Влияние перемещения диска на характеристики упорного подшипника скольжения

Аннотация

Проведено численное исследование влияния гармонического перемещения упорного диска ротора центробежного или винтового компрессоров в пределах зазора на интегральные и динамические характеристики упорного подшипника скольжения с неподвижными подушками. При постановке прямой динамической задачи с помощью программы Sm2px3Txτ исследованы несущая способность, демпфирование, образование разрежения в несущем смазочном слое упорного подшипника скольжения, возникновение отрицательной несущей способности, температурный режим работы и изменение потерь его мощности. Программа Sm2px3Txτ основана на численной реализации периодической термоупругогидродинамической математической модели, описывающей тепловые, гидродинамические и деформационные процессы в смазочном и пограничном слоях упорного подшипника скольжения. Отмечено влияние на рассматриваемые характеристики упорного подшипника скольжения скорости перемещения диска ротора относительно плоскости подушек под действием внешней возмущающей осевой силы компрессора, определяемой циклической частотой перемещения диска при гармоническом законе помпажа. При повышенном значении циклической частоты, что соответствует высокочастотному помпажу компрессора, независимо от геометрических размеров упорного подшипника скольжения, может возникнуть отрицательная несущая способность. Определена наиболее опасная зона рабочей поверхности неподвижной подушки вблизи задней кромки при циклическом изменении гидродинамического давления. Сочетание высокотемпературного режима работы и гидродинамики циклического процесса может привести к выходу из строя упорного подшипника скольжения. Разработанная программа Sm2px3Txτ позволяет моделировать описанные циклические процессы

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Соколов Н.В. Влияние перемещения диска на характеристики упорного подшипника скольжения. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2025, № 1 (152), c. 108--130. EDN: TXSKFW

Литература

[1] Соколов Н.В., Максимов Т.В., Хадиев М.Б. Влияние осевой силы ротора центробежного компрессора на работу упорного подшипника. Компрессорная техника и пневматика, 2021, № 3, с. 33--38. EDN: LTUHQI

[2] Gravdahl J.T., Egeland O. Compressor surge and rotating stall. London, Springer, 1999.

[3] Соколов Н.В., Максимов Т.В., Хадиев М.Б. и др. Динамические испытания упорного подшипника скольжения в центробежном компрессоре с полуоткрытым рабочим колесом. Вестник машиностроения, 2017, № 1, с. 28--32. EDN: XWYZPP

[4] Соколов Н.В., Федотов П.Е. Картина тепловых потоков упорного подшипника скольжения. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2024, № 1, с. 77--89. EDN: YQRWUQ

[5] Хуснутдинов И.Ф., Харитонов А.П., Гузельбаев Я.З. и др. Защита двухсекционного центробежного компрессора при пуске и останове. Компрессорная техника и пневматика, 2010, № 3, с. 41--44. EDN: MTDJBZ

[6] Ямпольский С.Л. Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на работоспособность упорных подшипников турбин, методы контроля их работы и защиты от аварийных повреждений. Энергомашиностроение, 1965, № 7, с. 17--22.

[7] Соколов Н.В., Хадиев М.Б., Федотов П.Е. и др. Численное исследование влияния класса вязкости смазки на работу упорного подшипника скольжения. Математическое моделирование и численные методы, 2023, № 1, с. 92--111. EDN: GJMZBK

[8] Соколов Н.В., Хадиев М.Б., Федотов П.Е. и др. Влияние температуры подачи смазочного материала на работу упорного подшипника скольжения. Вестник машиностроения, 2023, № 1, с. 47--55. EDN: ZJJHBP

[9] He M., Byrne J.M. Fundamentals of fluid film thrust bearing operation and modeling. Asia Turbomachinery and Pump Symposium, Houston, Texas A&M University, 2018.

[10] Andreu L.C. Fatigue of multilayer coating for plain bearing. PhD Thesis. Southampton, Southampton University, 2018.

[11] Подольский М.Е. Упорные подшипники скольжения. Теория и расчет. Л., Машиностроение, 1981.

[12] Федотов П.Е., Федотов Е.М., Соколов Н.В. и др. Sm2Px3Txτ --- динамически нагруженный упорный подшипник скольжения при постановке прямой задачи. Свид-во о гос. рег. прог. для ЭВМ 2020615227. Зарег. 19.05.2020.

[13] Sokolov N.V., Khadiev M.B., Maksimov T.V., et al. Mathematical modeling of dynamic processes of lubricating layers thrust bearing turbochargers. J. Phys.: Conf. Ser., 2019, vol. 1158, no. 4, art. 042019. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1158/4/042019

[14] He M., Byrne J., Cloud C., et al. Steady state performance prediction of directly lubricated fluid film journal bearings. Proceedings of the 41st Turbomachinery Symposium. Houston, Texas A&M University, 2012.

[15] Соколов Н.В., Хадиев М.Б., Федотов П.Е. и др. Сравнение квазитрехмерной и полной трехмерной постановок работы упорного подшипника скольжения. Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2023, т. 22, № 3, с. 143--159. DOI: https://doi.org/10.18287/2541-7533-2023-22-3-143-159

[16] Лунд Д.В. Разработка понятия динамических коэффициентов радиальных подшипников жидкостного трения. Проблемы трения и смазки, 1987, № 1, с. 40--45.

[17] Solomin O.V. Dynamic characteristics of hydrostatodynamic supports in a two-phase state of a lubricant. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Mashinostroenie [BMSTU Journal of Mechanical Engineering], 2006, no. 1, pp. 14--23 (in Russ.). EDN: TQMKLB

[18] Zhu Q., Zhang W.J. A preliminary nonlinear analysis of the axial transient response of the sector-shaped hydrodynamic thrust bearing-rotor system. J. Tribol., 2003, vol. 125, no. 4, pp. 854--858. DOI: https://doi.org/10.1115/1.1575775

[19] Ehrich F.F. Handbook of rotordynamics. Malabar, Krieger, 2004.

[20] Хадиев М.Б., Хамидуллин И.В. Компрессоры в технологических процессах. Казань, Изд-во КНИТУ, 2021.

[21] Paranjpe R.S., Han T. A transient thermohydrodynamic analysis including mass conserving cavitation for dynamically loaded journal bearings. J. Tribol., 1995, vol. 117, no. 3, pp. 369--378. DOI: https://doi.org/10.1115/1.2831261

[22] Сережкина Л.П., Зарецкий Е.И. Осевые подшипники мощных паровых турбин. М., Машиностроение, 1988.

[23] Ямпольский С.Л. Несущая способность упорных подшипников и осевые усилия в турбинах при динамических режимах. Энергомашиностроение, 1971, № 12, с. 17--19.