Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Свойства фольги Set

Аннотация

В статье представлен фрагмент исследований по газовой фольги

моделирование подшипники, которые были сделаны в Институте Fluid Flow Machinery (IMP PAN). Расчеты выполняются в системе S-MESWIR компьютера коды, первоначально изобретен в IMP PAN и с использованием коммерческого программного обеспечения. Предлагается две подшипники лаборатории ротора около 3,5 кг веса. Это смоделирована в системе S-MESWIR с использованием пучка конечных элементов. Это динамически вынужден с дисбалансом. Свойства подшипников определяются с моделью FE множества фольги. Воздух предполагалось в качестве смазывающего газа. Для низких скоростях газа слой может быть не развит, поскольку аэродинамические эффекты между цапфы и верхней фольги слишком слабы. Таким образом, ротор поддерживается на только пленками. Для более высоких значений скорости вращения газа пленка была полностью разработана и принимает участие в балансовую нагрузки. В статье представлены

пример того, как изменение свойств структурных слоев (особенно жесткость)

может изменить динамические характеристики вращающейся системы.

1. Введение Подшипники Газовая фольга успешно применяются для поддержки различных роторов в турбинах.Они имеют хорошие динамические свойства при высоких скоростях и при относительно высокие температуры [1, 2]. Они не нуждаются в классическое смазывание маслом, так что делает структура машины проще. Фольга подшипники, однако, имеют довольно сложный структура, и каждая реализация предшествует серий моделирования и эксперименты. Конструкция подшипников и прогнозирования их свойств фольги по-прежнемувызов исследователей из-за сложности взаимодействия междупоследующие элементы подшипника: журнал, пленка жидкости, сверху фольгой, шишка фольга и корпус подшипника.Всесторонняя модель рельефности фольги, учитывая геометрию выпуклостей,условия нагрузки и силы трения между элементами было показано в [3]. Всвою очередь, в работе [4] полный зависящих от времени Навье-Стокса формулировка используется для решения взаимодействий между гидродинамическими эффектами жидкости смазочных материалов, движение журнала, и граница деформируемого фольги. эластичныйдеформация фольги и ее опор могут быть успешно смоделированы с конечнымметод конечных элементов. Обобщенное решение упруго-аэродинамический смазывание представлены в работе [5]. Это позволяет рассчитывать как статические, так и динамические деформации фольги и решения газовых смазанный уравнений Рейнольдса с деформацией Уравнения одновременно. Решение может быть использовано для расчета динамическихподшипников качения фольги жесткости и демпфирования, а также предсказанием статического представление.[6] работа представляет собой попытку в с учетом эффекта сухого трения в фольгу подшипник динамическое поведение. Нелинейная модель сцепления упрощенное уравнение для движение ротора как Reynolds уравнения и сборки фольги модель описана.Тогда динамическое поведение при заданном дисбалансе изучается. Эта работа Контуры что можно оптимизировать трение между пленками, с тем, чтобы улучшить динамическое поведение подшипников фольги.Другая идея моделирования отбойник фольги было показано в [7]. Она представлена как многоэтапный упругой опоры и она соединена с решением уравнения Рейнольдса для идеального газа. Несущая конструкция подшипников фольги обладает высокой степенью упрочненияэффект [8]. Это означает, что подшипник придания жесткости в связи с увеличением нагрузки и тому Поведение подшипника носит нелинейный характер. Механический предварительной нагрузки [9], может вызвать вышегидро / аэродинамического давления для перевозки больших грузов.
