Научная статья на тему 'Методика экспериментального исследования процесса течения охлаждающей среды в микрозазоре подшипника турбоагрегата'

Методика экспериментального исследования процесса течения охлаждающей среды в микрозазоре подшипника турбоагрегата Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
40
5
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОЛИМЕРНЫЙ ПОДШИПНИК / POLYMERIC BEARING / СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ / SYSTEM OF REFRIGERATION / ТУРБОАГРЕГАТ / МЕТОДИКА / ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД / EXPERIMENTAL STAND / TURBO GENERATING SET / EXPERIMENTAL TECHNIQUE

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Райковский Н. А., Третьяков А. В., Абрамов С. А., Зюлин Д. В., Потапов В. В.

В работе представлены результаты разработки методики и экспериментального стенда для исследования процесса течения охлаждающей среды в микрозазоре безмасляного подшипника скольжения турбоагрегата.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Райковский Н. А., Третьяков А. В., Абрамов С. А., Зюлин Д. В., Потапов В. В.

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

THE EXPERIMENTAL TECHNIQUE OF THE COOLING AGENT FLOW IN THE MICROGAPOF BEARING OF THE TURBO GENERATING SET

This work is devoted to the results of development of a technique and the experimental stand for research process of the cooling agent flow in microgapof oil-less sliding bearing of the turbo generating set.

Текст научной работы на тему «Методика экспериментального исследования процесса течения охлаждающей среды в микрозазоре подшипника турбоагрегата»

УДК 621.51, 621.89, 620.179

Н.А. Райковский, N. Raykovskiy, e-mail: [email protected]

A.В. Третьяков, A. Tretyakov, e-mail: [email protected] С.А. Абрамов, S. Abramov

Д.В.Зюлин, D.Zyulin

B.В. Потапов, V. Potapov

Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk state technical university, Omsk, Russia

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТЕЧЕНИЯ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СРЕДЫ В МИКРОЗАЗОРЕ ПОДШИПНИКА

ТУРБОАГРЕГАТА

THE EXPERIMENTAL TECHNIQUE OF THE COOLING AGENT FLOW IN THE MICROGAPOF BEARING OF THE TURBO GENERATING SET

В работе представлены результаты разработки методики и экспериментального стенда для исследования процесса течения охлаждающей среды в микрозазоре безмасляного подшипника скольжения турбоагрегата This work is devoted to the results of development of a technique and the experimental stand for research process of the cooling agent flow in microgapof oil-less sliding bearing of the turbo generating set.

128

Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014

Ключевые слова: полимерный подшипник, система охлаждения, турбоагрегат, методика, экспериментальный стенд

Keywords: polymeric bearing, system of refrigeration, turbo generating set, experimental technique, experimental stand

Результаты исследований [1, 2, 3 и т.д.] подтверждают принципиальную возможность создания работоспособных несмазываемых полимерных подшипников быстроходных турбоагрегатов, работающих в экстремальных условиях, прежде всего определяемых высокими скоростями скольжения (10 - 100 м/с) и тепловыделениями, причем одной из наиболее эффективных схем охлаждения является охлаждения поверхностей, образующих серповидное пространство. Поэтому сегодня является актуальным вопрос дальнейшего исследования микрозазора с целью организации в нем системы охлаждения безмасляного трибосопряжения. Исследование данных вопросов требует создания численных и экспериментальных методик.

Разработанная методика экспериментального исследования предполагает определение параметров характеризующих охлаждающую среду на входе в исследуемый узел (температура, давление и расход среды), геометрию трибосопряжения (диаметры, длины, зазор), условия эксплуатации (скорость скольжения) и параметров характеризующих условия течения охлаждающей среды в микрозазоре (поле давлений, линии тока).

Отбор давления реализован как в радиальной плоскости, так и по оси подшипника, таким образом, что количество точек измерения составляет 16 шт. Избыточное давление в системе контролируется цифровым прибором ДМЦ-01М, который соединен с трубкой статического давления силиконовой трубкой. Относительная погрешность измерений во всем диапазоне давлений равна 0,6%. С целью определения линий тока охлаждающей среды методика предполагает визуализацию течения потока среды, что позволит определить линии тока, локальные завихрения, срывы при различных режимах работы трибосопряжения. Для визуализации процесса течения жидкости в пространстве между ротором и корпусом использовался метод пузырьков (аэрирование), фотографии выполняются при помощи фотоаппарата Sony AlphaA57, объект исследования подсвечивается лампой.

/¡иниитп

4

Рис. 2. Фотография течения среды (а) и схематичное отображение линий тока (б) для следующих условий эксплуатации: Д=1мм; п=4200 об/мин; р=0,0063 м3/с; Ризб=2,5*105Па; Т=293К; вход - радиальный, снизу.

Расход жидкости определяется при помощи счетчика воды СВ-15 и часов. Относительная погрешность измерения составляет 0,1%. Температура охлаждающей среды определяется при помощи термопары типа К с последующим выводом сигнала на вторичный прибор 2ТРМ0. Относительная погрешность измерения температуры охлаждающей среды равна 6%. Измерение давления охлаждающей среды на входе в исследуемый узел реализова-

129

Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014

но на базе образцового манометра с верхним пределом измерения 0,1 МПа и классом точности 0,4. Измерение частоты вращения ротора производиться с помощью тахометра часового типа ТЧ10-Р. Пределы измерения прибора: от 50 до 10000 об/мин. Измерение скорости скольжения поверхности цапфы ротора производится косвенным методом, посредством ее связи с частотой вращения ротора. Относительная погрешность косвенного измерения скорости относительного скольжения вала равна 4%. Измерение зазора, также реализуется косвенным методом и определяется разностью диаметров элементов сопряжения. Относительная погрешность измерения зазора равна 0, 014%.

Для реализации вышерассмотренной методики был разработан экспериментальный стенд, конструкция (рис. 3) и технологическая схема (рис. 4) которого представлены ниже.

Рис. 3. Экспериментальный стенд: а - конструкция; б - практическое исполнение; 1-плита; 2 - ротор; 3 - шкив; 4 - ползун; 5 - индикаторы часового типа; 6-кольца; 7 - корпус (оргстекло); 8 - уплотнение; 9 - подшипник качения; 10 - корпус подшипника; 11 - направляющая; 12 - штуцер; 13 - шпилька

Рис. 4. Функциональная схема экспериментального стенда: 1 - бак; 2 - насос; 3 - кран сливной;

4 - шланг сливной; 5, 7 - вентиль регулировочный; 6 - манометр; 8 - расходомер; 9 - фильтр; 10 - компрессор;

11 - вентиль запорный; 12 - датчик температуры; 13 - ротор в сборе; 14-корпус в сборе

Экспериментальный стенд состоит из следующих систем и сборочных единиц: система измерения поля давлений жидкости в исследуемом узле, система подготовки и подачи охлаждающей среды, электродвигатель с передаточным механизмом, система измерения расхода и давления подаваемой жидкости в гидролинии, средства аэирирования, сконструированный корпус в сборе, ротор в сборе. Ротор (13, рис 4) и корпус (набор), выполненные для экспериментальных исследований имеют допуск на цилиндричность и размер 0,01 мм. Ротор непосредственно посажен на опоры (9, рис. 3 а) (подшипники качения), которые установлены в корпусах (10, рис. 3а) жёстко установленных на плиту(1, рис. 3а) рамы. Для перемещения корпуса, а также его необходимой фиксации относительно ротора для выставления необхо-

130

Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014

димого зазора используется специально разработанная конструкция, включающая в себя: направляющие (11, рис. 3а), шпильки (13, рис. 3а), ползуны (4, рис. 3а), кольца (6, рис. 3а), индикаторы часового типа (5, рис. 3 а). Данная система обеспечивает шаг перемещения корпуса в радиальном направлении 5-10 мкм, в осевом 1 мм, а также его фиксацию при проведении-экспериментов. Подача охлаждающей среды в рабочий узел, осуществляется с помощью насоса (2, рис. 4) гидролинии. Регулированиерасхода и давления жидкости на входе в корпус осуществляется с помощью ряда установленных регулировочных вентилей (3, 5, 7 рис. 4). Фиксирование избыточного давления, расхода и температуры на линии осуществляется с помощью манометра (6, рис. 4), расходомера (8, рис. 4) и термометра (12, рис. 4).

Таким образом, в результате выполненной работы разработаны и реализованы экспериментальная методика и стенд для исследования процесса течения охлаждающей среды в микрозазоре подшипника.

Библиографический список

1. Основы трибологии (трение, износ, смазка): учеб. для техн. вузов / Э. Д. Браун [и др.] ; под ред. А. В. Чичинадзе. - М. : Наука и техника, 1995. - 778 с.

2. Райковский, Н.А. Исследование теплового состояния несмазываемых охлаждаемых подшипников (математическое моделирование и анализ результатов) / Н. А. Райковский, В. Л. Юша, Е. В. Сухов. - Saarbruken : LAMBERT Academic Publishing, 2013. - 144 с.

3. Юша, В. Л. Охлаждаемые несмазываемые подшипники малорасходных турбоагрегатов / В. Л. Юша, Н.А. Райковский. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2013. - 125 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.