Az a gyakorlat tervezése gáz csapágyak h
legfontosabb raquo Kutatás és fejlesztés Az a gyakorlat tervezése raquo gáz csapágyak I. rész áttekintése gáz csapágyak
Az a gyakorlat tervezése gáz csapágyak I. rész áttekintése gáz csapágyak
Ez a cikk a kilátások a gáz használata csapágyak. Azonosította számos technológiai területen, ahol a gáz-kenésű csapágyak tartják a legmegfelelőbbnek: a mikroturbinát elosztott hálózati rendszerek, kriogén berendezések, Turbo-hűtőberendezéseket és bővítők. Az utóbbi két esetben a lényeg az, hogy nincs gáz szennyeződés és hűtési olajkenésre termékeket. A történelem fejlődésének érintésmentes gáz csapágy, a gyakorlatban a tervezés, a jelenlegi osztályozási és számítási módszerek. Kapnak alapvető információkat tipikus tervezési megoldások a tervezés gáz csapágyak. Az előnyök a hibrid gáz csapágy, egyesíti előnyeit a gáz-statikus és a gáz-dinamikus csapágyak. Az eredmények azt mutatják, hogy a hibrid gáz csapágy legyőzi a fő hátránya a hűtőberendezések és expanderek felszerelt lapátok és a gáz dinamikus fólia csapágyak - elegendő kapacitással miatt alacsony teherbírású a csapágy.
Az a gyakorlat tervezése turbomachines, különösen Turbo-hűtőberendezéseket, szembesül az új trendek: a megnövekedett forgási sebesség és terhelés. Ez arra kényszeríti a tervezők új megoldásokat keressenek, beleértve az új módszereket a gáz tömörítés. A legtöbb esetben a probléma méretének korlátozása és a költség az egységek megoldott növelésével gyorsasága a rotorok. Egy példa a nem-triviális megközelítés az, hogy helyettesíti a hagyományos Turbomachinery hullám kompresszorok, hogy a gáz sűrítése a lökéshullám rendszerben [1,2], ami nagyban leegyszerűsíti a tervezési, de ehhez nagyfrekvenciás, a forgórész forgása.
Az utóbbi években jelentősen megnövekedett érdeklődés siklócsapágyak gázzal kenést. Az ilyen csapágyak lehet használni, hogy az aerodinamikai felhajtóerőt a Bernoulli-hatás (a gáz-dinamikus csapágyak - GFC), vagy etetés a levegő közötti résbe az állórész és a forgórész nyomás alatt (gáz-statikus csapágyak - GSP) [11]. Az is lehetséges, hogy összekapcsolják a két hatás (Hybrid GPS). Szerint számos műszaki területeken, ahol a gáz-kenésű csapágyak tartják a legmegfelelőbbnek:
nbsp- Kriogén technológia, Turbo-hűtőberendezéseket és bővítők;
- Mikroturbinákig elosztott hálózati rendszerek
- Aviation gázturbinák, elsősorban az AIDS.
A legígéretesebb használatát Érintkezés nélküli csapágyak gázkenésû Turbo-hűtőberendezéseknél (TCA) és a turbina bővítőegységek. Ezekben az esetekben, a lényeg az, hogy nincs gáz szennyeződés és hűtési olajkenésre termékeket.
A területen a gépek könnyű rotorok már jelentős haladást ért el. A jelenlegi szakaszban, a feladat, hogy létrehozza a non-kontakt gáz csapágyak nagy sebességű nagy forgógépek rotorok. Ily módon számos alapvető bonyolultságát.
Air Turbo-hűtőberendezéseket (TCA). Súlyosbodása környezeti feltételek kapcsolódó megsemmisítése ózonréteg és a globális felmelegedés fejlődő, szükséges a fejlesztési egy új generációs hűtőgépek dolgozik ózonbarát természetes hűtőközeg, vannak benne a víz, a levegő, a szén-dioxid, ammónia, szénhidrogének. A leguniverzálisabb ilyen yav- szeretné beállítani a levegő. Beépítés levegő hűtési ciklus működni képes tartományban szobahőmérséklet hőmérsékletét cseppfolyós levegő. TCA, amelyek nagy sebességű gázturbinás hajtómű termelt együtt a hideg nagy potenciális hő-, hogy lehet használni a termelés céljára.
Turbo-bővítő egység. Ez a típusú turbina levegőben alkalmazott szétválasztó üzemekben. A gáz használata dinamikus csapágyak szükségtelenné olajköd kenéséhez golyóscsapágy, ezáltal biztosítva a gáz tisztaságát, megkönnyíti a kezelést és növeli a megbízhatóságot az egység. Jelenleg ODS alkalmazott expanziós turbina (ábra. 1), amely általában jellemző egy alacsony teherbírású (rotor tömeg nem több, mint 10-20 kg). Ennek eredményeként egységek a polgári demokraták elismerni klasszikus turboexpander teljesítmény több mint 10 alkalommal. Hozam látható a GPS-alkalmazás. De a munka kíséri a folyamatos SHGs dolgozó testet a fúvó, amely befolyásolja a hatékonyságot a telepítést.
1. ábra. Csiszolóanyagok gáz-dinamikus csapágy turbinakerekes nbsp
Ezért ígéretes kombináció GPS és előnyei az ODS egy design. Ezek az úgynevezett hibrid csapágyak.
nbsp fejlődésének története a kenő elmélet nbsp
Az elmélet a kenő kifejlesztett mélyen a Szovjetunió. A fő kutatási központok ezen a területen volt két Experimental Research Institute of Machine Tools (ENIMS), amelyben a munkát végezték irányítása alatt S.A.Sheynberga [7], valamint a Matematika Tanszék és Mechanika a leningrádi Polytechnic Institute (LPI), amely felügyelete alatt L.G.Loytsyanskogo [11] végeztük fejleszteni egy elmélet giroszkóp a gázban szuszpenzióban és a gáz-statikus csomópontok a pontos beállítás eszközök.
Ma gáz csapágyak használt gázturbina motorok (TBG), hidegtűrő és nagy tér, a földi, a szállítás és a mélytengeri berendezések kompresszorok atomreaktorok. Surge érdekes ebben a témában volt megfigyelhető a 60-es években a múlt században. Ezután jelent meg az alapvető munkák S.A.Sheynberga [7] és VNConstantinescu [12] G.Rippela [6], és N.Gressema Dzh.Pauella [5,13] Összegezve minden időpontjában ismert elméleti és kísérleti eredmények .
Osztályozása gáz csapágyak
Besorolás az irányt az erők. A csapágyak vannak osztva sugárirányban, ferde hatásvonalú és tolóerő (axiális). Ahogy a neve is mutatja, a radiális csapágy meggátolja elmozdulás a forgó tengely keresztirányú (radiális) irányába, illetve az axiális (tengelyirányú) - a hosszanti (axiális irányban), szögletes kapcsolatba - két irányban egyszerre.
Szerinti besorolás létrehozásának elvét lift. A kenő elmélet, három elv nyomás gáz réteget támogat, az úgynevezett kenő elveket:
nbsp- ék-hatást;
- A hatás a külső kényszerítve kenőanyag;
- A hatás a rezgő fal.
A jelenléte három alapelv jelentősen kitágítja a csúszó csapágyak kenő. Kivetése elvek vezet hibrid hordozók, például egy külső injekció kenést, valamint a hatás az ék; oszcilláló fal plusz a hatása az ék.
Amint azt korábban jeleztük, az elv az emelőerő az összes csapágyak vannak osztva gasostatic (emelő erő keletkezik, egy külső eszköz mellékelt túlnyomásos levegő), a gáz dinamikus (emelő erő által létrehozott ék-hatást), és a hibrid (mindkettő hatások). Ha a tengely elfordul miatt viszkózus súrlódási erők az emelő erő mindig (Bernoulli-hatás).
Besorolás formájában a hordozó felületének. Radiális csapágyak szegmentált, valamint hengeres lefedő 360 fok. Az utolsó is nevezik teljes körű.
A design légcsapággyal
Gáz-dinamikus csapágy. A hagyományos rendszer szirom ODS ábrán látható. 2. A csapágyház vannak hosszanti hornyok, amelyek rögzített, rugóacélból készült pályán (pirossal a 2. ábrán), amely a folytonos felülete alkotja az ékek.
Amikor a tengely mozdulatlan, a pályát miatt rugalmassága érintés henger felületén, és tartjuk szuszpendált állapotban (ábra. 2c). Az elején az a tengely forgását a szirmok hatása alatt a Bernoulli-hatás lép fel az aerodinamikai erők. Sebesség növekedésével ezen erők addig nőnek, amíg az érték nem lesz elegendő ahhoz, hogy külön a szirmok a tengelyről (2B.). Nem érintkezik a tengellyel lebeny lehetővé teszi a nagyon nagy sebességgel. Azonban az ODS jelentős hátrányai vannak. Minden egyes bekapcsolásakor, és fékezési fordulnak elő kopást a súrlódásgátló bevonatot, hogy a felület a lebenyek érintkezésbe a tengely, így az erőforrás ilyen támogatás közvetlenül függ a működési mód és a indítások száma és a fékezés.
Ábra. 2. Egy tipikus kialakítás a levél gáz-dinamikus csapágy: és - egy általános nézet; b - szem üzemképes állapotban; egy - egy álló csapágy tengely
3. ábra. Gáz dinamikus fólia csapágyak koreai cég KIST
Az egyik fő probléma az ilyen típusú alkalmazás az, hogy egy megbízható csapágy működése súrlódásgátló bevonat magas hőmérsékleten (> 650 ° C), úgy, hogy a fejlesztés a hőálló súrlódásgátló bevonatok adott nagy figyelmet [8]. Piackutató cég kenőanyag magas hőmérsékletű bevonatok szükséges ODS tartott NASA megbízásából a US Department of Energy. Az elsődleges bevonat akkor tekinthető az US bevonat PS304 jelöljük üzemelésre alkalmas hőmérsékleten 650 ° C [8]. A technológia előállítására (rajz) szilárd kenő bevonatok magában detonációs és plazma módszerek. Az előleget az ezen a területen azonosították a kereskedelmi sikert kis gázturbinák használó ODS [9, 17].
A harmadik generációs gáz dinamikus fólia csapágy levegőt, amely akkor keletkezik, forgása során, van kialakítva a tengely felületének, és a rugalmas sima fémfólia, amely viszont nyugszik rugós hullámos szalagot (3.). Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy kompenzálja az ingadozást bizonyos határokon belül és túlterhelés ellen.
Gáz-statikus csapágyakat. A GPS radiális tengely lehet forgatni, hogy ne érjen a fix falak az egész tartományban a működési sebességek. Erre a célra egy olyan rendszeren keresztül speciális fúvókák és fojtók (ábra. 4) közötti résbe a tengely és a csapágy van ellátva a gáz túlnyomás alatt. Az ilyen csapágy eltérően gasdynamic működik teljes egészében a kontaktus nélküli üzemmódban, mint a pillanataiban indítása és leállítása a forgórész lógott az ellenőrzési rendszer, azaz, nem ugrik fel, és lóg egy réteg sűrített levegő, majd később letekert.
Ábra. 4. hajtógáz statikus csapágyak
Hybrid gáz-statikus csapágyakat. Számos tanulmány arra ösztönzik, hogy a GPS-szegmensek, amelyek egyik vége a rögzített, és nem tud mozogni az intézkedés alapján a nyomóerők (ábra. 5).
Ha megfelelően válassza ki a forgástengely, a szegmens egymástól függetlenül fogják elforgatható egy előre meghatározott állásszög függvényében forgórész sebesség és terhelés a tengelyre, és a stabilan tartja a pozícióját. Ezek az úgynevezett hibrid csapágyak gömb betétekkel. Szegmens hibrid csapágyak alacsony fordulatszámon dolgozik, mint a GPS, és nagy sebességgel - a GFC. Így valósul meg a kombinációja a legjobb minőségű mindkét típusú csapágyak.
Ábra. 5. hibrid csapágyak gömb alakú betétek: A - diagramja a hibrid radiális SHG; b - konstruktív végrehajtása a hibrid radiális SHG; in - axiális rajza egy hibrid GPS; g - konstruktív megvalósítása egy hibrid tengelyirányú SHG
nbsp Következtetés nbsp
Tekinthető gáz csapágyak a különböző típusokat. Összehasonlítását mutatja közöttük. Az eredmények azt mutatják, hogy a hibrid SHGs döntő előnye rovására full-contact munkát.
3. A hidrodinamikus kenés elmélet. Classics természetes tudomány / ed. LS Leibenson. - M.; L. Gostekhizdat, 1934. - 562 p.
4. Petrov NP Súrlódás gépek és hatással vannak rá a kenő folyadék // Engineering magazin 1883.
5. csapágyak kenő / ed. N.S.Gressema. Dzh.U.Pauella. - Mir. 1966 - 415 p.
6. tervezése hidrosztatikus csapágyak / ed. Harry Rippela; per. az angol. G.A.Andreevoy. - M. gép-IX, 1967. - 135 p.
7. Scheinberg SA siklócsapágyak gázzal kenést. - M. Gépészmérnöki 1969 - 336 p.
8. Bhushan C. B. és Gray S. statikus értékelése felületi bevonatok megfelelő gáz csapágyak oxidáló atmoszférában 650 // Vékony Szilárdanyag Films, 53 (1978), 313-331.
12. Constantinescu V. N. Lubrificatia cu tekintetét? Bucuresti, 1963.
13. Gáz csapágy. Szerkesztők N.S.Grassam, J.W.Powell. Micro Turbine Developments Ltd. London, Butterworths, 1964. 398 p.
14. Harrison W. A hidrodinamikus kenés elmélete, különös tekintettel a levegő, mint egy síkosító // Trans. Cambr. Phil. Soc. 22, 39, 1913.
15. Kingsbury A. kísérletek egy levegő-csapágy // J. Am. Soc. nav. Engnrs. 9 267 1897.
16. Reynolds O. Az elmélet a kenés és annak alkalmazása Mr. Beauchamp Tower kísérletei, beleértve a kísérleti meghatározása a viszkozitás olívaolaj // Royal Society / Phil. Trans. Pt. 1, 1886, 114 o.
Elemeit használja kriogén technológia és a magas hőmérsékletű szupravezetés fedélzetén repülőgépek ígéretes
Ez a cikk információt nyújt a kilátások kriogén mérnöki és magas hőmérsékletű szupravezetés repülőgépen ellátott túlnyomórészt elektromos hajtóművel. Megvizsgálja a műszaki és gazdasági előfeltételei használatát kriogén fedélzeti berendezések. Világító fejlődésének története repülőgép kriogén tüzelőanyag a Tupoljev Design Bureau. A kilátások kriogén alkalmazások fedélzeti generátorok, elektromos kompresszorok légkondicionáló és fenntartása a nyomás a hidraulikus szivattyúk hajtások, lineáris motorok és vezérli aktuátorok autonóm alváz kapcsoló- és transzformátor egységek, a hálózati huzalozólap alapú anyagok, amelyek tulajdonságai magas hőmérsékletű szupravezetés. Módjai használja a levegőben lévő elektromos rendszer védelmére áramkörök és áramkörök a gépek elektromágneses mezőknek való kitettség nagy intenzitású Meissner-effektus, amely az elmozdulás a külső mágneses mező hatálya alól szupravezetők. Alacsony hőmérsékletű, kis fogyás elektromos gépekben, és lehetővé teszi, hogy végezzen minden típusú átalakulások és az átviteli hatékonysága nagyobb megszüntetésével improduktív veszteségek formájában fűtés és feszültségesés.
Az a gyakorlat, gázt tartalmazó tervezési Part II. A design és kiszámításának módja hibrid csapágyak
A cikk foglalkozik a gyakorlatban a tervezési és számítási hibrid csapágyak, többek között meghatározza a szállítási kapacitás, figyelembe véve a dinamikus módban. A készítmény a közvetlen probléma a számítással, amely egy adott geometriai a csapágy szegmens és a vastagsága a kenőanyag réteg nyomáseloszlás számított erők és sebesség mezők által meghatározott a kapott a ható nyomóerők szegmensben. Megoldása során a fordított probléma, egy algoritmus meghatározására csapágy paraméterek egy adott terhelési kapacitás és a fogyasztás a munkaképes anyag. Különös figyelmet fordítanak a számítás a szabadon forgatható önbeálló szegmenseket forgásba létrehozásának biztosítása járulékos emelőerőt fejt miatt a Bernoulli-hatás. Adatok a alakoptimalizálási szegmens és a levegőellátó rendszer egy hibrid csapágy szegmens. Szem kimutattuk az előnyös jellemzőket zárt hurkú és a sarló alakú fúvóka. A főbb típusai a nem stacionárius tengely mozgások: egy örvény fél sebességű, parametrikus rezonancia hatása Sommerfeld szívverés. Bizonyított „kvantálási” limit ciklus pretsessirovaniya rotor különböző szintjein kezdeti zavarok.