Введение к работе
-^iHiiuJ Актуальность,.работы. Реализация конструкции турбомашин с по-ггызэкныыи частотами вращения роторов ставит проблему иижения потерь мощности и температуры в их опорах. Наибольшее распространение в конструкциях опорно-упорных узлов высокоскоростных турбомашин получили подшипники скольжения с самоустанавливаощимися колодками, 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;
вихреобразование и перетечки в корпусе подшипника, так называемые "дисковые потери".
Вполне отчётливо прослеживаются два возможных пути снижения потерь мощности в опорах турбомашин:
снижение таковых на вязкий сдвиг;
снижение "дисковых" потерь.
Первый путь может быть обеспечен применением маловяэких 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 нєсіпций клин. Подача сведего холодного масла непосредственно в смазочный слой снижает температуру несущих поверхностей подшипника за счёт"изоляции баббитовой заливки колодок от слоя горячего масла на валу ротора. При этом снижаются и "дисковые" потери. Практическая реализация индивидуального подвода смазки в несущий клин значительно усложняет конструкцию подшипника.
Следует заметить, что опоры с применением маловязких смазок, режимов скудной смазки, обладают пониженной несущей способностью. Однако нагрузки на опоры высокоскоростных турбомашин малы, как правило, не превышают 0,2 ... 0,5 МПа (2...5 кг/см2 ). Поэтому имеется реальная возможность применения в них как газовых, так и маловязких смазок, а также многофазной смазки ( например, пенная, многозонная смазка и т.п. ).
Применение газовой смазки снижает затраты мощности на трение, но сжимаемость газового несущего слоя повышает вероятность кон-
такта поверхностей подшипника и вала в случае перегрузок.
Исследуемый в настоящей работе подшипник с многоаонным течением смазки синтезирует полояительные качества перечисленных выше видов смазки. Под кногозокным течением оыаэки здесь и далее будем понимать предельный случай двухфазной газояидкостной смаэкн, когда потоки кидкости и газа перемещаются параллельно, не перемешиваясь друг с другом так, что в смазочном слое подвипннков сколькения образуется зоны с чисто газовой и чисто жидкостной смазкой.
В известной литературе публикации по теории и практическому применению многозонной смазки отсутствуют. Лишь в работах Накахары с соавторами механизм рассматриваемого течения смазки в какой-то степени близок к исследуомому в настоящей раьоте. Однако в этих работах описывается лиаъ качественная сторона двухслойного течения газа над падкостью в газостатическом кольцевом подпятнике, без его математического описания.
Цельцработы. Цольв настоящей работы является комплексное исследование многотонного течения смазки в осевдх подшипниках скояъ-шния, разработка методики расчёта и рекомендаций к проектировании тоїшх подшипников.
Поставлены следующие задачи:
поиск возможностей получения многоэонной смазки в реальных условиях работы подшипников скольаения шсокоскоростных турбомашин путем визуального контроля особенностей и стабильности течения;
определение области существования и подцераанио такого рэ-ішма смазки;
разработка математической модели многозонного течения сказки в осевом подшипнике скольяення турбомашин;
разработка алгоритма расчета полученной математической модели;
разработка методики и ерэдетв экспериментальной проверки адекватности полученной матеыатичоской модели;
сопоставление и анализ результатов теоретического и экспо-ришнтального исследований;
разработка методики расчета конструкторско-технологических параметров подшипника с многозонным течением смазки;
.- разработка рекомендаций по проектированию подшипников с многозонным течением смазки в качестве опор турбомашин. Автор защищает ресение поставленных задач.
ШШЙ32_Й2222Ц&
Исследован режим течения1:- смазки при продольном расположении зон точения смазочного масла и газа по ширине слоя. При этом коли-чозтао несмешнвающихся зон "лидкость-газ" не ограничивается.
Дяя такой многозонной газожидкостной смазки составлена и рассчитана математическая модель. Существование многозонной смазки подтверцдено многочисленными визуальными наблюдениями при различных сочетаниях эксплуатационных параметров подшипников скольжения гидродинамического трения.
ДвЗКЗЙН&скМ-Знанимость. Установлено, что многозонная газоашд-постная смазка позволяет значительно снизить потери мощности на трение в опорно-упорных узлах турбомашин. С наибольшим эффектом такой рвзим мопет быть применен в подшипниках высокоскоростных тур-бомапкн.
Разработана методика расчета и проектирования осевых подшипников скольяения турбомашин с многозонной смазкой "яидкость-газ".
Апробация н шэдрение.
Результаты исследований были долояены на Всесоюзной научной кокфэрэиции "Газотурбинные и комбинированные установки" С МВТУ им. Н.Э.Баумана, Москва, 1987 г. ), на УШ Всесоюзной научно-технн-чоспой конфэронцин "Создание компрессорных машин и установок, обес-печзшаюціїх интенсивное разЕ5г?ие отраслей топливно-энергетического ісо?*плокса С Суш, ЦИНТИхи?мзфтемаш, 1989 г. ), на ІУ Всесоюзной студенческой научной гсонфзрэнцин "Интенсификация тепло- и массо-обмонкых процессов в химической технологии" ( КХТИ, Казань, 1989 г. на Всосоизном научно-коордшационном совещании "Газовая смазка в машмах н приборах" ( РТУ, ИУАШ, 1989 г. ), на школах-семинарах: "Надежность роторных систем с опорами на газовой смазке" ( РТУ, ИНАИ, 1990 г. ), "Прооктипосанда и технология изготовления газовых опор апологически чист:':: машин" С РТУ, ШАШ, 1991 г. ), на научно--иссгодоватсл'ьских конфэреициях КХТИ 1986 ... 1992 гг.
По матеріалам работы опубликовано 10 работ.
Разработанные методшш приняты к внедрению в А/0 ШШурбо-компрэссор ( г.Казань ).
С^йуктда_и_об^мцдиссертащііі» Диссертация состоит из ввеДе^ ніш, б глав, с изложением обзора литературы, материалов исследований аптора и обсуждения полученных результатов, выводов, списка
литературы и приложений, диссертация содержит 148 страниц, 36 рисунков и б таблиц. Список литературы включает IIP источников.