основен RAQUO Научноизследователска и развойна дейност Практиката на проектиране RAQUO газ лагери част I. Преглед на газови лагери
Практиката на проектиране газови лагери част I. Преглед на газови лагери
Тази статия разглежда перспективите за използването на газ лагери. Той определи няколко области на технологиите, в които се счита, че използването на газови смазани лагери, за да бъде най-подходящо: микротурбината за разпределени енергийни системи, криогенно оборудване, Turbo-хладилни агрегати и разширители. В последните два случая, важното е липсата на замърсяване газ и охладителни масло за смазване продукти. Историята на развитието на лагер безконтактно газ, практиката на тяхното проектиране, съществуващите методи за класификация и изчисление. Са дадени основни сведения за типични дизайнерски решения в дизайна на газ лагери. Предимствата на хибриден носещ газ, които съчетават предимствата на газ статична и динамична газ лагери. Показано е, че използването на хибриден носещ газ преодолява Основният недостатък на охладители и разширители оборудвани с лопатки и газови динамичен фолио лагери - недостатъчен капацитет поради ниската носимоспособност на лагера.
Практиката на проектиране turbomachines, по-специално Turbo-Хладилни агрегати, е изправен пред нови тенденции са свързани с повишената скорост на въртене и натоварване. Това принуждава дизайнери, за да търсят нови решения, включително и нови начини за компресиране на природен газ. В повечето случаи, ограниченията за размер проблем и цената на дяловете е решен чрез увеличаване на бързината на ротори. Пример за не-тривиално подход е да се замени традиционния Turbomachinery вълна компресорите които притискат газа в система ударна вълна [1,2], което значително опростява дизайна, но изисква висока честота на въртене на ротора.
През последните години значително увеличен интерес към плъзгащи лагери с газ смазване. За такива лагери могат да бъдат използвани за създаване на аеродинамично издигане сила на Бернули ефект (лагерите газ динамичен са - GFC) или подаване на въздух в пространството между статора и ротора под налягане (газ-статичен лагери - GSP) [11]. Също така е възможно да се съчетаят тези два ефекта (Hybrid GPS). Идентифицирани няколко технически области, в които се счита, че използването на газови смазани лагери, за да бъде най-подходящо:
Nbsp- Криогенно технология Turbo-хладилни агрегати и блокади;
- Микротурбините за разпределени енергийни системи;
- газови турбини авиационни, предимно СПИН.
Най-перспективната използване на безконтактни лагери за Turbo-хладилни агрегати на газ смазани (TCA) и единици турбина за разширение. В тези случаи, важното е липсата на замърсяване газ и охладителни масло за смазване продукти.
В областта на машини с леки ротори вече постигна значителен напредък. На настоящия етап, задачата за създаване на лагери без контакт на газа за високоскоростни тежък Turbomachinery ротори. По този начин има няколко основни усложнения.
Air Turbo-хладилни агрегати (TCA). Влошаване на условията на околната среда, свързани с разрушаването на озоновия слой и глобалното затопляне разработване, изисква разработването на ново поколение хладилни машини, работещи на озон лесен естествен охладител, там са включени вода, въздух, въглероден диоксид, амоняк, въглеводороди. Най-универсалната от тях yav- желаете да създаде въздуха. Монтаж въздух охлаждащ цикъл може да оперира в границите от стайна температура до температурата на течен въздух. ТСА, които са с висока скорост турбинен двигател, произведен във връзка със студения висок потенциал топлината, която може да се използва за производствени цели.
Turbo-разширител единици. Този тип турбина се използва за разделяне на въздуха растения. Използването на газ-динамичен лагери елиминира необходимостта от маслени пари за смазване на лагери, като по този начин се гарантира чистота на газ, опростява работата и повишава надеждността на устройството. Понастоящем ODS се използва в турбина за разширение (фиг. 1), които обикновено се характеризират с ниска носимоспособност (ротор тегло не повече от 10-20 кг). В резултат на това единици на гражданските демократи признават класически производителност турборазширител в повече от 10 пъти. Добив вижда в прилагането на GPS. Но работата е придружена от постоянен приток на SHGs работни тялото на вентилатора, което се отразява на ефективността на инсталацията.
Фиг.1. Абразивни газ динамична лагер турбо разширител Nbsp
Затова обещава комбинация GPS и предимства на ОДС в един дизайн. Това са така наречените хибридни лагери.
Nbsp история на развитието на теорията на газ смазване Nbsp
Теорията на газ смазване разработен дълбоко в Съветския съюз. Основните изследователски центрове в тази област, имаше две: Experimental Research Institute на металорежещи машини (ENIMS), в който работата е била извършена под ръководството на S.A.Sheynberga [7], както и на Департамента по математика и механика на Ленинград Политехническия институт (ЛПИ), който под ръководството на L.G.Loytsyanskogo [11] се провежда да се разработи суспензия теория жироскоп в газ и газ-статичен възли за точни устройства подравняване.
