 ) получим уравнение:

которое при пароходе к безразмерным параметрам и соответствующих преобразованиях дает искомое уравнение:

Таким образом, многозонное течение смазки в клиновом зазоре осевого подшипника околькения описывается уравнениями С 2, 4, II ]

Граничные условия для полученной снстеш* уравнений приняты следящие:

- на передней кромке колодки начальное давление определяется давлением подачи среды, то ость:

ро - р»х ; < 12 )

- но боковых и задней кромсах колодки давление определяется аткосфэрным давлением, то еста:

рк = Ра С 13 )

- на гратще разделл фаз газ-яидкость давление в зоне течения газа равно давленп- з з не течения жидкости, то есть:

Рг = Р* С 14 )

Нэпрерывность решений по зонам течения я* ¿гости и газа достигается в соответствии с теорггой разрывов. Исходя из постановки задачи, частицы газа не 1«пеходят в зону аидкости и наоборот. Тог да разрыв мззду средами липкости и газа классифицируется как "каса телышй, при котором уело*-а равенства давлений на границе прини-

7

мает вид:

где п - величина внешнего воздействия, поверхностная плотность давления.

В настоящей работе принято допущение R -О , т.е.

рг --- Р*

Рассмотренное выше решение поставленной задачи было бы неполным без указания на то, что при некоторых сочетаниях значений расходов масла, газа, внешней нагрузки и частоты вращения ротора икается возможность нарушения многозонности течения смазки с последующим перемешиванием потоков и образованием эмульсии. При этом, естественно, не применима и полученная система уравнений С 2, 4, II) Поэтому необходимо получить критерий, позволяющий оценивать переход течений от одного вида к другому - от многозонного к эмульсионному или каким-либо другим течениям.

Для решения поставленной задачи рассмотрена зона течения жидкости. Фактически единственными силами, сдергивающими свободное растекание жидкости в зазоре подшипника в направлении торцев, являются силы давления газа и поверхностного натяжения жидкости. Тогда с учётом вышеизложенного и данных других авторов получим

уравнение: _

CSfl - ffr + Рг ( 16 )

По известкой формуле капиллярное давление определяется отношением коэффициента поверхностного натяжения О* к радиусу кривизны мениска жидкости ^ :

Ра- = О-/Г (П )

В рассматриваемом случае радиус кривизны можно представить в

шадо л-//- -cía) ,'

Уравнение, однозначно связывающее величины нормального напряжения с линейными деформациями, в гидромеханика записываются в

ввде: rfTL 2 -V /7

Oí -р Jf - ^/jdr>j¿¿ < 19 )

Учитывая, что

. а'ии dx ■ ¿z

а также ' Vv ^ О % получим:

СК - - о 4 JU 2 С -20 )

- Р 3 И dz ■ з 0/ ^ J

8

Зависимость меаду Оп и <£$ может быть получена из рассмотренной схемы на рис. 4

= С%£о5СагсГдд1/2дх) (-21)

После подстановки ( 17 ) и ( 21 ) в ( 16 ) получим:

(.-Р ^ А ¿/?АХ) С 22 >

В безразмерных параметрах уравнение С 22 ) имеет вод:

У^/ё& л Л ^ ^ *>о ^Р А3 Ь» +

О- о " 3 *звсПг(7 Лвв<ЯГ'<К ( 23 )

В четвертой главе излагается объём и содержание экспериментальных исследований, выполненных автором для проверки и уточнения математической модели задачи, решаемой в диссертации. Накопленный к настоящему времени опыт отечественных и зарубежных учёных в области экспериментальных исследований подшипников скольжения явился основой для разработки методики исследований, которые могут быть сформулированы в виде следующих двух групп:

1-я группа задач - визуальное наблюдение за течением многозонной смазки в зазоре подшипника, определение области устойчивости течения многозонной смазки и границ перехода его в эмульсионное течение при различных эксплуатационных характеристиках подшипника;

2-я группа задач - получение зависимостей эксплуатационных характеристик подшипника ( давление подаваемой в нагруженную зону смазки, её расход и нагрузка ) от факторов, обеспечивающих его работоспособность ( распределение давления в смазочном слое, температура на поверхности трения, изменение зазора ); выявление зависимости несущей способности и минимальной толщины смазочного слоя от объёмного соотношения масла и воздуха,

С учётом* поставленных задач были разработаны в соответствии с ГОСТ 19.201-78 и согласованы с заинтересованными организациями технические задания на экспериментальное оборудование.

При изучении условий и особенностей работы подшипников скольжения представляет особый интерес реализация визуального наблюдения характера течения.

Это объясняется, во-первых, возможностью фиксации стационарности течения ( отсутствие перемешивания компонентов смазки, чёт-

9

кие границы зон без завихрений и обрывов ) при различных режима! работы подшипника, во-вторых, возможностью определения области существования стационарного течения в зависимости от эксплуатационных характеристик подшипника.

На кафедра компрессорных мятлик и установок КХТИ согласно техническому заданию была разработана конструкторская документация и изготовлен стенд душ визуального наблюдения за течением многозонной смазки в осевых подшипниках скольхения.На этом стенде был испытан подпятник со следующими размерами: наружный диаметр 90 ж; внутренний диаметр 30 мм; ширина клинового участка подпятника . ( по среднему радиусу ) 31 мм; глубина клинового скоса 0,05 мм; количество клиновых скосов 4.Универсальность конструкции стенда дает возможность проведения испытаний подшипников с наружными, диаметрами и менее 30 мм.

Целью эксперимента явилось:

- визуальное наблюдение за течением многозонной осадки в зазоре подшипника;

- определение области устойчивости течения многозонной смазки и границ перехода его з эмульсионное течение при различных значениях"" эксплуатационных параметров подшипника*

Для исследования эксплуатационных характеристик подшипника был использован стенд, имеющийся в ШШУрбоноыцрессор г. Казань с соответствующей, доработкой., позволяющей моделировать практически все возможные решмы работы упорных подлинников скольжения: запуск при заданной нагрузке до установления стационарного режима; выбег ротора до полной, остановки; периодическое изменение нагрузки от нуля до рабочего значения; изменение расхода сглазки от нормального до

режимов скудной' смазки.

Стенд состоят из привода, испытательной станции, масло-систеш,

контрольно-измерительной и регулирующей аппаратура.

Цель эксперимента:

- получение зависимостей эксплуатационных характеристик под-шзшника от факторов, обеспечивающих его работоспособность;

- выявление зависимости несущей способности и зазора от объемного соотношения тела и воздуха.

В пятой глазе приводится анализ и обобщение результатов экспериментальных и теоретических исследований, что дало возможность

10

сделать следующие выводы:

- потери мощности на трение существенно зависят от частоты вращения ротора, во всем диапазоне изменения последней потерн мощности возрастают С Рис. 2 )•

- с увеличением осевой нагрузки на подшипник потери мощности возрастают, зависимость носит почти линейный характер ( Рис. 3 );

- с увеличением расхода подаваемого на смазку масла потери малости на трение возрастают незначительно; причем для малых величин расхода С до 25 л/мин ) потери мощности практически неизменны, а при больших расходах - резко возрастают, что объясняется резким увеличением, при больших расходах суммарной площади жидкостной зоны течения многозонной смазки;

- с возрастанием осевой нагрузки на подшипник тшикальная толщина смазочной пленки уменьшается ( Рис. 3 ), причём наиболее интенсивно такое уменьшение наблюдается при нагрузках, не превышающих 2 МПа, при дальнейшем возрастании нагрузки рассматриваемая зависимость носит более пологий характер; такой характер зависимости объясняется "выдавливанием" газовых зон течения зид ко отними, что увеличивает несткость смазочного слоя;

- с увеличением частоты вращения ротора минимальная толщина смазочной пленки монотонно возрастает;

- многозонное течение смазки в подпшгпике снижает максимальную температуру колодок подшипника, причём сыводы других исследователей о преимуществе температурного рзшоза работы при Подводе смазки в слой через колодку по сравнения с направленный подводом смазки в слой полностью согласуются с результатами налах экспериментов С Рис. 4 );

- ширина зоны течения зидкости значительно зависит от осевой нагрузки на подшипник < Рис, 5 )в

Таким образом, мозжа сделать вывод об адекватности разработанной математической модели процесса в несущем слое многозонного подшипника, что подтверждается достаточно хоропэй ( в среднем до 7% ) сходимостью теоретических и экспериментальных данных, полученных автором н экспериментальными данными других исследователей ( Рйс. 2 ... 5 ).

В шестой главе приводится гад тодика расчёта осевых подшипников схольяения с многозонным течением смазки для опор турбомашин.

