close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
УДК 621.822.1
РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ «СУХОГО КАРТЕРА»
С УПРУГИМ ПОДВЕСОМ ВКЛАДЫШЕЙ
С.В. Фалалеев, Е.Ф. Паровай
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика
С.П. Королёва (национальный исследовательский университет)
В данной статье рассмотрены особенности процесса проектирования сегментных подшипников скольжения,
работающих в условиях недостаточного маслоснабжения (ПССК). Представлены этапы разработки
комплексной методики проектирования ПССК. Описаны трудности, возникающие при проектировании,
связанные с анизотропностью свойств материала упругого подвеса, малыми величинами рабочего зазора,
несовершенством программных средств и др.
Ключевые слова: вкладыш, металлорезина, методика проектирования, подшипник скольжения, упругий
подвес.
Введение. Перспективные подшипники
скольжения "сухого картера" (ПССК) могут
применяться в качестве замены проблемных
подшипников качения, а так же послужить
альтернативой
подшипникам
других
конструкций
для
высоконагруженных
высокооборотных
роторов
ГТД
авиационного и наземного применения [1].
Разработка
данных
подшипников,
отвечающих
постоянно
растущим
требованиям авимашиностроения, является
сложной задачей. К тому же создание
принципиально
новой
комплексной
методики
проектирования
гидродинамических подшипников с упругим
подвесом вкладышей - ПССК и их
модификаций
(с
использованием
возможностей современных средств CAEмоделирования) является актуальным и
первостепенным вопросом.
Этапы проектирования ПССК.
На рис. 1 представлены этапы разработки
методики проектирования ПССК.
1. Анализ
конструкций
гидродинамических подшипников, в том
числе
перспективных
конструкций
малорасходных подшипников скольжения,
их
потенциальных
эксплуатационных
возможностей (рабочих характеристик и
перспектив
применения
в
составе
высокоэффективных ГТД и ГПА) и методик
их проектирования.
2. Определение
свойств
смазки
и
подшипниковых материалов.
52
Рис. 1. Разработка комплексной методики проектирования ПССК.
3. Выбор параметров подшипника.
15. Создание технологии изготовления и
4. Разработка конструктивного решения и сборки упругого подвеса из материала МР.
конструкторской документации по опытному
16. Разработка конструктивного решения
образцу.
и
конструкторской
документации
5. Производство опытного образца ПССК модернизированного подшипника.
и его исследовательские испытания.
17. Производство
модернизированного
6. Определение характеристик опытного образца
ПССК
и
модернизация
образца ПССК с различными вариантами испытательного оборудования.
упругого
подвеса
вкладышей
с
18. Испытания
и
доводка
использованием существующих методик с модернизированного
ПССК.
Проверка
целью отработки методов конструирования, достоверности разработанных расчётных
расчёта, изготовления и испытания ПССК.
методик.
7. Разработка методики определения
19. Определение
критериев
гидродинамических характеристик течения эффективности
и
экстремальных
смазки в зазоре ПССК (в том числе возможностей ПССК.
определения
расходных
характеристик,
20. Разработка комплексной методики
параметров
температурного
режима проектирования
ПССК
с
различной
подшипника, вида распределения давления конструкцией подвеса вкладышей, в том
по зазору, силовых характеристик - числе
упругого,
упруго-демпферного,
нагруженности, мощности трения и пр.)
упруго-гидрав-лического.
8. Создание
методики
определения
21. Проектирование
полноразмерного
теплового режима подшипника и проведение образца.
теплового расчёта.
22. Изготовление
полноразмерного
9. Создание
математической
модели ПССК.
совместной работы "рабочий зазор 23. Испытания ПССК.
вкладыш подшипника - упругий подвес" и
24. Разработка
конструкторской,
определение параметров работы системы.
технологической
и
эксплуатационной
10. Создание
методики
определения документации.
динамических параметров и параметров
Особенности проектирования ПССК.
устойчивости ПССК.
Важнейшими при проектировании ПССК (в
11. Создание
методики
расчёта частности, при создании расчётных методик)
характеристик упругого подвеса.
являются экспериментальные этапы. Это
12. Определение действующих нагрузок связано, помимо прочего, с тем, что
(в составе двигателя).
конструкция данных подшипников является
13. Сравнение результатов эксперимента новой и основана на ряде теоретических
(испытаний опытного образца) и результатов предположений. Существующие методики
расчёта по разработанным методикам. математического
анализа
процессов,
Повышение достоверности расчётов и протекающих в тонких слоях смазки, не в
корректировка методик.