Настоящим представил документ показывает численные исследования на примере ротор основан на подшипниках газовой фольги с использованием собственных программ (так называемый S- MESWIR) и коммерческого программного обеспечения. Модель ротора, жидкостных модель и структурная модель подшипника фольги представлены. предлагаемый модель подшипника фольги позволяет рассмотреть два случая: первый, когда газовый клин не существует внутри подшипника, а второй, когда клин газа построен и принимает участие в воспринимающий нагрузку ротора. Первый из них ответы на ситуации когда только структурный слой, несущий нагрузку, так как скорость вращения недостаточна для создания аэродинамического слоя (газовый клин). Второй случай подшипники из фольги желательно газов предназначены для работы с обоими слоями, несущий нагрузка (газовый клин и набор фольги). Примерные расчеты обоих упомянутых случаи показаны в следующем. 2 S-MESWIR Программное обеспечение Программное обеспечение S-MESWIR представляет собой систему компьютерных программ, первоначально изобретен в Институт жидкостных машин (IMP PAN) под наблюдением проф. Kicinski [10, 11]. Она включает в себя модель FE ротора, жидкость потока модель газового подшипника и структурная модель множества фольги. Все они взаимно соединены. Модель FE использует элементы балки Тимошенко с 6 степенями свободы годовна узел. Это позволяет построить модель вала с учетом его геометрии.внешние силы могут быть размещены в узлах в качестве нагрузки. Модель газоносных себя изобретен в Лодзи университете Технологии и внедрены в систему S-MESWIR и она описана в [12, 13]. Он основан на уравнении Навье-Стокса и уравнения непрерывности. Это позволяет получить kinetostatic и динамические свойства ротора Что касается свойства подшипников.Kinetostatic анализ выводит характеристики каждого подшипника:• в силу реакции опоры на внешнюю нагрузку,• эксцентричностью и угол отношения внутри зазора подшипника в соответствии с нагрузки и скорости вращения (именно поэтому мы называем это "Kineto-статика"),• распределение давления газа внутри зазора подшипника.Динамика вращающегося двигателя определяется как колебаний роторавокруг kinetostatic положения равновесия вала. Численная модельвращающаяся машина основана на подшипниках скольжения описывается с использованием из Матричное уравнение движения в виде (1) [10, 11]:Уравнение (1) является уравнением движения всего ротора. Она состоит из ряда взаимно связанных дифференциальных уравнений (в зависимости от количества глубины резкости в).Глобальные матрицы жесткости и демпфирования охватывают определенные ранее жесткость и коэффициенты демпфирования подшипников. В результате расчета получаем временные истории вибрации последующих узлах модели балки. Они могут быть подвергают процедурам последующей обработки, чтобы представить динамическое состояние роторав соответствующей форме (амплитудные диаграммы, орбиты, спектры и т.д.)
3 Модель ротора Модель лабораторного ротора была объектом расчетов. Его геометрия и FE сетки реализован в программное обеспечение S-MESWIR показаны на рис. 1 и 2. Ротор предназначен для лаборатории вибродиагностики в IMP PAN. Длина ротора составляет 431 мм, а интервал составляет 245 мм. Номинальный диаметр 34 мм, а общая масса ротора составляет 3,5 кг. Ротор динамически загружается с центробежной силой 51 г мм (ISO 1940/1 норма), которая находится на диск. Ротор опирается на подшипники 2 идентичных фольги. Их основная геометрическая Размеры представлены в таблице 1. Воздух, рассматривается в качестве смазывающего газа, с вязкость 1,85 × 10-5 Па · с при давлении окружающей среды. Смазочное зазор (Радиальный зазор) для уравнения Навье-Стокса в модели газового подшипника 20 мкм. Тепловые эффекты, вызванные трением при пуске не учитываются для ради упрощения. Они будут исследованы в дальнейших работах. Инжир. 1 FE сетка проектируемого лаборатории ротора в программном обеспечении S-MESWIR 1238 S. Banaszek и др. rover.ru @

