Научная статья на тему 'Критерий оптимизации конструкции упорных газостатических подшипников'

Критерий оптимизации конструкции упорных газостатических подшипников Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
70
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
European research
Ключевые слова
КРИТЕРИЙ ОПТИМИЗАЦИИ / OPTIMIZATION CRITERION / ГАЗОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК / GAS-STATIC BEARING / НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ / BEARING CAPACITY / ЖЕСТКОСТЬ СМАЗОЧНОГО СЛОЯ / STIFFNESS OF LUBRICATING LAYER / РАСХОД ГАЗА / GAS FLOW RATE

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Красильникова Ольга Алексеевна

В работе дано обоснование выбора независимых переменных, по которым идет процесс оптимизации конструкции газостатических упорных подшипников (УГСП). Представлены ограничения решаемой задачи, накладываемые на значения независимых переменных.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Красильникова Ольга Алексеевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Критерий оптимизации конструкции упорных газостатических подшипников»

1 - 0,126 0,021 ^ aC - 4,799"

0 0,094 - 0,045 Ф - = —[aB + x pc + 6 x 621 xpc+62x (<62 x pc)] = - — 6,999

v 0 0,124 0,056 y 6 57,793 ^

ас — 8,663

Решение этой системы имеет вид - ф > = - 203,682

6 581,007

Видим, что результаты, приведенные в (8), практически совпадают с полученными. Аналогичным образом могут быть получены значения скоростей и ускорений любой точки звена механизма.

Заключение.

Сравнение изложенных методов позволяет утверждать, что аналитический метод решения векторных уравнений может быть использован для расчета кинематических параметров пространственных механизмов.

>

Литература

1. Левитский Н. И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1990.

2. Горшков А. Д. Структурный анализ пространственных механизмов. // European science. 2016. №. 2(12), с. 17-20.

3. Горшков А. Д. Определение кинематических характеристик шарнира Гука аналитическим методом. // European science. 2016, №. 2(12), с. 20-26.

4. Горшков А. Д. Применение аналитического метода в кинематическом анализе плоских механизмов. ХУ Международная научно-практическая конференция: «Научное обозрение физико-математических и технических наук в ХХ! веке» Россия, г. Москва, 27-28.03.2015, с. 16-19.

5. Горшков А. Д., Кузьминова Н. А. Применение аналитического метода в силовом анализе рычажного плоского механизма. European Research: Innovation in Science, Education and Technology // European research. 2015. № 3(4), с. 98.

6. Горшков А. Д., Примостка В. Е. Применение аналитического метода в кинематическом анализе плоских многозвенных механизмов. // European Research. 2015, № 8(9), с. 6-17.

7. Горшков А. Д., Примостка В. Е. Применение аналитического метода в силовом анализе плоских многозвенных механизмов. // European Research 2015. № 8(9), с 17-28.

The criterion of optimization of a design resistant gas-static bearings Krasilnikova O. (Russian Federation) Критерий оптимизации конструкции упорных газостатических подшипников Красильникова О. А. (Российская Федерация)

Красильникова Ольга Алексеевна / Krasilnikova Olga - кандидат технических наук, доцент,

кафедра кораблестроения, Государственное образовательное учреждение высшего образования Комсомольский-на-Амуре государственный университет, г. Комсомольск-на-Амуре

Аннотация: в работе дано обоснование выбора независимых переменных, по которым идет процесс оптимизации конструкции газостатических упорных подшипников (УГСП). Представлены ограничения решаемой задачи, накладываемые на значения независимых переменных. Abstract: in work the substantiation of the choice of independent variables, which is the process of optimizing the design of gas-static thrust bearing (UGSP). Submitted by the constraints of the task, imposed on the values of the independent variables are presented.

Ключевые слова: критерий оптимизации, газостатический подшипник, несущая способность, жесткость смазочного слоя, расход газа.

Keywords: optimization criterion, gas-static bearing, bearing capacity, stiffness of lubricating layer, the gas flow rate.

Опытное определение оптимальных параметров любой системы, в том числе и газостатических опор, может быть лишь проведено при наличии некоторого критерия оптимизации, на основе которого строится целевая функция, с помощью которой можно оценить характеристики системы с тем, чтобы выбрать наилучшие. Как правило, спектр выбора целевой функции бывает достаточно широк.

Так, при оптимизации газостатических подшипников в качестве последней можно принять несущую способность опоры и искать допустимые параметры подшипника, при которых несущая способность будет достигать своего максимального значения. Также в качестве целевой функции можно принять жесткость смазочного слоя опоры или расход газа на смазку. Однако, очевидно, что невозможно одновременно удовлетворить всем трем перечисленным выше критериям, так как нельзя подобрать конструктивные параметры опоры таким образом, чтобы обеспечить максимальное значение несущей способности и жесткости смазочного слоя и одновременно минимальное значение расхода газа, подаваемого на смазку.

При отсутствии ограничения на расход газа целесообразным представляется нахождение таких конструктивных элементов подшипника, которые в заданном диапазоне изменения относительного

зазора Н обеспечивают в целом наибольшее значение отношения несущей способности опоры 2 к расходу газа О.

Одним из возможных путей повышения грузоподъемности и жесткости смазочного слоя упорных газостатических подшипников (УГСП) является уплотнение их рабочей поверхности кольцевыми лабиринтами. Некоторые экспериментальные исследования таких УГСП представлены в работах [1, 2]. Вместе с тем приходится констатировать ограниченность проведенных исследований, не позволяющих в полной мере судить об эффективности применения лабиринтных уплотнений.