состоянии описать, например, явления
14. Оптимизация конструкции ПССК - гидродинамического напора, разрыва смазки
модернизация.
Реальная
оптимизация в рабочем зазоре в условиях недостаточного
предполагает изменение всех параметров за маслоснабжения, упругого замыкания зазора
исключением тех, на которые наложены и пр. Кроме того, материал упругого подвеса
ограничения
(например,
диаметр металлорезина
(МР)
является
подшипника, температура и вязкость масла, анизотропным. Моделирование в МР
допускаемая
материалом
вкладышей основывается на известном допущении о
удельная нагрузка и т.д.). Оптимизация строении материала и расчленении его
подразумевает
под
собой
изменение сложной структуры на совокупности
параметров подшипника и последующий за простейших систем. Вместе с тем разработка
ним полный пересчёт рабочих характеристик даже
простых
физических
и
[2].
феноменологических
моделей
53
деформирования МР требует проведения
экспериментальных работ и появления в
расчетных зависимостях экспериментальных
формул, направленных главным образом на
достижение
адекватности
создаваемых
моделей и полученных результатов расчётов.
В связи с этим рациональным оказывается
экспериментально-теоретический
путь
исследования
упругогистерезисных
и
прочностных характеристик МР [3].
Особенности
CAE-этапов
проектирования. Основными проблемами
этапов
проектирования,
связанных
с
проведением программных CAE-расчётов,
являются процесс наложения упорядоченной
сетки конечных элементов (КЭ) на
гидродинамические модели подшипника и
сложность поиска оптимальных граничных
условий
для
расчётных
тепловых,
деформационных,
гидродинамических
моделей ПССК. Создание полной модели
подшипника затруднено ввиду сложности
геометрии, а также несовершенства и
ограниченных возможностей программных
средств.
Поэтому
методикой
учтено
разделение первоначально предполагаемого
сложного междисциплинарного расчёта
полной модели ПССК на множество
подрасчётов, связанных между собой
блоками
специально
разработанных
математических аппаратов для расчёта и
анализа
полученных
характеристик
подшипника.
Заключение. Разработка комплексной
методики проектирования ПССК - сложная и
многофакторная задача. В настоящий
момент
разработаны
математические
аппараты
описания
взаимодействия
составных частей ПССК и обобщённая
методика проектирования, включающая
аналитические
этапы
и
этапы
конструкторских CAE-расчётов. Ведутся
работы по подготовке испытательных
стендов и производству опытного образца.
Работа выполнена при финансовой
поддержке
Правительства
Российской
Федерации (Минобрнауки) на основании
Постановления правительства РФ №218 от
09.04.2010.
Список литературы
1. Проектирование
сегментных
гидродинамических
подшипников
скольжения - сухого картера с расточкой
вкладышей в радиус вала и силовым
замыканием рабочего зазора [Текст]:
технический отчет НИР: исполнитель ОАО
СКБМ [и др.]. – Самара: ОАО СКБМ, 2008. –
133 с.
2. Паровай,
Е.Ф.
Проектирование
гидродинамического
подшипника
авиационного двигателя / Е.Ф. Паровай, В.Б.
Гордеев [и др.] // Вестник Самарского
государственного
аэрокосмического
университета
имени
академика
С.П.
Королёва
(национального
исследовательского университета). Вып. 3.
Ч.2. Самара: СГАУ, 2012. – С.107-111.
3. Лазуткин, Г.В. Разработка методов
создания
цельнометаллических
многокомпонентных виброизоляторов с
конструкционным демпфированием [Текст]:
дис. д-ра техн. наук: Самара, 2011. - 309 с.
DEVELOPMENT OF DESIGNING METHOD FOR PERSPECTIVE LOW-FLOW
SLIDING BEARINGS WITH AN ELASTIC SUSPENSION OF LINERS
S.V. Falaleev, Ye.F. Parovay
Samara State Aerospace University (national research university)
This article describes the design process' features of segmented hydrodynamic bearings of a "dry crankcase" (sliding
low-flow bearings). Stages for development of integrated design methodology is presented. Described the difficulties
encountered in the design associated with the anisotropy of the material properties (for elastic suspension), small
quantities of the working gap, imperfect software and others.
Keywords: liner, metal analogue of rubber, design method, sliding bearing, elastic suspension.
54
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа