Математична модель змушених коливань жорсткого плаваючого диску на мастильній плівці упорних підшипників ковзання. Експериментальні дослідження змушених коливань із пружним кільцем при торцевих биттях дзеркала гребеня і перекосі корпусу підшипника.
При низкой оригинальности работы "Підвищення несучої здатності гідродинамічного упорного підшипника з плаваючим диском суднових турбомашин", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Однак, як свідчать експериментальні дослідження, плаваючий диск такої опори часто контактує з поверхнями тертя гребеня і дзеркала корпусу внаслідок руйнування мастильної плівки під дією знакозмінних навантажень, викликаних торцевим биттям дзеркала упорного гребеня і перекосом корпусу. Необхідність забезпечення стабільної працездатності і підвищення несучої здатності упорних вузлів, відсутність досліджень динамічних процесів у мастильній плівці несучих зазорів поверхонь тертя гідродинамічного УПК з ПД потребують розвязання важливої для суднової енергетики наукової задачі, що полягає в розробці математичної моделі змушених коливань ПД на мастильній плівці та визначенні основних причин нестабільної роботи цієї опори; проектуванні, виготовленні та відпрацюванні УПК з ПД із пружним кільцем, який дозволяє забезпечити стійкість гідродинамічного режиму тертя, підвищити несучу здатність, надійність та економічність упорних вузлів роторів суднових турбомашин. Мета дисертаційної роботи полягала в розробці математичної моделі змушених коливань ПД на мастильній плівці УПК з ПД із пружним кільцем і створенні на цій основі розрахункових методик, призначених для проектування стійкого до впливу торцевих биттів гребеня і перекосів корпусу упорного вузла підвищеної несучої здатності роторів суднових ГТД, який захищено деклараційним патентом на винахід №33207А (Україна). Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному: - вперше розроблена математична модель змушених коливань ПД на мастильній плівці підшипника, на підставі якої спроектовано і відпрацьовано гідродинамічний УПК з ПД із пружним кільцем, захищений деклараційним патентом на винахід; запропоноване технічне рішення дозволяє забезпечити стійкість гідродинамічного режиму тертя і значно підвищити несучу здатність упорного вузла; теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено, що стійкість гідродинамічного режиму тертя і підвищення несучої здатності сконструйованого підшипника при перекосі корпусу і торцевому битті гребеня досягається за рахунок раціонального вибору осьової жорсткості пружного кільця; наявність такого кільця забезпечує істотне зниження нерівномірності навантаження несучих робочих поверхонь тертя ПД і захист мастильної плівки підшипника від вібраційного руйнування, що викликається торцевим биттям дзеркала гребеня при перекосах корпусу;Однак, як свідчать експериментальні дослідження, плаваючий диск такого підшипника найчастіше контактує з робочими поверхнями упорного гребеня і корпусу внаслідок вібраційного руйнування мастильного шару, яке викликається торцевим биттям гребеня. Торцеве биття дзеркальної поверхні корпуса відносно диска визначається сталим кутом її нахилу до осі Z, тобто перекосом корпусу підшипника. (5) де с = с1 с2; k = k1 k2; cs, ks - коефіцієнти жорсткості та демпфірування окремо взятого s-го робочого торця ПД; А1, А2 - амплітуди торцевого биття дзеркал корпусу й упорного гребеня відносно диска на радіусі R; b - двогранний кут між площинами, що проходять через вісь обертання вала і лінії найбільшого нахилу дзеркальних площин корпусу і гребеня до координатної площини OXY (кут зсуву фаз між А1 і А2); Јх, Ју, Јz - моменти інерції диска відносно координатних осей x, y, z; m, М - маси диска і вала з насадженим на нього гребенем відповідно; w2 - кутова швидкість гребеня відносно обертової системи координат Сх1y1z1; ?2 = ? - ?1. На конкретних прикладах проаналізовано вплив інерції, частоти обертання диска, амплітуди торцевих биттів гребеня, кута зсуву фаз між торцевими биттями гребеня і корпусу відносно диска на зміну динамічних навантажень на робочі поверхні тертя для підшипника, характеристики якого подані в табл. 3 наведено результати розрахунку безрозмірних амплітуд динамічних навантажень, які діють на несучі поверхні тертя, у залежності від амплітуди торцевого биття гребеня А2 при частоті обертання диска 15?103 об/хв і куті зсуву фаз b = p між торцевими биттями гребеня і корпусу відносно диска.Наукова задача, розвязанню якої присвячена дисертаційна робота, полягає в розробці математичної моделі змушених коливань ПД на мастильній плівці та визначенні основних причин нестабільної роботи цієї опори; проектуванні, виготовленні та відпрацюванні УПК з ПД із пружним кільцем, який дозволяє забезпечити стійкість гідродинамічного режиму тертя, підвищити несучу здатність, надійність і економічність упорних вузлів роторів суднових турбомашин. Розроблено математичну модель змушених коливань ПД на мастильній плівці, на основі якої спроектовано і виготовлено дослідний зразок УПК з ПД із пружним кільцем, який захищено деклараційним патентом на винахід. Проведено чисельний аналіз руху ПД на мастильній плівці при торцевих биттях дзеркала гребеня і перекосах корпусу.