/7о=£(Рос)

Рис. I. Расчетная схвт кногозонного течения сгаэни

шогоаонная смаака

подвод смазки через колодку

_ смазка

через колодку окспертеенуальная зависимость

л.

Рис. 3. Зависимость потерь Рос

ыощности на трение и минимальной толщины плойки от осевой нагрузки

£ = 18 л/ш, о) ш 150 1/с

~мпа

1м<зк

°с

70 50

100 150 200 Ркс. 2. Зависимость потерь мощности на прение от частоты вращения ротора , 04-рос . 2»28 МПа, Я- 40 л/мнн 44

у^уч" зонтичная"

-90 X смазка

/\лодвод смазки

. чорэз колодку

Хмиорозонная

смазка

* ?

Ц2-

/7 экспериментальная \ зависимость

По~-№

30

еорэтичэскке п завясшости

Мо ь/Г \

Г р \ч_

-ф ' ьб

Рос101

Ро

'ОС

Ркс. 4. Зависимость каксн-кальной температура колодок от осевой нагрузки , со = 200 1/с, а - 40 я/ккн

МПа "МПа

Рис. 5. Зависимость выходной ширины зоны течения видности от осевой нагрузки О) = 67 ¿/с

Практический опыт позволяет сформулировать две задачи для рассматриваемой методики:

- проведение проверочных расчетов при использовании заимствованных конструкций осевых подшипников о соответствующей доработкой на предмет определения эффективности применения многозонной смазки;

- проведение проектных расчётов эксплуатационных параметров осевых подшипников при создании новых конструкций.

Исходными данными для проверочного расчета является: длина и пирита упорной колодки подшипника;, минимальный зазор в подшипнике и распо питание точки опоры колодки, частота вращения ротора; расход садкости и газа в подшипнике; количество отверстий в колодке подЕяпиика для подачи жидкости и газа; давление подачи жидкости и газа в подиипник; аткосферное давление; коэффициент поверхностного натяжения жидкости; температур подачи жидкости в подшипник.

Проверочный расчет состоит из следующих этапов:

1. Назначение, исходя из технического задания, требуемых критериев работоспособности подшипника: величина нагрузки; частота вращения ротора; потери мощности на трение; минимальная толщина сказочной пленки; расположение точки опоры колодки.

2. Подбор конструкции по заданным параметрам: определение среднего радиуса колодки, средней скорости скольгеннд несущей поверхности упорной ленты, темпэратуры в ьгэаподуиэчноы канале.

3. Ввод исходных данных о ЭВМ.

4. Расчеты на ЭВМ.

5. Вывод на печать результатов расчетных величин нагрузки и поторь кощности на трение.

6. Сравнение расчетных пзлпчин параметров с заданными и выдача заключения о работоспособности донкой конструкции. В случае существенных расхождений расскзтриваошх солпчин следует.изменить геоиэтричеекке паракетрт подаашнка п исполнить проектный расчет.

Исходными данными для проектного расчета являются: нагрузка на подшпник н частота врегрнмя ротора.

Оптигазащш конструктивного варианта подшипника скольжения обеспечивается выполнением следующих условий:

- достижение минимума потерь мощности на трение;

- достижение максимума несущей способности подшипника;

- обеспечение оптимальной величины минимальной толщины сма-

13

зочной пленки.

Проектный расчет состоит из следующих этапов:

1. Задание исходных данных для расчета: нагрузки,.частоты вращения, предельно допустимой величины потерь мощности.

2. Выбор геометрических параметров подшипника С см. исходные данные для проверочного расчета ).

3. Ввод в ЭВМ в определенном порядке заданных и выбранных параметров подшипника.

4. Расчеты на ЭВМ.

Последующие два этапа аналогичны этапам 5 и 6 поверочного расчета.

Выводы

1. Основными ограничивающими параметрами опор скольжения тур-бомашин являются потери мощности на трение, максимальная температура несущих поверхностей и минимальная толщина смазочного слоя.

Эффективным способом решения этой проблем* является применение многозонной смазки "газ-жидкость".

2. Реализована и исследована на экспериментальном стенде конструкция осевого подшипника скольжения с многозонной смазкой.

3. Экспериментально подтверждена возможность получения устойчивого многозонного течения смазки в клиновом зазоре подшипника скольжения.

4. Разработана математическая модель многозонного течения смазки в осевом подшипнике скольжения.

Разработана и отлажена на ЭВМ программа расчета параметров .рассматриваемого течения. Такая программа позволяет решать прямую ( по заданным значениям эксплуатационных параметров определяются геометрические размеры подшипника ) и обратную С по заданным геометрическим размерам подшипника, определяются значения эксплуатационных параметров ) задачи на стадии конструирования подшипниковых опор.

5. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований установлено, что:

- характер зависимостей основных эксплуатационных параметров при многозонном течении смазки качественно аналогичен подобным зависимостям для других, применяемых в настоящее время типов смазки;

ряэрпб-»тачная математическая модель рассматриваемых подшипников под*^эртдается хоропой сходимостью теоретических и экспериментальных донных, расхождение составляет в среднем не более 7%,

6. Подтверждены преимущества многозонной смазки: снижение потерь мопутости на трение в подшипниках до 20Î, снижение температуры несущей поверхности подшипников До I6&.

7. Разработана, внедрена в учебный процесс и принята к внедрению в НИИТурбокомпрессор методика расчета осевых подшипников скольяения с многозонным течением смазки.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Максимов З.А., Борисов C.B. Применение струйной смазки в опорах газотурбинных и комбинированных установок //Газотурбинные и комбинированные установки.Всесоюз.научн.ков$.,Москва, 19^21. 11.37: Тез.докл.; - М.: МВТУ, 198?. - С. Ï92.

2. Борисов C.B., Хадиэв М.Б. Экспериментальный стенд для исследования упорных подшипников скольжения со струйной смазкой //Газотурбинные и комбинированно установки.Всесоюэ.научн.кФнф., Москва, 19-21.11.87: Тез.докл. - М.: МВТУ, 1987. - С. 192.

3. Борисов C.B. Математическая модель струйного течения смазки в осевых подшипниках скольпення /Казань, : ВИИ , 1988.

- 10 с. - Дэп. в 1ШШишефтемап, £ 1822.

4. Борисов C.B. Анализ конструкций подшипников сколымния с индивидуальным подводом смазки / Казань,: КИИ, 1988. - 8 с.

- Дэп. в ЦШТИхшнэфтешш, № 1823ч

5. Борисов C.B. Стенд для визуального исследования струйного течения смазки в осевом подшипнике скольжения /Казань, : КХТИ ,

1988. - 9 с. - Деп. в ДШташшвфгемал!,. № 1824.

6. Желмовач К.П., Борисов C.B. Динамика двухфазного гаэо--яидкостного потока в тонкой щели переменного сечения //Интенсификация тепло- и массообменных процессов в химической технологии. 13 Всесоюз.студ.научн.конф., Казань,1989: Таз .докл. - Казань, КХТИ,

1989. - С. 136.

7. Максимов В.А,, Борисов C.B., Ыозанов В.В. Особенности тепловых процессов в осевых подшипниках скольжения с гидрогаэоди-намической смазкой //Газовая смазка с машинах и приборах. Всеооюз„ научн.-коорднн.совещ, Новороссийск, 16-20.09.89.: Тез.докл. - М.:

15

ИШШ, 1999, - С. 120.

8. Борисов C.B., Максимов В.А. Математическая модель многозонного течения смазки в осевых подшипниках скольжения турбомашин //Создание компрессорных машин к установок, обеспечивающих интенсивное развитие отраслей топливно-энергетического комплекса.УШ Все-союз.научн.-техн.конф. ,Суш, 10-12.10.89. : Тез .докл.-ЦИНТИхимнефте-маш, 1989. - С. 23.

9. Борисов C.B., Максимов В.А. Экспериментальные испытания осевых подшипников скольжения с иногозондам течением смазки для опор высокоскоростных турбомашин //Создание компрессорных машин и установок, обеспечивающих интенсивное развитие отраслей топливно--знергетического комплекса. УШ Всесоюз.научн.-техн.кок$.,Сумы, 10-12. 10.89.: Тез .докл. - ДШТИхимнефтемаш, 1969. - С. 23.

10. Борисов C.B., Максимов В.А. Математическая модель многозонного течения смазки //Надежность роторных систем с опорами на газовой смазке. Школа-семинар, Новороссийск, 1-5.10.90.: Тез.докл. - М.: ИМАШ, 1990. - С. 22.