Днес газ лагери, използвани в газотурбинни двигатели (TBG), криогенно и високо място, на земята, транспорта и дълбоководни инсталации компресори ядрени реактори. Прилив на интерес към тази тема се наблюдава през 60-те години на миналия век. След това се появява основните произведения S.A.Sheynberga [7] и VNConstantinescu [12] G.Rippela [6], и N.Gressema Dzh.Pauella [5.13] Обобщавайки всички известни към момента теоретични и експериментални резултати на ,
Класификация на газ лагери
Класификация по посока на силите. Лагерите са разделени в радиално, с ъглов контакт и тягата (аксиална). Както подсказва името, радиален лагер предотвратява преместване на въртящия вал в посока напречна (радиална), съответно, на натиск (аксиална) - в надлъжна (аксиална) посока, ъглово контакт - в две посоки едновременно.
Класификация в съответствие с принципа за създаване асансьор. В теорията на газ смазване, има три принцип налягането на газ слой опори, принципи смазване нарича газ:
Nbsp- заклинване ефект;
- Ефектът на външната принуждавайки лубрикант;
- Ефектът на вибриращата стена.
Наличието на три принципа значително разширява обхвата на плъзгащи лагери с газ смазване. Налагане на принципи води до хибридни носители, например, външен инжектиране смазване, както и ефекта на клина; осцилиращ стена плюс ефекта на клина.
Както вече беше посочено, принципът на подемна сила всички лагери са разделени в gasostatic (повдигаща сила се генерира от външно устройство доставя въздух под налягане), газова динамика (повдигаща сила, създадена от ефекта на клин) и хибридна (появяват двете реакции). Когато валът се завърта поради вискозни фрикционни сили на повдигащата сила е винаги (Бернули ефект).
Класификация на формата на повърхността на носител. Радиални лагери са сегментирани, както и цилиндричен, покриваща 360 градуса. Последният се нарича още в пълен обхват.
Дизайнът на въздушни лагери
Газ-динамичен лагери. традиционна схема венчелистче ODS е показана на фиг. 2. Лагерното тяло има надлъжни канали, в които са фиксирани от пружинна стомана стъпка (показан в червено на Фигура 2) образуване на непрекъсната повърхност, съставена от челюстите.
Когато вал е неподвижен, терена заради еластичност допир повърхност руло и се поддържат в спряно състояние (фиг. 2в). В началото на въртенето на вала на листенца под влиянието на Бернули ефект се получава, аеродинамичните сили. С увеличаване на скоростта на тези сили растат, докато стойността им да не стане достатъчно да се разделят листенца от вала (фиг. 2б). Няма контакт с лоб на вала дава възможност за много висока скорост. Въпреки това, ОДС има значителни недостатъци. При всяко стартиране и спиране настъпи износване на покритието на Търкалящи се прилага към повърхността на листа в контакт вала, така че ресурсите на тази подкрепа е в пряка зависимост от режима на работа и броя на стартове и спиране.
Фиг. 2. Един типичен дизайн на газ-динамичен лагер листа: и - общ изглед; б - лагер в работно състояние; а - с неподвижен носещ вал
Фигура 3. Газови динамични фолио лагери корейски фирма KIST
Един от основните проблеми на този тип на прилагане е да се осигури надеждна работа лагер антифрикционни покритие при високи температури (> 650 ° С), така че развитието на топлоустойчиви антифрикционни покрития се дава голямо внимание [8]. фирма Research смазка висока температура покрития, необходими за ODS, проведено в НАСА, възложени от Министерството на енергетиката на САЩ. Основното покритие се счита в U.S. PS304 покритие отбележи способни да работят при температура от 650 ° С [8]. Технологията за получаване на (изтегляне) на твърди смазочни покрития включва детонация и плазмени методи. Напредъкът в тази област са идентифицирали търговския успех на малки газови турбини, които използват ODS [9, 17].
В трето поколение на газ динамичен фолио лагер въздух, която възниква по време на въртенето, се формира между повърхността на вала и гъвкав гладка метална фолио, което от своя страна лежи върху пружина гофрирана лента (фиг. 3). Този дизайн позволява да се компенсират колебанията в определени граници и претоварване.
Газ-статичен лагери. С GPS радиални може да се направи, за да се върти, без да докосвате стените фиксирани в целия диапазон на работни скорости. За тази цел чрез система от специални дюзи и дросели (фиг. 4) на разликата между вала и лагера е снабден с газ под свръхналягане. Такава разлика лагер gasdynamic работи изцяло в режим на безконтактна, като в моментите на пускане и спиране на ротора е окачен от системата за контрол, т.е. тя се появи и виси на слой от сгъстен въздух, а след това по-късно развива.
Фиг. 4. Шофиране газови статично лагери
Хибридни газ статичен лагери. Редица изследвания са насърчавани да използват GPS сегменти, единият край на който е фиксиран и не може да се движи под действието на силите на налягането (фиг. 5).
Ако правилно изберете оста на въртене, сегментът ще бъде независимо върти с предварително определен ъгъл на атака, като функция на скоростта на ротора и натоварване на вала и стабилно поддържане на тази позиция. Това са така наречените хибридни лагери сферични вложки. Сегмент хибридни лагери при ниски скорости на вала работят като GPS, както и при високи скорости - като GFC. По този начин се постига комбинация от най-добрите качества на двата вида лагери.
Фиг. 5. Хибридни лагери с сферични вложки: А - схема на хибриден радиална SHG на; б - конструктивно изпълнение на хибриден радиален SHG на; в - аксиален схема на хибриден GPS; г - конструктивно изпълнение на хибриден аксиално SHG
Nbsp Заключение Nbsp
Смятан газовите лагери от различни видове. Показва сравнение между тях. Показано е, че хибридните SHGs имат решаващо предимство за сметка на пълен контакт работа.
3. хидродинамичен Теорията за смазване. Класика в естествени науки / изд. LS Leibenson. - М. L. Gostekhizdat, 1934 - 562 стр.
4. Петров NP Триенето в машини и въздействието върху него на смазочни течност // Инженеринг списание 1883.
5. лагери с газ смазване / Ed. N.S.Gressema. Dzh.U.Pauella. - Мир. 1966 - 415 стр.
6. Проектиране на хидростатично лагери / изд. Хари Rippela; на. от английски език. G.A.Andreevoy. - М. машина-IX, 1967 - 135 стр.
7. Scheinberg SA плъзгащи лагери с газ смазване. - М. машиностроене, 1969 - 336 стр.
8. Бхушан С Б. и Грей S. Статично оценка на повърхностни покрития съвместими газ лагери в окислителна атмосфера до 650 // тънки филми Тела, 53 (1978), 313-331.
12. Constantinescu В. Н. Lubrificatia Cu поглед? Букурещ, 1963.
13. Газов смазка лагер. Редактори N.S.Grassam, J.W.Powell. Микро турбина Developments Ltd. Лондон, Butterworths, 1964. 398 стр.
14. Harrison W.J. Хидродинамичният теорията на смазване със специално позоваване на въздух като лубрикант // Trans. Cambr. Фил. Soc. 22, 39, 1913.
15. Kingsbury А. Експерименти с лагер въздух смазване // J. Am. Soc. навигация. Engnrs. 9 267 1897.
16. Рейнолдс О. От теорията на смазване и неговото прилагане на г-н експерименти Beauchamp кула, включително експериментално определяне на вискозитета на зехтин // Royal Society / Фил. Транс. Pt. 1, 1886, 114 стр.
Използването на елементи от криогенна технология и високотемпературната свръхпроводимост борда самолети обещаващо
Тази статия съдържа информация за перспективите на криогенната техника и високотемпературната свръхпроводимост в самолет, оборудван с предимно електрически задвижвания. Разглеждане на техническите и икономическите предпоставки за използването на криогенно оборудване на борда. Осветен история на развитието на въздухоплавателните средства с криогенно гориво в Бюрото по Туполев Design. Перспективата за криогенни приложения борда генератори, електрически компресори за кондициониране на въздуха и се поддържа налягането на хидравлични помпи дискове, линейни задвижвания и контролира задвижвания автономни шаси комутационни и трансформаторни единици, базирани материали мощност окабеляване борда, имащи свойства на високо свръхпроводимост. Начини използват в въздуха електрически системи за защита на схеми и схеми на машини от излагане на електромагнитни полета с висока интензивност Meissner ефект, се състои в изместването на външното магнитно поле от обхвата на свръхпроводници. Ниска температура, ниска загуба на тегло в електрически машини и се оставя да извършва всички видове трансформации и предаване с по-висока ефективност чрез премахване непродуктивни загуби под формата на нагряване и напрежението.
Практиката на газ лагер дизайн Част II. Проектирането и метода на изчисляване на хибридни лагери
В статията се занимава с практиката на проектиране и изчисляване на хибридни лагери, включително определянето на товароподемност, като се вземат предвид динамичните режими. Съставът на директен проблема за изчисление, в която за даден геометрия на сегмента на лагер и дебелината на разпределението на смазочни слой налягане изчислени сили и области на скоростта, определени от резултантната на силите на натиск, действащи на сегмент. При решаването на обратния проблем на алгоритъм за определяне на положението параметри за определен капацитет на натоварване и консумация на работното вещество. Специално внимание е отделено на изчисляването на свободно въртящи самонагажащи сегменти са в ротация се гарантира създаването на допълнителен лифт сила се дължи на Бернули ефект. Данните за сегмента на оптимизация форма и системата за подаване на въздух от хибридна лагер сегмент. Като демонстрира ползите от затворен контур и дюза сърп форма. Основните видове нестационарни предложения вал: завихряне половин процент, параметричен резонанс ефект Sommerfeld сърцето. Демонстрирани "квантуване" гранични цикли pretsessirovaniya ротор при различни нива на първоначалните смущения.
Свързани статии