План
Основний зміст роботи
Вывод
1. Наукова задача, розвязанню якої присвячена дисертаційна робота, полягає в розробці математичної моделі змушених коливань ПД на мастильній плівці та визначенні основних причин нестабільної роботи цієї опори; проектуванні, виготовленні та відпрацюванні УПК з ПД із пружним кільцем, який дозволяє забезпечити стійкість гідродинамічного режиму тертя, підвищити несучу здатність, надійність і економічність упорних вузлів роторів суднових турбомашин.
2. Розроблено математичну модель змушених коливань ПД на мастильній плівці, на основі якої спроектовано і виготовлено дослідний зразок УПК з ПД із пружним кільцем, який захищено деклараційним патентом на винахід.
3. Проведено чисельний аналіз руху ПД на мастильній плівці при торцевих биттях дзеркала гребеня і перекосах корпусу. Він показав, що ПД із пружним кільцем стійко працює в режимі гідродинамічного тертя, якщо значення коефіцієнта жорсткості пружного кільця принаймні на порядок менше динамічної жорсткості мастильної плівки підшипника.
4. Чисельно встановлено, що інерція ПД, який здійснює псевдорегулярну прецесію на усталеному режимі при торцевих биттях дзеркала гребеня і перекосах корпусу, практично не впливає на несучу здатність мастильної плівки підшипника.
5. Проведено вимірювання нестаціонарних товщин мастильних плівок несучих поверхонь тертя ПД на дослідному зразку підшипника, який захищено деклараційним патентом на винахід. Вони показали, що розроблена математична модель адекватно описує динамічні процеси, які відбуваються у мастильній плівці при змушених коливаннях ПД.
6. Теоретично доведено та експериментально підтверджено, що ПД із пружним кільцем здійснює псевдорегулярну прецесію з кутовою швидкістю, яка дорівнює приблизно половині кутової швидкості обертання упорного гребеня, завдяки чому втрати потужності на тертя знижуються не менш ніж у два рази.
7. Розроблені математичні моделі, методики і технологія виготовлення УПК з ПД із пружним кільцем впроваджені в практику проектування працездатних вузлів тертя суднових турбомашин та інших високообертових механізмів. Результати даної роботи можуть використовуватись на упорних вузлах виробів суднового та загального машинобудування.
Список литературы
1. Романовский Г.Ф., Хлопенко Н.Я., Мельник А.В. Динамические уравнения упорного подшипника с плавающим диском // Зб. наукових праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2000. - №1 (367). - С. 59-66.
2. Романовский Г., Хлопенко Н., Кошкин Д., Мельник А. Влияние торцовых биений гребня на работоспособность масляной пленки упорных подшипников // Проблеми трибології (Problems of tribology). - Хмельницький: ТУП, 2000. - №1. - С. 81-89. Замечания к статье опубликованы в №1 за 2001 г. - С. 166.
3. Мельник А.В. Расчет динамических характеристик подпятника с плавающим диском // Зб. наукових праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2001. - №6 (378). - С. 129-134.
4. Романовский Г.Ф., Хлопенко Н.Я., Мельник А.В. Экспериментальные исследования упорного подшипника с плавающим диском при торцовых биениях гребня // Проблеми трибології (Problems of tribology). - Хмельницький: ТУП, 2001. - №3. - С. 48-52.