Свойства фольги Set

Динамические свойства подшипника фольги сильно зависит от механическое предварительное натяжение фольги - набора [ 9 ]. Он может быть сгенерирован с использованием начальная сжав фольгу, установленный на журнале. Сжались достигается за счет отрицательной Пособие между журналом и множеством фольги: диаметр журнала немного больше, чем внутренний диаметр обернутого набора из фольги. Как правило, в предполагаемой домен, увеличивая натяг можно привести к резкому удорожанию подшипника жесткость. Уменьшение натяг уменьшает жесткость. Характеристики несущей конструкции (множества фольга) была определена с использованием модели FE, которая разработана в коммерческой программе для структурных расчетов [ 14 ]. Модель множества фольги (верхняя фольга и врезаться фольга) представлена ​​на Инжир. 3. В представленном случае он делится на 2898 конечных элементов (например, из CPE4RH типа в ABAQUS) с 10,824 степенями свободы. Корпус подшипника и Журнал являются жесткими. Узлы фольги фиксируются в замке фольги. На рис. 3 неподвижная конец находится справа, а свободный конец набора из фольги находится на левой стороне. Набор фольги является завернуты внутри подшипника. Все узлы фольги, выдержками из фиксированных из них, может двигаться в радиальном направлении и по окружности, как предполагаемых условий контакта между последующим части подшипника (подшипник скольжения, верхняя пленка, фольга и врезаться подшипник оболочки) позволяют их взаимное смещение (скольжения) на контактирующих поверхностей. коэффициент трения 0,2. Модель учитывает начальное сжаться с отрицательным Пособие между журналом и верхней фольгой и нагрузкой аэродинамического давление.

Натяг в представленном примере составляет 10 мкм. Это приводит к тому, сжаться фольги, установленной на валу, который застывает подшипник из фольги. Оно моделируется как смещение узлов цапфы. Для определения коэффициента несущих жесткость (горизонтальная и вертикальная) модель журнала была практически разделены на четыре жестких квадрантах. Каждый квадрант перемещается на расстояние, равное предполагаемая надбавка в одном направлении (вверх, вниз, влево и вправо). Перемещенные квадрантах действуют на внутренней поверхности верхней фольги одновременно и заставить первоначальный преднатяг множества фольги (см. 4). Хотя журнал делится, то деформация фольги непрерывно с достаточно точностью, чтобы определить вертикальная и горизонтальная жесткость изначально предустановленным подшипника.Жесткость и коэффициенты демпфирования подшипников определяли сранее описанная модель. А два комплекта жесткости были установлены: "номинальная Жесткость "и" пониженной жесткости ", см Таблица 2. Первый результат из Предположение о натяг между журнала и множеством фольги толщиной 10 мкм, внутри подшипника. Вторая была определена параметрически. Затухание коэффициенты были установлены на 1000 нм / с. Расчеты с динамикой ротор были выполнены в диапазоне 1000-24,000 оборотов в минуту.
5 Расчеты ротора динамики 5.1 Последовательность расчетов Последовательность расчетов выглядит следующим образом: 1. Введение отрицательного резерва журнала подшипника в множество фольги, который генерирует начальный сжаться множества фольг на журнале (коммерческий программного обеспечения), 2. Расчет аэродинамического распределения давления для цилиндрического зазора подшипника, без деформаций (S- MESWIR), 3. Введение давление, создаваемое силами на верхней фольги сжатыми на журнал (коммерческое программное обеспечение), 4. Расчет деформации множества фольг ' (коммерческое программное обеспечение),5. Изменение зазора подшипника с полученными деформаций множества фольг '(S-MESWIR),6. Расчет нового распределения давления в модифицированном зазоре подшипника (SMESWIR).Шаги 2-6 в настоящее время итеративно повторяется, пока результаты не удовлетворяют определенные точность расчетов.По итогам вычислений получаем жесткость и демпфирующие коэффициентыподшипник для фиксированной скорости вращения. Они являются элементы матриц D и К в уравнении движения (1). По мере того как скорость вращения ротора мала, Аэродинамический смазочную пленку не появляется между журналом и верхней фольги так набор фольги все еще сжимал на валу. Жесткость подшипника принимает значения, как рассчитанная для сжатыми набора фольги с определенным отрицательным довольствия подшипник журнал. Для более высокой скорости вращения генерируется смазочная пленка, когда аэродинамическое давление выше, чем в сжатии зубов из фольги. После того, что газовый клин изменяет жесткость подшипника и принимает участие в воспринимающий нагрузку ротора. 5.2 Результаты Рис. 5 показаны амплитуды вибрации по сравнению с частота вращенияротор. Аэродинамический смазки слой (газовый клин) формируется при 9100 оборотах в минуту, где на характеристиках появляется своего рода " прыжок". По мере того как скорость вращения ниже, ротор поддерживается на множестве только фольги. Максимальные амплитуды абсолютного вибрации перед формированием клина газа около 7 мкм. После формирования слоя газа, амплитуды растут до 10 мкм и 32 мкм при критической скорости 15500 оборотов в минуту. Амплитуды относительных колебаний ('журнал к скорлупе') не превышают 11 мкм (см Фиг. 6, 7 и 8). Рис. 9 представлены амплитудные характеристики ротора, опирающейся на фольгу Подшипники с уменьшенной жесткостью множества фольги. На диаграмме показаны амплитуды как журналы и диск. По сравнению с характеристиками ротора основанной на "номинальной жесткости" подшипников можно распознать важные, качественные различия. В первую очередь критической скорости существенно снижает: от 15500 до 6500 оборотов в минуту. Смазочное клин газа формируется при 9500 оборотах в минуту. Максимальная амплитуда абсолютная вибрация приходят до примерно 20 мкм при критической скорости (без газа клин). Как показывают полученные результаты, можно влиять на свойства ротора подшипников Система связи с соответствующими изменениями множества фольги жесткости. Кроме того, мы можем определить такие значения жесткости, что критическая скорость ниже, чем скорость Аэродинамический композиция клина и ротор поддерживается на наборах только фольги.


