Теоретические основы расчета и динамика подшипников скольжения с парожидкостной смазкой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.06, доктор технических наук Савин, Леонид Алексеевич

• Савин, Леонид Алексеевич
• доктор технических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор технических наук Савин, Леонид Алексеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

Условные обозначения, индексы и сокращения

Введение

1 Подшипники скольжения с парожидкостной смазкой

как объект исследования

1.1. Условия работы и требования к опорам роторов

быстроходных криогенных турбомашин

1.2. Принципы моделирования, показатели работоспособности

и характеристики подшипников скольжения

1.3. Обзор исследований по рассматриваемой проблеме

1.4. Задачи, программа и объект исследований

2. Моделирование парожидкостных течений смазочного

материала в подшипниках скольжения

2.1. Режимы течения двухфазной кипящей среды

2.2. Определение термодинамических и теплофизических свойств парожидкостного смазочного материала

2.3. Построение гетерогенной модели течения

2.4. Учет влияния турбулентности и критических течений

3. расчет гидродинамических сил в подшипнике скольжения

с парожидкостной смазкой

3.1. Количественные предпосылки расчета давлений

3.2. Расчетные схемы подшипников

3.3. Исходная система уравнений

3.3.1. Обобщенное уравнение Рейнолъдса

3.3.2. Уравнение баланса энергий

3.3.3. Уравнение баланса расходов

3.4. Граничные условия и алгоритм расчета давлений

4. Задачи динамики подшипников скольжения

с парожидкостной смазкой

4.1. Характеристика динамической системы

«ротор-подшипник скольжения»

4.2. Расчет амплитудно-частотных характеристик

методом траекторий

4.3. Динамические характеристики парожидкостного смазочного слоя

и механизм возникновения вихревых движений

4.4. Колебания и устойчивость роторов на подшипниках скольжения

в условиях вскипания смазочного материала

5. Методы решения уравнений гидродинамики

при определении полей давлений

5.1. Процедурно-итерационные схемы решений

5.2. Конечно-разностная аппроксимация

5.3. Вариационные и проекционные методы

5.3.1. Метод кеазшинеаризации

5.3.2. Структурно-региональный метод

5.3.3. Решение нестационарных задач полудискретным

методом Галеркина

5.4. Области рационального применения методов при

решении прикладных задач

6. Экспериментальные исследования характеристик подшипников скольжения при смазке кипящей жидкостью

6.1. Программа опытных работ

6.2. Описание экспериментального стенда

6.3. Методика проведения опытов

6.4. Обработка результатов и сравнительный анализ

данных расчетов и опытов

7. Результаты исследований и рекомендации по проектированию высокоскоростных подшипников скольжения

7.1. Влияние геометрических и рабочих параметров на характеристики подшипников с парожидкостной смазкой

7.2. Работоспособность подшипников скольжения в условиях вскипания смазочного материала

7.3. Пакет прикладных программ, конструкции опорных узлов

и применение результатов работы

7.4. Последовательность расчета и рекомендации по проектированию

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Приложение 1. Описание интерфейса

Программные модули

Приложение 2. Разработанные конструкции опорных узлов

Приложение 3. Акты внедрения

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ И СОКРАЩЕНИЯ

1. Кинематические параметры и координаты:

е - эксцентриситет положения центра шейки вала; ф - угол положения линии центров; А - амплитуда колебаний;

х, у, ъ -окружная, радиальная и осевая координаты;

1,1 - направления вдоль и перпендикулярно линии центров;

I - время;

^ - характерное время, равное периоду одного оборота;

Ах, Аг, ЬХ - шаги по размерной сетке и времени;

и, V - скорости точек поверхности шипа;

и, V, - скорости течения рабочего тела;

а, (3 - расчетные углы;

А - смещение центра масс;

п - частота вращения ротора;

со - угловая скорость вращения ротора;

ш • п - число узлов размерной сетки.

2. Геометрические и рабочие параметры:

Б, Ь - диаметр и длина подшипника;

- средний и радиальный зазор; Ъ(х) - функция радиального зазора; ён, 1н - диаметр и длина жиклера; пн - количество жиклеров в одном ряду; Пр.— число рядов питающих камер; Ь - длина ротора; О, М - вес и масса ротора;

т - приведенная масса ротора, приходящаяся на одну опору; q - дисбаланс ротора;

<3, - объемный и массовый расход рабочего тела; С - жесткость ротора.

3. Силовые факторы:

Бл, - возбуждающие силы; Ил, ^ - реакции смазочного слоя;

- грузоподъемность подшипника, статическая нагрузка; АК - потери мощности; ^ - потери мощности на трение; ]ЧГр - потери мощности на прокачку; Ф - диссипативная функция; тх, т2 — турбулентные напряжения.

4. Термодинамические и теплофизические параметры:

Р - давление; Т - температура; 1 - энтальпия; р - плотность;

|1 - коэффициент динамической вязкости; Ср - теплоемкость при постоянном давлении; X - коэффициент теплопроводности; г - скрытая теплота парообразования; V - удельный объем;

Б - ЭНТрОПИЯ.

5. Безразмерные комплексы:

Яе, Рг - критерии Рейнольдса, Струхаля, Прандтля; ё = е/Ц - относительный эксцентриситет; х,х- скорость и ускорение цапфы вдоль линии центров; ф,ф - угловые скорость и ускорение линии центров; X - концентрация газовой фазы (массовое паросодержание); Кх, К7, Кн - коэффициенты турбулентности;

t

At

At

t

L' ho' PoDL' p0DL

to

to

p = — Po

T

T

To

lo

6. Индексы:

L - подшипник; H - жиклер, питающая камера; F - смазочный слой; R - ротор;

S - резонанс, граница самовозбуждения;

max, min, m, * - максимальное, минимальное, осредненное и критическое значения соответственно; О - вход в подшипник; а - окружающая среда; ' - жидкая фаза; " - газовая фаза.

7. Сокращения:

ГСДП - гидростатодинамический подшипник;

ГСП — гидростатический подшипник;

ГДП - гидродинамический подшипник;

МГДП — многоклиновый гидродинамический подшипник;

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;

АТХ - амплитудно-температурная характеристика;

ТНА - турбонасосный агрегат;

ДЛА - двигатель летательного аппарата;

ЖРД - жидкостный ракетный двигатель.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теоретические основы расчета и динамика подшипников скольжения с парожидкостной смазкой»

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Высокоскоростные турбомашины находят широкое применение в транспортном машиностроении, криогенной технике, энергетике, газовой и химической промышленности. Необходимыми элементами авиационной и ракетно-космической техники являются агрегаты топливоподачи двигательных установок. Одним из направлений совершенствования данного типа турбомашин является повышение частот вращения роторов. Применение подшипников качения в условиях высоких скоростей и нагрузок по условиям работы ограничено предельной быстроходностью и малой долговечностью. Возможное решение проблемы заключается в применении подшипников скольжения, смазка которых осуществляется рабочими телами машин. Использование подшипников скольжения в качестве опор высокоскоростных роторов позволяет обеспечить частоту вращения в диапазоне п = 30000...100000 об/мин и более с высокой надежностью и ресурсом.

Применение маловязких сжимаемых криогенных жидкостей (кислород, водород, гелий и т.д.) для смазки и охлаждения подшипников скольжения порождает комплекс задач, связанных с обеспечением устойчивости и работоспособности опор в условиях больших перепадов давлений и температур, значительных скоростей и нагрузок. Кроме того, в процессе течения низкотемпературных рабочих тел по гидравлическим трактам подшипника возможны фазовые превращения в результате вскипания и кавитации. Появление паровой фазы существенно изменяет свойства несущего смазочного слоя и влияет на динамические характеристики роторно-опорных узлов.

Закономерности работы высокоскоростных подшипников скольжения на двухфазных рабочих телах изучены недостаточно, отсутствуют исследования влияния вскипания и парожидкостного состояния смазочного материала на динамику системы "ротор - подшипник скольжения". Это обстоятельство, а также выдвигаемые практикой задачи качественного улучшения

характеристик, повышения ресурса и надежности опор роторов высокоскоростных турбомашин и определяют необходимость проведенных исследований.

Работа выполнялась по тематике, включенной в координационный план программы фундаментальных исследований АН СССР "Повышение надежности систем "машина - человек - среда" (пункт 1.3.29) 1987 г., а также в рамках хоздоговорных работ с конструкторским бюро химического машиностроения им. A.M. Исаева (г. Королев Московской области) и конструкторским бюро "Химавтоматика" (г. Воронеж).

