Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Тепловые двигатели

Диссертационная работа:

Бесчастных, Владимир Николаевич. Разработка метода расчета и экспериментальное определение характеристик радиальных сегментных газовых подшипников для тяжелых роторов ГТУ : диссертация ... кандидата технических наук : 05.07.05 / Бесчастных Владимир Николаевич; [Место защиты: Моск. гос. авиац. ин-т].- Москва, 2011.- 144 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2295

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы

Существуют, по крайней мере, две области техники, в которых актуальны и перспективны задачи разработки газовых опор для относительно тяжелых роторных систем.

1. Использование газовых подшипников в качестве опор роторов двигателей летательных аппаратов.

Развитие авиационной техники в мире идет по пути широкого применения беспилотных летательных аппаратов (БЛА) для выполнения различных задач. С одной стороны прослеживается тенденция по увеличению массы летательных аппаратов, что в свою очередь приводит к увеличению их энерговооруженности (росту размерности ГТД), а с другой необходимость получить высокие тактико-технические характеристики приводит к созданию БЛА способных маневрировать в пространстве с высокими ускорениями. В сочетании с желанием иметь надежные подшипники, не сопряжённые с развитой вспомогательной системой смазки обе эти проблемы приводят к рассмотрению возможности применения в двигателях (БЛА) газовых (воздушных) подшипников с мероприятиями, увеличивающими грузоподъемность.

2. Использование газовых подшипников в качестве опор роторов турбогенераторов.

Стремление к децентрализации в мировом производстве электроэнергии побуждает производителей увеличивать долю генераторов диапазона 0,5-2 мВт в общем балансе генерирующих мощностей. Учитывая конкурентное давление со стороны поршневых генераторов для успешного продвижения на рынок турбогенераторам необходимо иметь высокую топливную эффективность, низкую стоимость и эксплуатационные затраты. Кроме того оборудование должно быть необслуживаемым либо подвергаться редкому периодическому обслуживанию. Указанным требованиям в полной мере соответствуют регенеративные ГТУ с высокочастотными генераторами. Особенностью этих машин является с одной стороны высокая доля механических потерь на фоне величины генерируемой мощности, а с другой стороны высокая доля стоимости опор на фоне величины стоимости машины. Кроме того, функционирование системы смазки сказывается на удорожании всего жизненного цикла двигателя. Условие, связанное с необходимостью обеспечения низких эксплуатационных затрат диктует развитие таких ГТУ с использованием безмаслянных (oilfree)

технологий, что приводит к оснащению турбомашины подшипниками на газовой смазке.

Цель работы и постановка задач исследования

Целью работы является расширение границ применимости подшипников на газовой смазке для разработки опор тяжелых роторов ГТД и турбогенераторов. Для достижения указанной цели решаются следующие задачи исследования:

1.Выработка технических и экономических критериев для предварительной оценки возможности и целесообразности применения подшипников на газовой смазке при разработке газотурбинной техники.

2. Разработка методики расчета характеристик радиальных сегментных
подшипников. Выполнение сравнительных расчетов гибридных воздушных
подшипников с целью выявления наиболее оптимального способа подвода
воздуха в смазочный зазор.

  1. Экспериментальные исследования подшипников с различными схемами подвода воздуха в смазочный зазор.

  2. Обобщение результатов исследования и разработка рекомендаций по проектированию воздушных подшипников для промышленных и транспортных ГТУ.

Методы исследований и обеспечение достоверности полученных результатов

1. Теоретические исследования.

Поставленные задачи решены с использованием широко известных и апробированных современных программ по вычислительной гидродинамике. Результаты вычислений верифицированы при помощи сверки с результатами экспериментов на натурных моделях.

2. Экспериментальные исследования.

Для проверки разработанных теоретических положений и практического апробирования воздушных радиальных подшипников был спроектирован специальный подшипниковый стенд. В серии экспериментов выполнялись исследования радиальных воздушных подшипников с различными способами подвода воздуха в смазочный зазор. В результате получены характеристики подшипников в виде зависимостей грузоподъемности от относительного эксцентриситета при различных значениях давления питающего воздуха. Достоверность и обоснованность полученных результатов эксперимента обеспечена проведением экспериментальных исследований по апробированным методикам на стендовом оборудовании, прошедшем всестороннюю

метрологическую аттестацию, использованием современной измерительной аппаратуры.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Предложены критерии, позволяющие на ранних стадиях проектирования
оценивать возможность и целесообразность использования радиальных газовых
подшипников при разработке подвесов роторов турбомашин.

2. Показано, что оснащение роторных систем подшипниками на газовой смазке
сопряжено с наименьшими совокупными затратами.

3.Разработана методика расчета характеристик радиальных сегментных подшипников. Вьшолнены расчеты характеристик сегментных радиальных подшипников с различными способами подвода воздуха в смазочный зазор.

4. Получены экспериментальные зависимости эксцентриситета от величины
нагрузки для сегментных радиальных подшипников с различными способами
подвода воздуха в смазочный зазор.

5. Разработаны рекомендации по проектированию подшипников на газовой
смазке для опор тяжелых роторов ГТД и турбогенераторов.

На защиту выносятся следующие результаты исследований:

методика предварительной технической оценки возможности использования радиальных газовых подшипников при разработке подвесов роторов турбомашин;

результаты сравнительного анализа стоимости жизненного цикла систем подвеса роторов турбомашин с использованием подшипников на газовой смазке;

методика расчета характеристик радиальных сегментных подшипников с различными способами подвода воздуха в смазочный зазор;

результаты расчётной и экспериментальной оптимизации способа подвода воздуха в смазочный зазор;

Личный вклад автора и практическая ценность работы

Научные результаты, которые приведены в диссертации и выносятся на защиту, получены лично автором. По результатам расчетных и теоретических исследований автором разработана конструкция гибридных радиальных сегментных подшипников, которые были изготовлены и прошли всесторонние испытания в качестве опор роторов турбогенератора мощностью 1000 кВт производства ФГУП НПЦ Газотурбостроения «Салют». Во время испытаний в мае 20 Юг на сборочно-испытательном комплексе МКБ «Горизонт» в г.

Дзержинском ротор турбогенератора массой 250 кг был доведен до частоты вращения 24 300 об/мин.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались на научно-техническом совете (НТС) ФГУП НПЦ Газотурбостроения «Салют», на 55 научно-технической сессии РАН по проблемам газовых турбин (г.Рыбинск, 8 сентября 2008г), на 10 форуме «Высокие технологии ХХІвека» (Москва, 22 апреля 2009г.), на международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» (г.Самара, 25 июня 2009 г.), на 57 научно-технической сессии РАН по проблемам газовых турбин (гУфа,23 сентября 2010г.)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе в ведущих рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК - 3. Автором получен один патент на изобретение и один патент на полезную модель, непосредственно связанные с темой диссертации.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников. Работа изложена на 143 страницах и содержит 47 рисунков и 11 таблиц.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net