Методы расчета и экспериментального определения характеристик бесконтактных опор высокоскоростных роторных систем

C. Д. Ваулин, В. Б. Федоров, А. В. Федоров

Аннотация


Рассмотрены основные типы бесконтактных опор высокоскоростных роторных систем: принцип работы, их преимущества и недостатки, применение. В настоящее время наиболее распространены следующие типы бесконтактных опор: электромагнитные опоры, опоры на постоянных магнитах, газостатические, газодинамические и гибридные. Рассмотрены теоретические и практические методы их исследования. Отмечена высокая сложность классического теоретического расчета, основанного на совместном решении уравнений газовой динамики и механики, что приводит к невозможности аналитического решения и, соответственно, требует использования численных методов. Это, в свою очередь, вводит дополнительную погрешность уже на этапе расчета в дополнение к неизбежным допущениям в исходных уравнениях. В конечном итоге такой расчет можно использовать как оценочный и требующий обязательной экспериментальной проверки, в результате чего процесс проектирования бесконтактной опоры становится итерационным и, соответственно, дорогостоящим. Стоит отметить, что даже при незначительной разнице в характеристиках высокоскоростных роторных систем, такой проектировочный цикл требуется для каждой. На основании анализа публикаций предложен способ упрощения данной проблемы и намечены пути дальнейших исследований.

Ключевые слова


бесконтактные опоры; роторные системы; теоретические методы; экспериментальные методы

Полный текст:

PDF

Литература


Kosmytin A.V., Shchetinin V.S., Khvostikov A.S., Ivanova N.A., Kosmytin A.A. [Application of Gas Lubricated Bearings]. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniia [Successes Contemporary Science], 2012, no. 9, pp. 92–95. (in Russ.)

Savin L.A., Sytin A.V., Fedorov D.I. [Mathematical Model and Algorithm of Calculation MultiLeaf Gas Bearing]. Izvestiia OrelGTU. Ser. Informatsionnye sistemy i tekhnologiia [Proceedings OrelSTU. Ser. Information Systems and Technology], 2007, no. 4–2, pp. 243–250. (in Russ.)

Levina G.A., Drokin V.V. [Numerical Simulation and Analysis of Gas Lubricated Multi-Leaf Journal Bearing Load Characteristics]. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Mechanical Engineering Industry, 2011, iss. 18, no. 31, pp. 23–30. (in Russ.)

Chabanov A.A., Gladkova N.A., Gribnichenko M.V., Kurenskii A.V. [Experimental Setup for Investigating the Characteristics of Gas Lubricated Bearings]. Vestnik inzhenernoi shkoly DVFU [Bulletin of the School of Engineering FEFU], 2013, no. 1 (14), pp. 44–48. (in Russ.)

Ponomarev B.A., Gavrilov V.V. [Problems Creating HSGTE Rotors on Gas Bearings]. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta. Ser. Avia-tsionnaia i raketno-kosmicheskaia tekhnika [Bulletin of the Samara State Aerospace University. Ser. Aviation and Rocket Space

Engineering], 2009, no. 1, pp. 41–55. (in Russ.)

Merkulov V.I., Plykin M.E., Rozhentsov A.A. [On the Engineering Method of Calculating Dynamic Multi-Leaf Gas Bearing of Turbochargers]. Materialy 77-i mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii AAI “Avtomobile- i traktorostroenie v Rossii: prioritety razvitiia i podgotovka kadrov” [Proc. 77th Int. Sci.-Tech. Konf. AAI “Vehicle and Tractor Construction in Russia: Development Priorities and Training”]. Moscow, 2012, pp. 160–169.

Das A., Lewis F.L., Subbarao K. Sliding Mode Approach to Control Quadrotor Using Dynamic Inversion. Challenges and Paradigms in Applied Robust Control, 2011, pp. 3–24.

Arora V. Finite Element Model Updating with Damping Identification. Journal of Sound and Vibration, 2009, vol. 324, no. 3–5, pp. 1111–1123.

Arora V. Identification of Dynamic Properties of Radial Air-Foil Bearings. International Journal of Mechanics and Materials in Design, 2010, vol. 6, no. 4, pp. 305–318.

Arora V. Identification of Stiffness and Damping Characteristics of Axial Air-Foil Bearings. International Journal of Mechanics and Materials in Design, 2011, vol. 7, no. 3, pp. 231–243.

Hong D.K., Joo D., Woo B.Ch. Performance Verification of a High Speed Motor-Generator for a Microturbine Generator. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 2013, vol. 14, no. 7, pp. 1237–1244.

DellaCorte C. Stiffness and Damping Coefficient Estimation of Compliant Surface Gas Bearings for Oil-Free Turbomachinery. Tribology Transactions, 2011, vol. 7, pp. 674–684.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.