Актуальность работы заключается в необходимости разработки и создания высокоскоростных подшипников скольжения, позволяющими значительно повысить ресурс и надежность машин, улучшить динамические характеристики и создать конструкции, соответствующие мировому уровню.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Целью диссертационной работы является развитие научно-технического направления, связанного с совершенствованием опор высокоскоростных роторов путем выявления закономерностей работы подшипников скольжения в условиях вскипания смазочного материала, разработки методов, программ расчета и рекомендаций по проектированию подшипников скольжения с парожидкостной смазкой.

Достижение цели предполагало решение следующих задач:

• разработать теоретические основы расчета подшипников скольжения с парожидкостной смазкой с учетом нестационарного положения вала;

• разработать математическую модель, методы решения и пакет программ для определения динамических характеристик подшипников;

• провести комплекс вычислительных экспериментов по исследованию влияния вскипания смазочной жидкости на работоспособность и динамику подшипников скольжения;

• выполнить экспериментальные исследования с целью проверки адекватности разработанной математической модели реальному объекту и

поиска новых закономерностей работы подшипников скольжения при смазке кипящими жидкостями;

• на основе полученной информации разработать рекомендации по проектированию парожидкостных подшипников скольжения и новые конструкции опор роторов высокоскоростных турбомашин.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

1 .Разработаны математическая модель, методы и программы расчета полей давления и гидродинамических сил парожидкостного смазочного слоя с учетом нестационарного положения вала в подшипнике.

2.Разработана динамическая модель подшипника скольжения с паро-жидкостной смазкой, позволяющая определить траектории движения центра опорной части вала, коэффициенты жесткости и демпфирования, амплитудно-частотные характеристики и границы устойчивости вращения ротора.

3.Раскрыта и доказана сущность механизма возникновения и развития вихревых движений шейки вала в условиях вскипания смазки. Предложена методика расчета коэффициентов турбулентности для двухфазных течений смазочного материала в радиальном зазоре подшипника скольжения с учетом степени паросодержания.

4.Опытным путем обнаружено и теоретически доказано влияние критических течений смазочного материала в дроссельных устройствах подшипника на несущую способность, расход смазочного материала, колебания и устойчивость ГСДП, а также предложен способ расчета гидродинамических сил парожидкостного слоя с учетом этого эффекта.

5.Разработаны и запатентованы конструкции высокоскоростных опорных узлов, позволяющие повысить надежность и ресурс, улучшить динамические характеристики быстроходных турбомашин.

Автор выносит на защиту следующие научные положения:

1. Теоретические основы расчета и динамическую модель подшипников скольжения с парожидкостной смазкой.

2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований в виде закономерностей работы подшипников скольжения в условиях вскипания и двухфазного состояния смазочного материала; конструкции и рекомендации по проектированию опор скольжения высокоскоростных роторов.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Теоретические зависимости, используемые в математической модели парожидкостного подшипника скольжения, базируются на фундаментальных законах, определяющих физические процессы сохранения, превращения и взаимосвязи.

Законы сохранения представлены уравнениями неразрывности, уравнениями Навье-Стокса (частный случай закона сохранения импульса) и уравнением баланса энергий. Уравнения неразрывности и Навье-Стокса в результате соответствующих преобразований приводятся к уравнению Рей-нольдса, записанному для двухмерного турбулентного течения вязкой сжимаемой двухфазной среды. Законы превращения в данной модели учитывают возможность и описывают механизм перехода из жидкого агрегатного состояния в газообразное в результате вскипания или паровой кавитации. Законы взаимосвязи представлены уравнениями состояния, а также информацией о зависимости термодинамических свойств от давления и температуры.

Расчет стационарных и динамических характеристик подшипников скольжения с парожидкостной смазкой основывается на определении полей давления в несущем слое. Оценка динамических свойств проводится на основании анализа траекторий движения центра опорной части ротора и коэффициентов жесткости и демпфирования смазочного слоя. Численная реализация задачи осуществлялась на ЭВМ с помощью разработанного пакета прикладных программ. Модельный физический эксперимент проводился с

использованием современной измерительной аппаратуры на специальном стенде.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ обеспечивается обоснованностью использованных теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью постановки задачи, применением рациональных математических методов и подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными как лично автором, так и другими исследователями, а также положительным опытом внедрения полученных результатов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Полученные в работе теоретические и экспериментальные результаты позволяют провести анализ возможностей рационального применения парожидкостных подшипников. Разработанный пакет прикладных программ дает возможность определить стационарные и динамические характеристики различных типов радиальных подшипников скольжения. Предложенная динамическая модель и методика расчета позволяют получить амплитудно-частотные характеристики, определить границы устойчивости и прогнозировать возникновение самовозбуждающихся колебаний системы "ротор-подшипник скольжения". Разработаны и запатентованы принципиально новые конструкции высокоскоростных опорных узлов турбомашин, повышающие ресурс и улучшающие динамические свойства. Результаты работы внедрены и используются при проектировании криогенных кислородных и водородных турбонасосных агрегатов длительного ресурса конструкторским бюро химического машиностроения им. A.M. Исаева, конструкторским бюро «Химав-томатика» и научно-производственным объединением «Энергомаш».

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Всесоюзной научно-технической конференции "Обеспечение надежности узлов трения машин", г. Ворошиловград, 1988 г.;

Всесоюзной научно-технической конференции "Современные проблемы триботехнологии", г. Николаев, 1988 г.; Всесоюзной научно-технической конференции "Создание компрессорных машин и установок, обеспечивающих интенсивное развитие отраслей топливно-энергетического комплекса" г. Сумы, 1989г.; Всесоюзной научно-технической конференции "Новые технологии и робототехнические комплексы при производстве авиационной техники" г. Харьков, 1990 г.; Научных чтениях по космонавтике., г. Москва, МГУ, 1990г., Республиканской НТК "Конверсия производства ДВС, " г. Харьков, 1991г.; Республиканской НТК "Повышение надежности машин и сооружений", г. Киев, 1991.; международном семинаре "Проблемы и перспективы развития горной техники", г. Москва, 1994г., научном семинаре кафедры «Конструкции и проектирование двигателей летательных аппаратов»; 10-й научной конференции "Hydraulik und Pneumatik" г. Дрезден (Германия), 1995г., выездном заседании Головного Совета "Машиностроение" "Перспективные технологии, машины и аппараты в машино- и приборостроении", г. Орел, 1995г., международном научно-практическом симпозиуме "Трибология и транспорт", г. Рыбинск, РГАТА, 1995 г.; научном семинаре по механике деформированного твердого тела Тульского государственного университета под руководством профессора JI.A. Толоконникова; научном семинаре кафедры «Теоретическая механика» Курского государственного технического университета; научно-техническом семинаре по теории турбо-насосных агрегатов ЖРД под руководством профессора Б.В. Овсянникова, 1998г., а также на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Харьковского авиационного института и Орловского государственного технического университета.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликована монография, 27 статей в журналах и сборниках, 12 тезисов докладов, выполнено 15 научно-технических отчетов, получено 5 патентов на изобретения.

1. Подшипники скольжения с парожидкостной смазкой как объект исследования

1.1. Условия работы и требования к опорам роторов быстроходных криогенных турбомашин

С применением криогенных рабочих тел связано развитие многих направлений науки и техники. В первую очередь это относится к авиационной и ракетно-космической технике, ядерной физике, электро- и теплоэнергетике. Под криогенными, в соответствии с рекомендациями XIII Конгресса Международного института холода и ГОСТ 21957-76 понимают рабочие тела, температура которых ниже 120 К. Криогенные жидкости получают сжижением газов при низких температурах. Их существование в жидком состоянии возможно при высоких давлениях и температурах более низких, чем температура окружающей среды. В таблице 1.1. приведены температуры кипения и критические параметры наиболее распространенных криогенных жидкостей [1].

Таблица 1.1.

Параметр Вещества

Водород Кислород Гелий Азот Воздух

TS,K 20,38 90,18 4,21 77,35 78,8

Г, К 33,23 154,77 5,19 125,25 132

Р*, Мпа 1,3 5,02 0,22 3,3 3,7

Наибольшие перспективы связывают с использованием жидкого водорода в качестве высокоэнергетического химического топлива в различных видах воздушного, водного и наземного транспорта. Поскольку конечным продуктом сгорания водорода являются пары воды, то его применение целесообразно с точки зрения решения экологических проблем человечества.

Значительную часть космических программ России и США составляют разработки ракетных систем на жидком водороде. При этом окислителем служат жидкий кислород или фтор. Учитывая, что одной из основных характеристик ракетного топлива ЖРД является удельный импульс I = / gf¡ , где

Т_ и »-»

с - температура сгорания топлива; g)Л - молекулярный вес, жидкии водород, имея малый молекулярный вес, является наиболее приемлемым горючим рабочим телом двигателей космических летательных аппаратов. В электромагнитных (плазменных) и электростатических ракетных двигателях, предназначенных для дальних космических полетов, также предполагается использование водорода в качестве компонента топлива. Кроме того, поскольку удельный импульс I зависит не только от молекулярного веса, но и от температуры горения, еще эффективнее применять водород в ядерных и термоядерных двигателях, в которых достигается более высокая температура. Другие криогенные жидкости - кислород, азот, гелий - необходимы также для обеспечения жизнедеятельности человека в условиях космических полетов [2].

Применение криогенных рабочих тел в транспортных системах связано с решением двух глобальных проблем: разработкой надежных экономичных двигателей длительного ресурса и созданием промышленных установок для получения дешевых низкотемпературных жидкостей. Одним из важных компонентов в их реализации является использование высокоскоростных агрегатов с турбинным приводом (насосы, компрессоры, детандеры).

Уровень развития двигателей летательных аппаратов в значительной мере определяется совершенством агрегатов топливоподачи. Жидкостные двигатели, имеющие большую тягу и работающие относительно продолжительное время, имеют насосную систему подачи компонентов топлива. Широкое применение в системах питания ракетных двигателей находят лопаточные насосные агрегаты с турбинным приводом (ТНА), которые обеспечивают устойчивое функционирование на основных и переходных режимах

работы; дают возможность получить практически любые напоры и расходы рабочего тела; имеют небольшие массу и габариты при высоких угловых скоростях [3].

Стремление к повышению эффективности работы ТНА путем получения экстремальных значений рабочих параметров в заданных условиях эксплуатации, а также обеспечение необходимой надежности, приводят к постоянному усложнению конструкции, появлению новых систем и устройств. В настоящее время рассматривается вопрос о проектировании и создании ТНА мощностью N = 250000 кВт, давлением питания Р0 = 80 МПа, рабочими скоростями опорных узлов до 200 м/с и существует тенденция снижения веса и габаритов за счет повышения быстроходности роторов.

К числу основных требований, предъявляемых к ТНА, относятся [4]: обеспечение надежной работы двигателя на всех его режимах путем беспрерывной подачи топлива в камеру сгорания ЖРД под заданным давлением с возможно более высоким КПД; минимальная масса и габаритные размеры, а, следовательно, максимально возможная угловая скорость вращения роторов; низкий уровень вибраций; минимальная стоимость изготовления и эксплуатации; возможность работы с агрессивными средами, например, низкокипя-щими жидкостями (жидкий кислород, водород); отсутствие пар трения со значительным местным нагревом; способность перекачивать жидкие компоненты с некоторым газосодержанием и мелкодисперсными твердыми включениями; возможность многократного использования и гарантированное обеспечение ресурса работы, измеряемого часами.

Опыт конструирования и эксплуатации турбонасосных агрегатов показывает, что их надежность, долговечность, массогабаритные эксплуатационные и экономические показатели во многом зависят от работоспособности опорных узлов. В связи с этим опоры турбомашин должны удовлетворять следующим предъявляемым к ним требованиям: иметь высокую несущую способность при небольших габаритах; минимальное трение и износ рабочих поверхностей в течение заданного ресурса; расходовать малое количество

смазочно-охлаждающего материала; обладать повышенной устойчивостью на основных и переходных режимах работы; иметь простую, технологичную и удобную в эксплуатации конструкцию.

При выборе типа опор роторов турбомашин предпочтение часто отдавалось подшипникам качения, что было правомерно при одноразовой и кратковременной работе агрегата на частотах вращения п < 30000 об/мин. Повышение угловой скорости роторов, как необходимое условие улучшения технических характеристик машин, ведет к неизбежному исчерпанию возможностей подшипников качения, имеющих ограниченные показатели предельной быстроходности и долговечности.

Охлаждение и смазка опор роторов агрегатов подачи осуществляется, как правило, компонентами топлива. Применение в качестве горючего и окислителей криогенных рабочих тел (жидкий кислород, водород) предъявляет ряд новых требований к выбору опор. Поскольку криогенные жидкости являются маловязкими телами, надежное разделение рабочих поверхностей в гидродинамических подшипниках, в которых несущая способность образуется за счет проявления вязкостных свойств смазочного материала, возможно только при высоких скоростях. Кроме того, малые радиальные зазоры, требующие высокой точности обработки и сборки, чувствительность узла к силовым и температурным деформациям, износ в режимах пуска и останова затрудняют применение гидродинамических опор в агрегатах ЖРД повышенного ресурса.

ГСП во многом лишены указанных недостатков и имеют ряд преимуществ перед гидродинамическими и подшипниками качения. Прежде всего следует отметить наличие несущей способности при нулевой скорости, довольно больших радиальных зазорах и малых относительных эксцентриситетах; возможность устойчивой работы на различных скоростных режимах; высокая точность установки и вращения; отсутствие износа и низкий пусковой момент; хорошая охлаждающая способность при соответствующей конструкции; высокая надежность и практически неограниченный ресурс.

Добавим также, что на высоких скоростях помимо гидростатического эффекта значительный вклад в создание грузоподъемности вносит гидродинамическая составляющая. Вследствие этого данный вид опор правильнее было бы назвать гидростатодинамическими или гибридными [5].

Для функционирования ГСДП и гидростатических подшипников необходим дополнительный источник питания или отбор части рабочего тела на выходе из ТНА, что приводит к снижению КПД агрегата. Следует отметить также, что расход смазочного материала через подшипник скольжения соизмерим с расходом для охлаждения и смазки опор качения [6].

При использовании криогенных жидкостей для смазки и охлаждения подшипников скольжения в случае больших значений степеней дросселирования и недостаточной теплоизоляции в трактах опор возможны фазовые превращения. Вскипание рабочего тела и появление газовой фазы влияет на формирование, упругие и демпфирующие свойства несущего смазочного слоя, что отражается на работоспособности опор и устойчивость движения ротора. Смазочный материал в этом случае представляет собой двухфазную среду, жидкая и газовая фаза которой имеют различные термодинамические свойства - плотность, вязкость, теплоемкость и т.д. Сложность теоретического решения задачи по определению поля давлений в смазочной пленке, являющегося основой для расчета стационарных и динамических характеристик подшипников скольжения, обуславливается также структурной неоднородностью, тепловым и гидродинамическим взаимодействием фаз, образованием неравновесных метастабильных состояний (переохлаждение пара, перегрев жидкости, скачки конденсации и испарения).

Расчетные значения критерия Рейнольдса показывают, что в высокоскоростных опорах скольжения турбомашин присутствуют смешанные или турбулентные режимы течения. Этому способствует малый коэффициент динамической вязкости криогенных рабочих тел и значительные радиальные зазоры, выступающие в качестве характерных размеров при определении чисел Рейнольдса Ые.

Следует отметить, что опоры турбомашин являются сложнонагру-женными узлами, воспринимающими воздействие гидрогазодинамических сил, возникающих в трактах насосов и турбины, гироскопических моментов, центробежной нагрузки и веса ротора.

Определенную информацию о характере взаимодействия элементов системы "ротор-подшипник скольжения" можно получить из рассмотрения продольного разреза турбонасосного агрегата (рис. 1.1). В качестве опор используются радиальные ГСДП с жиклерной компенсацией, представляющие собой цилиндрические втулки, установленные в корпусе агрегата. Подача смазывающего материала в рабочую зону подшипников осуществляется из полости на выходе у насосной ступени через систему трубопроводов, распределительные коллекторы и дроссельные устройства.

Рис 1.1. Турбонасосный агрегат

На рис. 1.2. представлен предлагаемый комплекс требований к опорным узлам высокоскоростных криогенных турбомашин. Если надежность, долговечность, экономичность и экологическую чистоту можно считать об-

щими требованиями для всех видов подшипников, то сохранение работоспособности в условиях значительных термических деформаций, охлаждающая способность, высокая демпфирующая способность и предельная быстроходность являются специфическими для данного вида машин и агрегатов.

Рис. 1.2. Требования к опорам высокоскоростных роторов

На основании анализа условий работы опорных узлов турбомашин сделаем следующие выводы:

1. Перспективным направлением повышения работоспособности опорных узлов турбомашин является применение подшипников скольжения, смазка которых осуществляется рабочими телами.

2. В процессе течения в каналах подшипника низкокипящего смазочного материала возможны фазовые превращения и переход в двухфазное парожидкостное состояние.

3. Высокие частоты вращения роторов турбомашин, значительные радиальные зазоры, сравнительно малая вязкость и сжимаемость

криогенных рабочих тел предполагают наличие в несущем слое подшипников смешанных и турбулентных течений.

4. Нагружение роторов и опор турбомашин происходит переменным по величине и направлению силами.

5. Вследствие высокой нагруженности элементов конструкции турбомашин и значительных перепадов температур возможны силовые и термические деформации.

1.2. Принципы моделирования, показатели работоспособности и характеристики подшипников скольжения

Подшипниками скольжения жидкостного трения называют опоры роторов, в которых между трущимися поверхностями имеется разделительный слой. При этом в качестве смазочного материала может быть жидкость, газ или многофазные рабочие тела. В данной работе под термином "подшипник скольжения" подразумеваем опоры, в которых фиксированное положение ротора в машине и передача силы от подвижных элементов на корпус обеспечивается сплошным смазочным слоем.

Подшипники скольжения по принципу действия и конструктивным признакам в общем виде подразделяются (рис. 1.3):

1. По фазовому состоянию смазочного материала: на жидкостные, газовые и двух (много) фазные. К двухфазным смазкам относят микрополярные жидкости (среды, содержащие взвешенные частицы, обладающие собственным движением), газожидкостные и паро-жидкостные. Последние отличаются тем, что являются однокомпо-нентными веществами.

2. По принципу действия:

• гидростатические, с подачей рабочего тела в смазочный слой под давлением от внешнего источника;

• гидродинамические, в которых несущая способность создается за счет клинового эффекта при нагнетании смазки в зазор между поверхностями шейки вала и подшипника под действием вращения и вязкостных свойств материала;

• гидростатодинамические (гибридные), несущая способность которых возникает за счет сдвиговых и напорных течений вязкой среды.

3. По направлению и характеру воспринимаемой нагрузки: радиальные, осевые (упорные) и радиально-осевые; стационарно-нагруженные, динамически и сложно-нагруженные.

4. Рабочие поверхности могут быть жесткие, деформируемые и подвижные (сегменты).

5. Конструктивные особенности дифференцируются в зависимости от геометрии подшипника (цилиндрические, многоклиновые, с расточкой и т.д.); от способа подачи смазочного материала в зону контакта (щелевые или жиклерное дросселирование); формы, размеров, количества и расположения питающих камер.

Приведенная классификация не учитывает всех разновидностей подшипников скольжения, что в наибольшей мере это относится к конструктивным особенностям. В данном случае рассмотрены только два вида подшипников - цилиндрические с жиклерной компенсацией и многоклиновые с щелевым дросселированием. Этот выбор определяется также их различием в создании несущей способности и динамике функционирования.

Наиболее распространенные причины выхода из строя подшипников скольжения криогенных турбомашин:

• недостаточная несущая способность в пусковые периоды;

• нерациональная конструкция опорного узла и систем подачи смазочного материала;

• неправильная макро- и микрогеометрия несущих поверхностей;

• недостаточные жесткость, твердость и контактная прочность вала и подшипника;

• неправильный выбор материалов элементов опорного узла с точки зрения механических характеристик, коррозийной стойкости, смачиваемости, химической стабильности;

• наличие твердых включений в смазочном материале;

• значительное изменение теплофизических свойств смазочного материала в результате фазовых превращений.

Подшипники скольжения жидкостного трения

Смазочный материал (фазовое состояние)

Ж идкость

Микрополярный

Д вухф азны й

Газ

Парожидкостный

J Газожидкостный

Способ создания несущей способности

Гидростатический Гидростатодинамический I

Заключение диссертации по теме «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры», Савин, Леонид Алексеевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Улучшение технико-экономических характеристик машин связано с повышением скоростей относительного движения их частей и созданием надежных опорных узлов. Использование подшипников качения в условиях значительных нагрузок и высоких частот вращения роторов ограничено предельной быстроходностью и малым ресурсом. Решение проблемы возможно путем применения высокоскоростных подшипников скольжения.

Объектом исследования в данной работе являются опоры роторов быстроходных турбомашин, смазка которых осуществляется низкокипящими жидкостями. Использование в подшипниках скольжения криогенных рабочих тел порождает комплекс проблем, связанных с обеспечением их работоспособности в условиях вскипания и двухфазного состояния смазочного материала. Функционирование подшипников в условиях парожидкостной смазки изучено недостаточно. Отсутствуют сведения о влиянии фазовых превращений на динамические характеристики систем "ротор-опора".

Целью проведенных исследований было выявление закономерностей работы подшипников скольжения с парожидкостной смазкой, а также разработка конструкций, методов расчета и рекомендаций по проектированию опорных узлов быстроходных криогенных турбомашин.

В диссертационной работе решены следующие задачи:

1. Разработаны теоретические основы расчета подшипников скольжения с парожидкостной смазкой с учетом нестационарного положения шейки вала. При выборе способа моделирования двухфазного течения в радиальных подшипниках скольжения был проведен сравнительный анализ с экспериментальными данными результатов расчета давлений в конфузорно-диффузорном канале на основе гомогенной и гетерогенной моделей. Была доказана возможность расчета с достаточной степенью точности гидродинамических сил несущего парожидкостного слоя с использованием осредненных значений термодинамических параметров двухфазного смазочного материала.

2. Разработаны математические методы, алгоритмы и машинные программы расчета полей давления, грузоподъемности, расхода смазочного материала, потерь мощности на трение гидростатодинамических и многоклиновых гидродинамических подшипников с парожидкостной смазкой.

3. Разработана динамическая модель подшипника скольжения с парожидкостной смазкой, позволяющая определить коэффициенты жесткости и демпфирования, траектории движения шейки вала, амплитудно-частотные характеристики и границы устойчивости вращения роторов.

4. Раскрыта и доказана сущность механизма возникновения и развития вихревых движений опорной части вала в условиях вскипания смазки.

5. Предложена методика расчета коэффициентов турбулентности для двухфазных течений смазочного материала в радиальном зазоре подшипника скольжения с учетом степени паросодержания.

6. Опытным путем обнаружено и теоретически доказано влияние критических течений смазочного материала в дроссельных устройствах подшипника на несущую способность, расход смазочного материала, колебания и устойчивость ГСДП, а также предложен способ расчета гидродинамических сил парожидкостного слоя с учетом этого эффекта.

7. На основании известных разностных и вариационных математических методов построены структуры решения систем дифференциальных уравнений гидродинамики применительно к подшипникам скольжения

8. Проведены опытные исследования работоспособности подшипников скольжения при смазке двухфазной кипящей жидкостью.

9. Дана оценка влияния различных факторов на стационарные и динамические характеристики подшипников скольжения в условиях парожидкостной смазки.

10. Разработаны и запатентованы конструкции высокоскоростных опорных узлов, позволяющие повысить надежность и ресурс, улучшить динамические характеристики подшипников.

11. Предложена методика расчета и рекомендации по проектированию подшипников скольжения быстроходных криогенных турбомашин.

12. Результаты исследований нашли применение при проектировании агрегатов топливоподачи длительного ресурса водородных ЖРД в конструкторских бюро «Химмаш» и «Химавтоматика».

На основании анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований сделаны следующие выводы о работоспособности подшипников скольжения с парожидкостной смазкой:

1. Вскипание смазочного материала оказывает значительное влияние на стационарные и динамические характеристики подшипников скольжения, что проявляется в снижении несущей способности, жесткости и демпфирующих свойств парожидкостного смазочного слоя. Это вызвано уменьшением интегральной вязкости и плотности парожидкостной среды в сравнении с жидким состоянием, а также анизотропией свойств в окружном и осевом направлениях вследствие неравномерности фазового перехода в зонах смазочного слоя с различным уровнем давлений.

2. Если паросодержание в смазочном слое составляет менее 1%, то, в зависимости от типа и параметров подшипника, возможно увеличение грузоподъемности в пределах 5.30% вследствие опережающего вскипания смазки в ненагруженной зоне подшипника. Развитое кипение смазочного материала по всему щелевому зазору подшипника приводит к резкому снижению жесткости и демпфирования несущей пленки, что находит отражение в росте эксцентриситетов положения и амплитуд колебаний шейки вала.

3. Наличие паровой фазы в дросселирующих устройствах ГСДП вызывает снижение скорости звука в двухфазной среде и расхода смазочного материала, что нарушает работу системы компенсации давлений и способствует уменьшению несущей способности подшипника. Наиболее опасным является режим, когда процесс критических течений появляется во входных устройствах нагруженной зоны ГСДП.

4. Вскипание смазки в ненагруженной зоне подшипника приводит к снижению уровня давлений и уменьшению эксцентриситета положения вала, что является предпосылкой возникновения и развития самовозбуждающихся колебаний. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования свидетельствуют, что повышение концентрации пара влияет на амплитудно-частотные характеристики и является причиной снижения порога устойчивости движения вала. Рост паросодержания в смазочном слое уменьшает значения коэффициентов жесткости и демпфирования.

5. В целом работа подшипников скольжения в парожидкостном режиме смазки возможна, а при определенных сочетаниях рабочих параметров даже рациональна с точки зрения повышения грузоподъемности. В тоже время, нецелесообразно допускать распространение процесса фазовых превращений по всему радиальному зазору, что приводит к росту концентрации паровой фазы, резкому снижению несущей и демпфирующей способности подшипника. С целью ограничения негативного влияния вскипания на работоспособность опор автором предложен комплекс рекомендаций по выбору конструктивных и рабочих параметров подшипников скольжения.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Савин, Леонид Алексеевич, 1998 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жид-

костей. - М: Наука, 1972. - 720 с.

2. Акуличев В.А. Кавитация в криогенных и кипящих жидкостях. - М.:

Наука, 1978.-280 с.

3. Двигательные установки ракет на жидком топливе. Под ред. Э. Ринга. —

М.: Мир, 1966.

4. Овсянников Б.В., Боровский Б.И. Теория и расчет агрегатов питания

ЖРД. -М.: Машиностроение, 1979, -340 с.

5. Артеменко Н.П. Гидростатические подшипники быстроходных машин. —

В кн.: Исследование и проектирование опор и уплотнений быстроходных машин. - Харьков, ХАИ, 1975. с. 5-16.

6. Поликовский М.В. Переменные режимы и динамика запуска турбонасо-

сов // Теплоэнергетика. - 1962. - №11. - с. 45-60.

7. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. - М.: Наука,

1972.-440 с.

8. Поддубный А.И. Принципы моделирования подшипников скольжения

//Исследование и проектирование опор и уплотнений быстроходных машин. - Харьков, ХАИ, 1986. - с. 56-64.

9. Beretsky J. Two-phase flow in thrust bearings. 1. Derivation of equations,

MTI-62 TR 9. MTI, 1962, June, №11.

10. Тондер. Влияние пузырьков газа на поведение изотермических подшип-

ников Митчела. //Проблемы трения и смазки, 1977, №3, с. 46-52.

11. Слукин H.A. К вопросу об уточнении решения уравнения Рейнольдса. -

ДАН СССР, 1964, №2.

12. Рейнхард, Лунн. Влияние сил инерции жидкости на динамические харак-

теристики радиальных подшипников // Проблемы трения и смазки. -1975.-№2.-с. 15-23.

13. Бургвиц А.Г., Завьялов Г.А. О влиянии сил инерции смазочного слоя на

устойчивость движения шипа в подшипнике конечной длины // Известия высш. учеб. заведений. Машиностроение. - 1963. - №12. - с. 38-48.

14. Гидростатические опоры роторов быстроходных машин. Под ред. Н.П.

Артеменко. - Харьков, изд-во «Основа», 1992. - 195 с.

15. Белоусов А.И. Динамические характеристики опорных гидростатических

подшипников. В кн.: Труды Куйбышевского авиационного института. -Куйбышев: КуАИ, 1967. с. 142-148.

16. Белоусов А.И. Динамические характеристики опорных многокамерных

подшипников. В кн.: Динамика гибких роторов. - М.: Наука, 1972. - с. 51-56.

17. Белоусов А.И. Способ расчета динамических характеристик гидростати-

ческих подшипников. В кн.: Исследование гидростатических подшипников. — М.: Машиностроение, 1973. - с. 12-18.

18. Белоусов А.И., Чегодаев Д.Е. Динамические характеристики гидростати-

ческих устройств. - В кн.: Вопросы виброизоляции оборудования и приборов. - Ульяновск, 1974, с. 56-64.

19. Белоусов А.И., Равикович Ю.А., Бросайло A.M. Теоретические исследо-

вания вынужденных колебаний роторов на упругодемпферных ГСП. // Исслед. гидростат, опор и уплотнений ДЛА. 1986. Вып. 2., с. 64-70.

20. Равикович Ю.А. Методология проектирования и динамика роторных

систем высокоскоростных турбомашин на подшипниках скольжения с жидкостной и газовой смазкой. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. - М.: МАИ, 1992. - 32 с.

21. Равикович Ю.А. Конструкции и проектирование подшипников скольже-

ния агрегатов ДЛА: учебное пособие. - М.: МАИ, 1995. - 58 с.

22. Позняк Э.Л. Исследование устойчивости движения роторов на подшип-

никах скольжения // Известия АН СССР, ОТН, механика и машиностроение. - 1963. - №2 - с. 102-109.

23. Поздняк Э.Л. Колебания роторов. - В кн.: Вибрации в технике: Справоч-

ник. Том 3. Колебания машин, конструкций и их элементов. / Под ред.

Ф.М. Диментберга, К.С. Колесникова. - М.: Машиностроение, 1980. — с. 130-189.

24. Сергеев С.И. Динамика криогенных турбомашин с подшипниками

скольжения. - М.: Машиностроение, 1973, - 304 с.

25. Пен, Штернлихт. Сравнение теоретических и экспериментальных данных

по определению порога неустойчивости жесткого ротора, вращающегося в самогенерирующихся гладких цилиндрических подшипниках скольжения. Теоретические основы инженерных расчетов (пер. с англ.). -М.: Мир, 1964. № 2 - с. 186-194.

26. Зинчук A.A. Теоретическое и экспериментальное определение коэффи-

циентов демпфирования ГСП. - В кн.: Динамика гибких роторов. — М.: Наука, 1972. - с. 57-60.

27. Лунд Д. Разработка понятия динамических коэффициентов радиальных

подшипников жидкостного трения // Проблема трения и смазки. — 1987. -№1. - с. 40-45.

28. Рэмли, Роберте, Эллис. Определение коэффициентов сдавливаемых пле-

нок по экспериментальным данным о переходных процессах // Проблемы трения и смазки. - 1987. — №1. — с. 93-102.

29. Ване, Киртон. Экспериментальное исследование динамических силовых

характеристик опорного демпфера со сдавливаемой пленкой // Конструирование и технология машиностроения. - 1975. - №4. - с. 133-142.

30. Цыганов Э.Л., Листратов В.И., Казаков Н.Ф., Дмитриев В.В. Некоторые

результаты экспериментального исследования динамической системы «ротор-ГСП». - В кн.: Исследование гидростатических подшипников. -М.: Машиностроение, 1973.-е. 109-113.

31. Малаховский Е.Е. Устойчивость и вынужденные колебания роторов на

ГСП // Машиноведение. - 1967. - №1, - с. 68-76.

32. Тондл А. Динамика роторов турбогенераторов. - Л.: Энергия. - 1971. -

388 с.

33. Быков В.И. Теоретические и экспериментальные исследования автокоде-

баний роторов на ГСП. В кн.: Исследование гидростатических подшипников. - М.: Машиностроение, 1973. - с. 93-105.

34. Бургвиц А.Г., Завьялов Г.А. Устойчивость движения валов в подшипни-

ках жидкостного трения. - М.: Машиностроение, 1964.-148 с.

35. Кальменс В.Я. Исследование автоколебаний гибкого ротора на подшип-

никах скольжения // Колебания валов на масляной пленке. - М.: Наука, 1968,-с. 48-60.

36. Хронин Д.В. Колебания в двигателях летательных аппаратов. - М.: Ма-

шиностроение, 1980, - 296 с.

37. Кушуль М.Я. Автоколебания роторов. - М.: Изд. АН СССР, 1963. -165 с.

38. Абдул-Вахед, Николас, Паскаль. Устойчивость подшипников крупных

турбомашин и их колебания, вызываемые дебалансом. // Проблемы трения и смазки, 1982, №1, с. 70-80.

39. Sternlicht R. Stability and Dynamics of Rotors Supported on Fluid Film Bear-

ings, ASME Paper 62 - WA -190.

40. Lund J., Saibel E. Oil Whip Whirl Orbits of a Rotor in Sleeve Bearings. Trans.

ASME, 1967, ser. B, val. 89, No. 4.

41. Tondl A. The Motion of a Jornal in a Bearing Unstable Region of Equilibrium

Position of the Center of the Jornal, Ninth International Congress of Applied Mechanics, vol. V.

42. Lones R., Flack R. Effects of Three-Lobe Bearing Geometries on Flexible Ro-

tor Stability. ASME. TRANS, vol. 25, No. 3, July 1982, p.p. 377-385.

43. Shapiro W, Colcher R. Dynamic Characteristics of Fluid Film Bearings. -

Proc. Sixth Turbomachinery Symposium, Dept. Mechanical Engineering, Texas A&M U, College Station, TX, Dec. 1977.

44. Агафонов B.A. Вынужденные и самовозбуждающиеся вибрации роторов

на подшипниках скольжения. - Тр. ЦКТИ им. И.И. Ползунова, 1964, №46, с.46-55.

45. Бургвиц А.Г, Завьялов Г.А. Устойчивость движения валов в подшипни-

ках жидкостного трения. - М.: Машиностроение, 1964 - 148 с.

46. Бурков М.С. Вибрации валов в подшипниках скольжения высокооборот-

ных машин / Сб. Развитие гидродинамической теории смазки подшипников быстроходных машин. - М.: АН СССР, 1962, с. 5-128

47. Лунд, Штернлихт. Динамика системы «ротор-подшипник» и проблема

ослабления колебаний // Труды американского общества инженеров-механиков. Теоретическая механика. Серия D. - М.: Мир, 1962, №4, с, 97-109

48. Максимов С.П. Самовозбуждающиеся колебания роторов на масляной

пленке // Сб. Колебания валов на масляной пленке. - М.: Наука, 1968, с. 39-48

49. Олимпиев В.И. Собственные и вынужденные колебания роторов на под-

шипниках скольжения // Тр. ЦКТИ им. И.И. Ползунова, 1964, №44, с.54-70.

50. Назин В.И. Работоспособность высокоскоростных гидростатических

подшипников сегментного типа агрегатов энергоустановок. - Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Харьков, ХПИ. - 1987. - с. 241.

51. Аллен, Ли, Чоу. Нестационарные колебания неуравновешенного ротора

на многосекционных радиальных подшипниках четырех типов // Проблемы трения и смазки. 1980, №3, с. 39-47

52. Ли С. Динамика роторов на подшипниках с плавающей втулкой // Про-

блемы трения и смазки. - 1982. - №4. — с. 34-42.

53. Артеменко Н.П., Доценко В.Н., Поддубный А.И. К расчету характеристик

опор роторов при периодически изменяющихся во времени нагрузках. - В кн.: Самолетостроение. Техника воздушного флота. - Харьков, 1975.-с. 113-124.

54. Артеменко Н.П., Назин В.И. Расчет характеристик многосегментных

ГСП с точечными камерами - В кн.: Исследование гидростатических опор и уплотнений двигателей летательных аппаратов. - Харьков,

ХАИ, 1982. с. 12-22.

55. А.И. Чайка. Расчет и проектирование высокоскоростных радиальных

гидростатических подшипников. - Харьков: ХАИ, 1992. — 112 с.

56. Пинегин C.B., Табачников Ю.В., Сипенков И.Е. Статические и динами-

ческие характеристики гидростатических опор. -М.: Наука, 1982.-259 с.

57. Бэнсэл, Хитнер. Экспериментальное и теоретическое исследование сил,

возникающих в подшипниковом демпфере со сдавливаемой пленкой при смещенных круговых орбитах прецессии // Конструирование и технология машиностроения. - 1978. -№3. - с. 84-96.

58. Назин В.И., Пономарев В.В., Чайка А.И. Результаты экспериментального

исследования АЧХ ротора на ГСП с подвижными и неподвижными сегментами — В кн.: Исследование гидростатических опор и уплотнений двигателей летательных аппаратов. - Харьков, ХАИ, 1986, - с. 7479.

59. Артеменко Н.П., Доценко В.Н. Опытное исследование влияния парамет-

ров системы «ротор-ГСП» на ее амплитудно-частотные характеристики - В кн.: Исследование и проектирование гидростатических опор и уплотнений быстроходных машин. - Харьков, ХАИ, 1975. - с. 89-97.

60. Максимов В.А., Поспелов Г.Л. Экспериментальное исследование опор

скольжения с поддувом паров хладогенов // Машиноведение. — 1971. — №3.-с. 81-86.

61. Прокопьев В.Н. Прикладная теория и методы расчета гидродинамиче-

ских сложнонагруженных опор скольжения: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. - Челябинск, 1985. - 445 с.

62. Артеменко Н.П., Чайка А.И., Доценко В.Н. и др. Гидростатические опоры

роторов быстроходных машин - Харьков, изд-во «Основа» при ХГУ, 1992,- 192 с.

63. Артеменко Н.П., Рвачев В.А., Чайка А.И. Теоретические основы расчета

характеристик высокоскоростных ГСП с учетом нестационарного на-

гружения роторов. - В кн.: Исследование и проектирование гидростатических опор и уплотнений быстроходных машин. - Харьков, ХАИ, 1975,-с. 25-38.

64. Токарь И.Я. Проектирование и расчет опор трения. - М.: Машинострое-

ние, 1971.- 168 с.

65. Токарь И.Я. Вопросы проектирования опор трения крупных электриче-

ских машин: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. - Харьков, 1961. - 338 с.

66. Артеменко Н.П., Доценко В.Н. Результаты расчета на ЭВМ динамиче-

ских характеристик роторов на ГСП и сравнение их с опытными данными. - В кн.: Исследование и проектирование гидростатических опор и уплотнений быстроходных машин. - Харьков, ХАИ, 1976, - с. 62-75.

67. Артеменко Н.П., Доценко В.Н., Чайка А.И. Траектории вынужденных ко-

лебаний и автоколебаний высокоскоростных роторов. — В кн.: Исследование и проектирование гидростатических опор и уплотнений быстроходных машин. - Харьков, 1977, - с. 31-36.

68. Пешти Ю.В. Газовая смазка. -М.: изд. МГТУ, 1993. -380 с.

69. Кастелли, Эррод. Решение задач об устойчивости 360°-ных самогенери-

рующихся подшипников с газовой смазкой // Теоретические основы инженерных расчетов. - 1965. - №1. - с. 241-255.

70. Пинегин C.B., Табачников Ю.Б. Опоры с газовой смазкой // Проблемы

трения и смазки. - 1985. - №1. - с. 23-24.

71. Штейнберг С.А. Опоры скольжения с газовой смазкой. — М.: Машино-

строение, 1979. - 336 с.

72. Грэссем Н., Пауэл Д. Подшипники с газовой смазкой: Пер. с англ. - М.:

Мир, 1966.-424 с.

73. Хешмет Н., Уоловит 1., Пинкус О. Анализ газового ленточного подшип-

ника // Проблемы трения и смазки. - 1983. - №4. - с. 124-132.

74. Таворик М., Стоут К. Применение аэростатических подшипников для ра-

боты при действии радиальных и осевых нагрузок // УШ Междунар.

конф. по трибологии: Тез. докл. —Бедфорд, 1981. - с.183-194.

75. Табачников Ю.Б., Гаранов Н.С. Статические характеристики цилиндри-

ческих аэростатических опор // Станки и инструмент. - 1975. - №1. - с. 26-30.

76. Пешти Ю.В. Газостатические подшипники для криогенных машин. - М.:

МВТУ, 1977.-52 с.

77. Лучин Г.А., Пешти Ю.В., Снопов А.И. Газовые опоры турбомашин. - М.:

Машиностроение, 1989. -240 с.

78. Дроздович В.Н. Газодинамические подшипники. - Л.: Машиностроение,

1976.-208 с.

79. Константинеску В.Н. Газовая смазка- М.: Машиностроение, 1968. —

718с.

80. Nakahara Т., Honda Т., Aoki Н. Dynamic characteristics of externally pressur-

ised gasliquid two layer film thrust bearing // 8 Int. Bear. Symp., Leicester. -Bedford, 1981, 149-159.

81. Шапиро В. Статический и динамический анализ газовых гибридных ра-

диальных подшипников // Проблемы трения и смазки. - 1969. - №1. — с. 146-160.

82. Артеменко Н.П., Поддубный А.И. Классификация и расчет характеристик

дросселей ГСП // Исследование и проектирование гидростатических опор и уплотнений быстроходных машин. - Харьков, ХАИ, 1975, - с. 65-71.

83. Риппел Г. Проектирование гидростатических подшипников. - М.: Маши-

ностроение, 1967. - 136 с.

84. Воскресенский В.А., Дьяков В.И., Зиле А.З. Расчет и проектирование

опор жидкостного трения: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983. -232 с.

85. Нг, Пэн. Ламинаризованная теория турбулентного течения смазки // Тео-

ретические основы инженерных расчетов. - 1964. - №3. -с. 157-165.

86. Elrod Н. Ng С. А . Theory for Turbulent Fluid Films and Application to Bear-

ings // Jornal of Lubrication Technology, Trans. ASME, Series F, vol. 89, No. 3, July 1967, p. 346.

87. Hirs G. Fundamentals of a Bulk-Flow Theory for Turbulent Lubricant Films.

Doctoral thesis, Delft University, Netherland, 1970.

88. Хирс Г. Применение теории интегральных характеристик пространст-

венного трения турбулентным пленкам смазки // Проблемы трения и смазки. - 1973,- №2. - с. 27-35.

89. Хок, Вор. Применение энергетической модели турбулентности для рас-

чета течений смазки // Проблемы трения и смазки. - 1974. - №1. - с. 157-173.

90. Шец Д. Турбулентное течение. Процессы вдува и перемешивание: Пер. с

англ. - М.: Мир, 1984. - 241 с.

91. Поддубный А.И. О совместном влиянии сдвиговых и напорных течений

на характеристики несущего слоя смазки ГСП. - В кн.: Исследование и проектирование гидростатических опор и уплотнений быстроходных машин. - Харьков, 1976, - с. 35-46.

92. Артеменко Н.П., Поддубный А.И., Чайка А.И. О смешанном режиме те-

чения смазки в многокамерном ГСП - В кн.: Исследование и проектирование гидростатических опор и уплотнений быстроходных машин. -Харьков, 1973, - с. 44-53.

93. Konstantinesku V.N. Theory of Turbulent Lubrication. Rumanian Edition, Bu-

charest, 1965, English Translation, U.S. Atomic Energy Commission, Division of Technical Information AES-TR-6959, 1968.

94. Константинеску B.H. Анализ работы подшипников в турбулентном ре-

жиме // Техническая механика. - 1964- №3. - с. 168-176.

95. Константинеску В.Н. Теория турбулентной смазки и ее обобщение с уче-

том тепловых эффектов // Проблемы трения и смазки. - 1973- №2. - с. 35-43.

96. Поддубный А.И. Расчет характеристик ГСП с учетом интенсивности

сдвиговых и напорных течений. - В кн.: Исследование и проектирова-

ние гидростатических опор и уплотнений быстроходных машин. -Харьков, 1977,-с. 10-21.

97. Фэн Н., Хан Е. Влияние пузырьков газа на характеристики демпфера со

сдавливаемой пленкой // Проблемы трения и смазки. - 1987.- с. 87-93.

98. Кицинский Д. Влияние аэрации масла на статистические и динамические

характеристики радиальных гидродинамических подшипников скольжения // РЖММ, 1984. - №2. - с. 48. 431.

99. Толле, Мастер. Влияние двухфазной смазки на полускоростной вихрь в

полном радиальном подшипнике // Констр. и техн. машиностроения. -1975.-№4. -с. 234-237.

100. Мунхерджи. Влияние двухфазной смазки на динамику жестких роторов // Проблемы трения и смазки. - 1983- №1. - с. 19-28.

101. Артеменко Н.П., Зоря В.Г. Приближенный расчет некоторых характеристик высокоскоростных ГСП на криогенных жидкостях. - В кн.: Исследование и проектирование гидростатических опор и уплотнений быстроходных машин. - Харьков, 1976, - с. 46-53.

102. Реддклиф, Вор. Гидростатические подшипники криогенных турбонасосов ракетных двигателей // Проблемы трения и смазки. — 1969. - №3, - с.206-227.

103. Давыдов А.Б., Кобулашвили А.Ш., Шерстюк А.Н. Расчет и конструирование турбодетандеров.-М.: Машиностроение, 1987.-203 с.

104. Василенко В.М. Результаты теоретических исследований гидростатических подшипников при работе на двухфазных жидкостях. — В кн.: Исследование гидростатических опор и уплотнений двигателей летательных аппаратов. - Харьков, 1986, - с. 89-95.

105. Василенко В.М. Влияние вскипания рабочего тела на характеристики ГСП. — В кн.: Исследование гидростатических опор и уплотнений двигателей летательных аппаратов. - Харьков, ХАИ, 1987, - с. 10-16.

106. Василенко В.М., Доценко В.Н. О расчете высокоскоростных гидростатических подшипников турбомашин при смазке криогенными жидко-

стями. - В кн.: Исследование гидростатических опор и уплотнений двигателей летательных аппаратов. - Харьков, 1982, - с. 32-39.

107. Василенко В.М, Доценко В.Н, Крагцук В.П. Опытное исследование ГСП при использовании криогенных жидкостей а качестве смазывающего вещества // Исследование гидростатических опор и уплотнений двигателей летательных аппаратов. - Харьков, ХАИ, 1986, - с. 32-35.

108. Артеменко Н.П, Чайка А.И. Расчет высокоскоростных многосегментных ГСП, работающих на криогенных жидкостях. - В кн.: Исследование гидростатических опор и уплотнений двигателей летательных аппаратов. - Харьков, ХАИ, 1986, - с. 21-32.

109. Исследование опор высокоскоростных роторов при смазке маловязкими рабочими телами / Н.П. Артеменко, В.М. Василенко, В.Н. Доценко и др. - В кн.: Исследование гидростатических опор и уплотнений двигателей летательных аппаратов. - Харьков, ХАИ, 1987, - с. 4-10.

110. Усков М.К, Максимов В.А. Гидродинамическая теория смазки. -М, Наука, - 1984, - 143 с.

111. Пинкус О. Столетие теории Рейнольдса. Краткая история гидродинамической теории смазки // Проблемы трения и смазки. - 1987. - №1. с. 1-20.

112. Диментберг Ф.М, Дьячков А.К, Коровчинский М.В. Краткий обзор современного состояния исследований колебаний и устойчивости валов на масляной пленке. // Сб.: Колебания валов на масляной пленке. -М.: Наука, 1968, с. 7-10.

113. Кастелли, Бэрникс. Обзор численных методов решения задач газового подшипника // Проблемы трения и смазки. - 1968. - №4. - с. 129-140.

114. Артеменко Н.П, Василенко В.М, Доценко В.Н, Савин JI.A. Расчет и опытная проверка работоспособности высокоскоростных опор гидростатического типа, предназначенных для агрегатов подачи. Отчет о НИР. - Всесоюзный центр научно-техн. информации Гр. №87.02.18. Инв. №30287.0055709. - Харьков: ХАИ, - 90 с.

115. Савин JI.А. Расчет динамических характеристик роторов на ГСП, смазываемых криогенными жидкостями. - В кн.: Исследование гидростатических опор и уплотнений ДЛА. - Харьков: ХАИ, 1987. - с. 16-21.

116. Артеменко Н.П., Василенко В.М., Доренко В.Н., Савин Л.А. Исследование опор высокоскоростных роторов при смазке маловязкими рабочими телами. - В кн.: В кн.: Исследование гидростатических опор и уплотнений ДЛА. - Харьков: ХАИ, 1987. - с. 69-77.

117. Артеменко Н.П., Василенко В.М., Доренко В.Н., Савин Л.А. Результаты исследований различных типов опорных узлов для роторов агрегатов пдачи. Отчет о НИР. - Всесоюзный центр научно-техн. информации Гр. №87.02.18. Инв. №30287.0055709. - Харьков: ХАИ, - 81 с.

118. Артеменко Н.П., Василенко В.М., Доренко В.Н., Савин Л.А. Исследование и проектирование гидростатических опор при работе на двухфазных рабочих телах. Исследование высокоскоростных радиальных гидростатических опор энергоустановок. Отчет о НИР. - Всесоюзный центр научно-техн. информации Гр. №87.02.18. Инв. №30287.0055709. - Харьков: ХАИ, - 58 с.

119. Артеменко Н.П., Савин Л.А. Устойчивость и критические режимы ГСП при смазке парожидкостной средой. - Всесоюзная научно-техн. конференция «Обеспечение надежности узлов трения машин», Ворошиловград, 1988.-с. 158.

120. Артеменко Н.П., Василенко В.М., Савин Л.А. Особенности расчета гидростатических опор скольжения при работе на двухфазных рабочих телах. - Всесоюзная научно-техн. конференция «Обеспечение надежности узлов трения машин», Ворошиловград, 1988. — с. 159.

121. Артеменко Н.П., Василенко В.М., Доренко В.Н., Савин Л.А. Стенд для исследования быстроходных опор скольжения при использовании нетрадиционных смазочных материалов. - Современные проблемы три-ботехнологии. ВНТК. Николаев, 1988. - с. 291.

122. Савин Л.А. Эффект Сандра при смазке ГСП парожидкостной средой. -

В кн.: Высокоскоростные гидростатические опоры ДЛА. — Харьков: ХАИ, 1989.-с. 69-77.

123. Артеменко Н.П., Василенко В.М., Доценко В.Н., Савин Л.А. Влияние вскипания смазочного материала на динамические характеристики системы «ротор-ГСП». - В кн.: Высокоскоростные гидростатические опоры ДЛА. - Харьков: ХАИ, 1989. - с. 9-19.

124. Артеменко Н.П., Василенко В.М., Доценко В.Н., Савин Л.А. Динамические характеристики опор высокоскоростных роторов при смазке двухфазными рабочими телами. - Создание компрессорных машин и установок, обеспечивающих интенсивное развитие отраслей топливно-энергетического комплекса, ВНТК, Сумы, 1989. - с. 7.

125. Артеменко Н.П., Василенко В.М., Савин Л.А. Влияние вскипания и кавитации смазочного материала на работоспособность опор скольжения. - Повышение надежности машин и сооружений. Республиканская НТК, Киев, 1991.-с. 12.

126. Артеменко Н.П., Василенко В.М., Поляков В.И., Савин Л.А. и др. Газожидкостные опоры роторов криогенных турбонасосных агрегатов. -М.: КБ Химмаш, 1993.- 145 с.

127. Кириллин В.А., Сычев В.В. Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. - М.: Энергия, 1968. - 472 с.

128. Таблицы физических величин: Справочник. Под ред. акад. И.К. Кикоина. - Атомиздат, 1976

129. Нигматуллин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. - М.: Наука, 1978.-336 с.

130. Дейч Э.М., Филиппов Г. Газодинамика двухфазных сред. - М.: Энергия, 1968.-424 с.

131. Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем. -Минск, Дизайн ПРО, 1997, - 640 с.

132. Уоллис Г. Одномерное двухфазное течение. Пер. с англ. - М.: Мир, 1972.-440 с.

133.

134.

135,

136,

137.

138,

139

140,

141

142,

143

144,

145

146

Несис E.H. Кипение жидкостей. - М.: Наука, 1973. Блинков В.Н. Моделирование двухфазных потоков в теплогидравличе-ских контурах АЭС: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. - Харьков, ХАИ, 1993. - 225 с. Блинков В.Н. Моделирование неравновесного вскипающего потока в соплах и трубах: Отчет о НИР - Гр. 0187. 0099313. Инв. №0287.0089328. Харьков, ХАИ. - 1987 - 60 с.

Василенко В.М. Стенд для исследования гидростатических подшипников, работающих на двухфазной смазке. - В кн.: Исследование гидростатических опор и уплотнений двигателей летательных аппаратов. -Харьков, 1982, - с. 90-94.

Медников Е.П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей. - М.: Наука, 1981.- 175 с.

Рейнольде О. Русский перевод "Гидродинамическая теория смазки и ее применение к опытам Тауэра". Серия "Классики естествознания", ГТТИ, М.-Л., 1934.

Коровчинский М.В. Устойчивость равновесного положения шипа на смазочном слое, "Трение и износ в машинах", Сб. XI, АН СССР, 1956. Коровчинский М.В. Теоретические основы работы подшипников скольжения. - М.: Машгиз, 1959. - 404 с.

Коровчинский М.В. Прикладная теория подшипников жидкостного трения. -М.: Машгиз, 1954.

Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. - М.: Наука, 1978 - 736 с. Павленко В.Г. Основы механики жидкости. - Л.: Судостроение, 1988. -240 с.

Романенко П.Н. Теплообмен и трение при градиентном течении жидкостей. М.: Энергия, 1971. - 568 с.

Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей

машин: Справочник. - М.: Машиностроение, 1979. - 702 с.

Грачев В.Л., Шевченко А.Н. Проблемно-ориентированные языки и

системы для инженерных расчетов. - Киев, 1988.

147. Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырный П.Н. Вычислительные методы. T. 2.-М.: Наука, 1977. - 400 с.

148. Мак-Кракен Д., Дорн У. Численные методы и программирование на ФОРТРАНЕ: Пер с англ. - М.: Мир, 1969. - 320 с.

149. Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов. - М.: Машиностроение, 1979.

150. Михлин С.Г. Вариационные методы в математической физике. М.: Наука, 1970.

151. Патент РФ №2073801 МКИ 6 F 16 С 21/00. Комбинированная опора /Савин Л.А. .- Опубл. 20.02.97. БИ №5.

152. Патент РФ №2082027 МКИ 6 F 16 С 21/00. Комбинированная опора /Савин Л.А., Синявский A.B. .- Опубл. 20.06.97. БИ №17.

153. Патент РФ №2083886 МКИ 6 F 16 С 21/00. Комбинированная опора /Савин Л.А., Василенко В.М. .- Опубл. 10.07.97. БИ №19.

154. Патент РФ №2079014 МКИ 6 F 16 С 21/00. Комбинированная опора /Савин Л.А., Шевченко А.П. .- Опубл. 10.05.97. БИ №13.

155. Патент РФ №2059094 МКИ 6 F 02 К 3/00. Авиационный газотурбинный двигатель /Мороз П.Ф., Василенко В.М., Савин Л.А. - Опубл. 27.04.96. БИ №12.

156. Савин Л.А. Влияние критических течений смазочного материала на характеристики подшипников скольжения. - Известия ВУЗов №7/9, 1997. -с. 61-66.

157. Savin L.A. Die theoretischen Grundlagen und Forschungsergebnisse der Gleitlager mit dem Gas- und Dampfflussigkeitsschmierstoff. - Der 10. Fachtagung Hydraulik und Pneumatik. Dresden, 1995.

158. Савин Л.А., Корниенко О.Г. Регионально- структурный подход к решению задач о расчете полей давления ГСП. - В кн.: Гидростатодинамические опоры высокоскоростных роторов и механические передачи. - Харьков, ХАИ, 1991.-е. 26-34.

159. Савин JI.А. Работоспособность опор скольжения криогенных турбо-машин в условиях вскипания и двухфазного течения смазочного материала. - В кн.: Трибология и транспорт. Тезисы докладов международного научно- практического симпозиума. - Рыбинск, РГАТА, кн. 5, 1995 -с 62-65.

160. Артеменко Н.П., Корниенко О.Г., Савин Л.А. Метод квазилинеаризации в задачах в расчете характеристик подшипников скольжения. В кн.: Знание - ориентированные системы поддержки принятия решения. - Харьков, ХАИ, 1991. - С. 36-40

161. Корниенко О.Г., Савин Л.А. Регионально-структурный подход к решению задач о расчете полей давления ГСП. В кн.: Гидростатодинамиче-ские опоры высокоскоростных роторов и механические передачи. -Харьков, ХАИ, 1991. -С.26-34

162. Корниенко О.Г., Савин Л.А. Применение полудискретного метода Га-леркина для решения нестационарных уравнений гидромеханики. В кн.: Компьютерные интеллектуальные модели и системы -Харьков, ХАИ, 1993. - С.103-108.

163. Тензометрия в машиностроение. Справочное пособие. /Под ред. Макарова P.A. -М.: Машиностроение, 1975.-288 с.

164. Васильев Ю.Н. Теория двухфазного газожидкостного эффектора с цилиндрической камерой смешения. - В кн.: Лопаточные машины и струйные аппараты. -М.: Машиностроение, 1971. с. 175-262.

165. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Том VI. Гидродинамика. - М.: Наука, 1986. - 730 с.

166. Сопленков К.И., Блинков В.Н. Гетерогенный механизм парообразования в потоке сильно перегретой воды. - В кн.: Нестационарные течения многофазных систем с физико-химическими превращениями. М.: изд-во МГУ, 1983, с. 105-109.

167. Савин Л.А., Соломин О.В., Устинов Д.Е. Колебания и устойчивость высокоскоростных роторов на подшипниках скольжения с парожидко-

стной смазкой. // Тезисы школы "Современные проблемы механики и прикладной математики". - Воронеж, ВГУ, 1998. - С. 243.

168. Расчет и опытная проверка работоспособности высокоскоростных опор гидростатического типа, предназначенных для агрегатов подачи // Научно-технический отчет. Всесоюзный центр научно-техн. информации. ГР№ 87.02.18 Инв. №30287. 0055709, - Харьков, 1985.-90 с.

169. Савин Л.А. Элементы прикладной теории и результатов исследований подшипников скольжения с парожидкостной смазкой. // Перспективные технологии, машины и аппараты в машино- и приборостроении. Материалы выездного заседания Головного Совета "Машиностроение". - Орел, 1995. - с. 63-77.

170. Савин Л.А. Работоспособность опор скольжения криогенных турбо-машин в условиях вскипания и двухфазного течения смазочного материала // Трибология и транспорт. Тез. докл. межд.научно-практич. симпозиума. - Рыбинск, РГАТА, кн.5, 1995. - с.62-65.