Введение к работе
Актуальность темы. Повышение надеа-эсти быстроходных роторных нашив связано главным обра-ом с решением проблемы создания конструкций подщшгаико-ых узлов, обеспечивающих виброустойчивость роторов.
В связи с тенденцией роста частоты врадешш роторов инструкции их опор, в качестве которых чаще всего ис-олъэувтся подшипники скольжеакя, совершенствуются в вух направлениях:
профилирования рабочих поверхностей подшипников анавками, т.е. придания им формы, отличающейся от крут-оцилиндрической;
применения в опоре жестких ели упругих промежуточ-ых элементов в вида лепестков, вращавшихся и нааращав-ихся втулок.
Конструкции подшипников с плавающими невращаодики-я втулками (ШІНВ) применяются в турбокомпрессорах (ТКР), ходящих в систему турбонаддува двигателей внутреннего горания. Подшипниковые узлы должны обеспечить устойчн-ое вращение ротора ТКР при частотах 100 000 об/ман к ыше в условиях напряженных тепловых режимов к сложного ннамкческого нагружения.
известные методы расчета ШЇІЇВ базируется на упро-.енных моделях, нз учитываощкх, вса совокупность ВНЄИНИ2 агрузок, тепловые' явления в сказочных слоях, реаяьнуз еометршз опорного узла и условия подачн смазки,- к по-золярт в лучшем случае лишь качественно оценить работу-одшпников ТКР. Недостаточная разработанность катодов идродннамического и теплового расчетов опор с ЇІЇІНВ прк-оаит к тому, что на стадии проектирования турбокомпрзс-оров. конструктивные параметры подшипниковых узлов выбн-авт без достаточного обоснования. Процесс их доводки «стягивается и сопровождается длительными эксплуатации 'Иными испытаниями. .
Работа выполнялась по планам научно-исследоватедъс-;их работ Челябинского государственного технического ниверсктета в соответствии с научно-технической прог-'
раммой "Надежность" на период до 1995 г., утверждений) 7 мая 1987 г. ГКНТ СССР и Президиумом Ай СССР; комплексной инновационной научно-технической программой "Иадеа-ность конструкций" йиннауки РФ на 1992-1995 гг.; общеакадемической программой РАН на 1990-2000 гг. "Повышена надежности систем "машша-человек-среда", соисполнителе! которых является ЧГТ7.
Цель работы заключается в разработке метода расчета, позволяющего на этапе ' проектирования роторных машин моделировать нелинейные динамические и тепловые процессы в системе "вал-смазочные слои-плавающаі втулка" и на этой основе сокращать затраты времени 5 средств на создание, экспериментальные исследования і доводку конструкций опор с плавающими невраща»цимис? втулками.
Научная новизна диссертаций заключается в тот, что разработанный алгоритм многоуровневой численного интегрирования обобщенного уравнения Рейноль-дса для давлений в сказочных слоях опоры обеспечивас; повышенную скорость сходимости итерационных процедур 1 позволяет рассчитывать поле давлений при произвольно) геометрии смазочных слоев и наличии источников смазки ш поверхностях трибосопрязкений. В алгоритме теплового расчета , разработанной для опоры с ППЯВ впервые, покимс уравнений теплового баланса используется гидравлическа* схема, моделирующая подачу смазки, работу радиальных і упорных подшипников. Анализ \ нелинейной динамики роторг на опорах с Hffiffi базируется на более точных методах гидродинамического и теплового расчетов, полнее учитывавши: вкеиние нагрузки на ротор, в том числе вибрацию корпусг ТКР. В параметрических исследованиях изучен весь реализуемый на практике диапазон изменения конструктивных параметров опор, влияющих, на их выходные параметры, характеризующие прямо или косвенно виброустойчнвость ротора, а также ресурс трибосопряжений.
Практическая.ценность рабо: т ы. Использование - разработанного нетода гидродинамического и теплового расчета опор с плававшими невращав-
аимися втулками, алгоритмов и программ расчета, рекомендаций по вибору параметров способствует созданию конструкций ТКР с улучшенными характеристиками виброустойчивости ротора, снижает потери на трение и рабочие тем-іератури в подшипниковых узлах, увеличивает минимальные голцины слоев смазки и обеспечивает в итоге увеличение юлговечности ПГШВ. Выполнение разработанным методом шоговариантных расчетов сокращает затраты времени и :редств на проектирование н доводку трибосопрякений роторных машин.
Реализация работы. Разработанный ме-од гидродинамического и теплового расчета опор с плававший невращашимкся втулками в виде пакета программ Ротор" применялся для проведения параметрических иссде-ований подшипниковых узлов турбокомпрессоров ТКР-11Ф аО '7РШРАГ), fKP-7,5 (АО КАШ), питательного насоса Я-1500-350-1 (УРМВТЙ). исследования позволили опреде-ать рациональные диапазоны иэиенения конструктивных па-гметров опор, сформулировать некоторые рекомендации по )вершенствование конструкций подпшщщкоаых узлов.
Апробация. Результаты диссертации доклады-їлись на научно-технической конференции "Повышение на-іжности и качества подшипниковых узлов" (Пермь, 1989г.), 1-й Всесоюзной конференции "Математическое моделиро-ние в машиностроении" (Куйбыаев, 1990 г.), на семинаре международным участием "Трибопог~8М" (Ростов, 1990 г.), 4-м Всесоюзном научно-техническом совещании "Динамика прочность автомобиля" (Москва, 1990 г.), на Всесоюзной учно-технкческой конференции "Надежность яашш, кате-тическое и мааинное моделирование задач динамики" (Кн-їєв, 1991 г.), на Всесоюзной конференции "Математичес-з моделирование в машиностроении" (Самара, 1991 г.), Всесо»зном семинаре по методам реаения задал динами-опор скольжения (Челябинск, 1989, 1991 гг.), на науч-техническом семинаре "Динамика, повышение эффектнв-" :ти, экономичности и долговечности двигателей" (Санкт-ербург, 1992 г.), на ежегодных научно-технических '.ференциях Челябинского государственного технического ' верситета (1989-1992 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ/
Структура и объем работы. Диссертационная работа с таблицами и рисунками иэлоьена на 189 страницах, и состоит из введения, четырех глав, выводов и приложеная на 5 страницах. Библиография содержит 120 наименований трудов отечественных и зарубе«них авторов.