Тип лабиринтного уплотнения и форма гребня являются важными факторами, влияющими на эффективность работы УГСП. При одном и том же зазоре между пятой и подпятником ступенчатое уплотнение позволяет в большей мере снизить расход газа и, следовательно, повысить давление в зазоре, чем прямоточное уплотнение. Стремление выполнить сравнительную оценку характеристик гладкощелевого УГСП и подшипника, имеющего менее эффективный, но более простой в исполнении вариант лабиринтного уплотнения, предопределило выбор лабиринтов прямоточного типа.

Выбор независимых переменных, по которым идет процесс оптимизации - важный этап постановки оптимизационной задачи. При этом важно ввести в рассмотрение все основные независимые переменные. Не менее важно не перегружать задачу большим количеством второстепенных параметров. Так, например, при оптимизации конструкции УГСП нет надобности отдельного определения числа питателей в первом и во втором ряду наддува или включения в число независимых переменных глубины лабиринтной канавки к (рисунок 1), которая для эффективного снижения расхода газа должна быть не меньше расстояния между гребнями а.

Принимая во внимание вышесказанное, за независимые переменные оптимизационной задачи

выбраны диаметр первого ряда питателей ^, диаметр второго ряда питателей 2, диаметр питателей , количество питателей в ряду Ы, количество лабиринтов на периферии N3 и у втулки

N0 , шаг лабиринтов Г и расстояние между гребнями лабиринтов а. При этом равными принимались

количество и диаметр питателей в первом и во втором ряду, а также шаг лабиринтов и расстояние между гребнями лабиринтных уплотнений на периферии и у втулки кольцевого подшипника.

Рис. 1. Оптимизируемая конструкция УГСПс лабиринтным уплотнением

51

Ограничениями решаемой задачи являются неравенства, накладываемые на значения указанных выше независимых переменных:

йп >0,2 мм; йх > й0; й2 <й3; Шп <лйг (1)

а>0,4 мм; Г - а>0,3 мм; й3 - КЫ3 > й2; й0+2tN0 < йг (2)

Таким образом, постановка задачи оптимизации конструкции УГСП формулируется следующим образом:

Н 2 П

найти тах Г ^^ (3)

^ О

при неизменных значениях диаметров ^ и с соблюдением ограничений (1) и (2).

Литература

1. Антонов А. М. Влияние конструктивных факторов на несущую способность кольцевых газостатических подпятников турбомашин / А. М. Антонов, Н. П. Седько // Труды НКИ, Николаев. 1972. № 55. С. 28-32.

2. Седько Н. П. Некоторые результаты экспериментального исследования газо-статических двухрядных подпятников с лабиринтными канавками / Н. П. Седько, Я. Х. Сорока // Труды НКИ, Николаев. 1971. № 42. С. 36-40.

The impact of tengiz sulfur on the environment as a result of open storage Turebekova G.1, Zharylkassyn P.2, Bagova Z.3, Sakibaeva S.4, Naukenova A.5, Issayeva R.6, Bimbetova G.7, Sagitova G.8 (Republic of Kazakhstan) Воздействие тенгизской серы на окружающую среду в результате открытого хранения Туребекова Г. З.1, Жарылкасын П. М.2, Багова З. И.3, Сакибаева С. А.4, Наукенова А. С.5, Исаева Р. А.6, Бимбетова Г. Ж.7, Сагитова Г. Ф.8 (Республика Казахстан)

'Туребекова Гаухар Захиевна / Turebekova Gauhkar - кандидат технических наук, профессор; 2Жарылкасын Перизат Муратовна / Zharylkassyn Perizat - докторант; 3Багова Зарина Илесовна / Bagova Zarina - магистрант, кафедра безопасности жизнедеятельности и охраны окружающей среды; 4Сакибаева Сауле Абдразаковна /Sakibaeva Saule - кандидат технических наук, профессор, заведующая кафедрой,

кафедра нефтепереработки и нефтехимии; 5Наукенова Айгуль Сагындыковна /Naukenova Aigul - кандидат технических наук, профессор,

заведующая кафедрой, кафедра безопасности жизнедеятельности и охраны окружающей среды; 6ИсаеваРазия Адильбековна /Issayeva Razia - кандидат технических наук, профессор, заведующая кафедрой,

кафедра экологии;

7Бимбетова Гульмира Жанкабыловна /Bimbetova Gulmira - кандидат технических наук, доцент кафедры, кафедра нефтепереработки и нефтехимии; 8Сагитова Гузалия Фаритовна /Sagitova Guzalia - кандидат технических наук, доцент кафедры,

кафедра экологии,

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова, г. Шымкент, Республика Казахстан

Abstract: this article describes about the processing of the waste oil, including harm Tengiz sulfur on the environment which openly stored in the open air. TengizChevrOil which is on oil the North - Caspian area, together with the foreign companies carry out several promising and large-scale projects. In Tengiz and other regions of deposits of crude oil are highly sulfuric, i.e. there is a large difference between oil-associated gas in the amount of sulphide is important. For the recovery of crude oil for an item, it is cleaned and this will result in elemental sulfur. With the growth of release of oil and the accumulation of

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.