6 Заключительное слово

Результаты динамического моделирования проектируемой лаборатории ротора основан на подшипники из фольги представлены в работе. An амплитудно было показано можно сравнить в двух случаях: с "номинальной" и "пониженная" жесткость фольги устанавливает в подшипниках. "Номинальная" и "пониженная" ответ жесткости к соответствующая начальная сжались журнала внутри подшипников. Расчеты были осуществляется в широком диапазоне скорости вращения-до, так и после того, как аэродинамическая смазочное клин формулирует.

Когда аэродинамический клин не хватает, набор фольги все еще сжимал в журнале и множество фольги вибрирует вместе с журналом. После аэродинамического клина (Слой) формулирует вал и верхнюю фольгу разделены. Наиболее примечательным является представление, насколько существенным является влияние фольги установить жесткость на динамические свойства системы роторные подшипников. Набор фольги

Снижение жесткости может значительно уменьшить критическую скорость. Кроме того, критическая скорость в этом случае может быть слишком низкой для аэродинамической смазки, так что важнейшие результаты скорости из фольги установить жесткость. Это означает, что мы можем "конструировать"

свойства вращающейся системы в пути определению попер множества фольги.

В дальнейших работах представленные результаты будут проверены на испытательном стенде в Институт жидкостных машин. Особое внимание будет уделено термический эффекты, вызванные трением при пуске или отключением ротора. Они есть пренебречь в настоящим документе для простоты, но их влияние на свойства подшипников фольги кажется значительным для свойств подшипников фольги.

0,0E + 00

5,0E-06

1,0E-05

1,5E-05

2,0E-05

2,5E-05

3,0E-05

3,5E-05

4,0E-05

0 4000 8000 12000 16000 20000 24000

Амплитуда [м]

Частота вращения [мин]

# 1 # 2 Диск

Инжир. 9 Динамические характеристики ротора, основанной на восстановленных подшипников фольги жесткости

Динамика лаборатории ротора Основана... 1245

rover.ru @

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Первый этап ТОЗиС – подготовка к проведению обследования зданий и сооружений | V. Протест в литературе 60-х гг.


Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных