Влияние тепловых процессов в корпусе подшипников турбокомпрессора на эффективность и работоспособность трибосопряжений

Аннотация

Двигателестроение является одной из критически важных отраслей энергетического машиностроения. Наличие агрегата турбонаддува в современном двигателе позволяет ему отвечать высоким требованиям энергоэффективности и экологичности. При этом современные тенденции модернизации узлов наддува характеризуются повышением механической и тепловой нагрузки на элементы турбокомпрессора, в том числе и на подшипники
скольжения. Гидромеханические характеристики, анализ которых позволяет оценить работоспособность опор скольжения, зависят от большого количества внешних и внутренних факторов. Наиболее значимыми являются: свойства смазочного материала, тепловая нагруженность
элементов конструкции, а также процессы в корпусе подшипников. Учет влияния этих факторов требует новых численных методов расчета, подходов к оценке несущей способности и других характеристик трибосопряжений. Основной целью настоящей работы является определение уровня тепловых нагрузок, возникающих в элементах корпуса подшипникового узла, а также их влияние на динамику гибкого асимметричного ротора и гидромеханические характеристики трибосопряжений. Для проведения расчетных исследований был использован разработанный и апробированный авторами алгоритм динамики упругого ротора на многослойных опорах скольжения. В качестве результатов исследований в работе представлены зависимости гидромеханических характеристик многослойных подшипников скольжения, а также
величины амплитуд колебаний элементов гибкого ротора под воздействием тепловых процессов. По величине амплитуды колебаний гайки колеса компрессора проводилась оценка работоспособности подшипников скольжения. При этом принимались во внимание значения температуры элементов конструкции и смазочного материала в каждом слое трибосопряжений.
Основываясь на полученных результатах, выявлено, что тепловые процессы, происходящие в корпусе подшипников при работе механизма, значительно влияют на характеристики подшипников скольжения, которые в свою очередь обеспечивают работоспособность турбокомпрессора в целом. В связи с этим для подбора геометрических характеристик подшипников скольжения на стадии проектирования турбокомпрессора необходимо учитывать как скоростные режимы, так и тепловые нагрузки на элементы корпуса.