Анализ работы гидростатического подшипника на переходних режимах
Abstract
Проектирование надежных опор роторов современных быстроходных машин связано с решением ряда сложных задач как теоретического, так и экспериментального характера. Экспериментальные исследования играют большую роль в системе научных исследований и позволяют совершенствовать и уточнять математические модели и применяемые численные методы для их реализации. Экспериментальные исследования обычно носят выборочный характер и поэтому требуют тщательной подготовки. Поставлена задача исследовать характеристики гидростатического подшипника на режимах пуска и торможения. Разработана программа экспериментальных исследований поведения вала на гидростатических подшипниках для наиболее сложных условий работы. Приведены достоинства гидростатических подшипников в сравнении с другими типами подшипников скольжения, а также в сравнении с подшипниками качения. Показана эффективность гидростатических подшипников, в сравнении с другими типами подшипников, для современных быстроходных машин, в которых наблюдается рост виброперегрузок и виброперемещений. Гидростатические подшипники зарекомендовали себя на всех режимах работы, в том числе и на переходных. Приведено описание экспериментальной установки по исследованию переходных режимов работы вала на гидростатических подшипниках. Исследования переходных режимов работы вала на гидростатических подшипниках проводились при различных значениях давления питания рабочей жидкости, остаточной неуравновешенности, а так-же различных значениях диаметра гидростатического подшипника. Для выявления характера движения ротора на гидростатических подшипниках представлены также значения амплитуд колебаний при стационарном (установившемся) движении ротора. Показано, что сопоставление амплитуд колебаний ротора на гидростатических подшипниках диаметром 0,06 м для случаев нестационарного и стационарного режимов его работы при разгоне амплитуды колебаний во всём диапазоне частот вращения несколько ниже (примерно на 15…20 %), чем в случае стационарного режима работы ротора. При замедлении ротора амплитуды колебаний ротора при больших частотах вращения несколько больше (примерно на 7…9 %), а при малых частотах вращения меньше на 8…10 %, чем в случае стационарного режима работы ротора. Малое влияние нестационарного характера движения ротора на динамические характеристики, может быть объяснено его большой массой. Проектування надійних опор роторів сучасних швидкохідних машин пов'язані з вирішенням низки складних завдань як теоретичного, і експериментального характеру. Експериментальні дослідження відіграють велику роль у системі наукових досліджень і дозволяють удосконалювати та уточнювати математичні моделі та застосовувані чисельні методи для їх реалізації. Експериментальні дослідження зазвичай мають вибірковий характер і тому вимагають ретельної підготовки. Поставлено завдання дослідити характеристики гідростатичного підшипника на режимах пуску та гальмування. Розроблено програму експериментальних досліджень поведінки валу на гідростатичних підшипниках для найскладніших умов роботи. Наведено переваги гідростатичних підшипників у порівнянні з іншими типами підшипників ковзання, а також у порівнянні з підшипниками кочення. Показано ефективність гідростатичних підшипників у порівнянні з іншими типами підшипників для сучасних швидкохідних машин, в яких спостерігається зростання віброперевантажень та вібропереміщень. Гідростатичні підшипники зарекомендували себе усім режимах роботи, зокрема і перехідних. Наведено опис експериментальної установки дослідження перехідних режимів роботи валу на гідростатичних підшипниках. Дослідження перехідних режимів роботи валу на гідростатичних підшипниках проводилися при різних значеннях тиску живлення робочої рідини, залишкової неврівноваженості, а також різних значеннях діаметра гідростатичного підшипника. Для виявлення характеру руху ротора на гідростатичних підшипниках представлені також значення амплітуд коливань при стаціонарному (усталеному) русі ротора. Показано, що зіставлення амплітуд коливань ротора на гідростатичних підшипниках діаметром 0,06 м для випадків нестаціонарного та стаціонарного режимів його роботи при розгоні амплітуди коливань у всьому діапазоні частот обертання дещо нижче (приблизно на 15…20 %), ніж у випадку стаціонару . При уповільненні ротора амплітуди коливань ротора при високих частотах обертання дещо більше (приблизно на 7…9 %), а за малих частотах обертання менше 8…10 %, ніж разі стаціонарного режиму роботи ротора. Малий вплив нестаціонарного характеру руху ротора на динамічні характеристики, можна пояснити його великою масою. The design of reliable rotor supports for modern high-speed machines is associated with the solution of a number of complex problems, both theoretical and experimental. Experimental studies play an important role in the system of scientific research and allow improving and refining mathematical models and applied numerical methods for their implementation. Experimental studies are usually selective and therefore require careful preparation. The task was set to investigate the characteristics of a hydrostatic bearing in the starting and braking modes. A program of experimental studies of the behavior of a shaft on hydrostatic bearings for the most difficult operating conditions has been developed. The advantages of hydrostatic bearings are given in comparison with other types of plain bearings, as well as in comparison with rolling bearings. The effectiveness of hydrostatic bearings is shown, in comparison with other types of bearings, for modern high-speed machines, in which there is an increase in vibration overloads and vibration displacements. Hydrostatic bearings have proven themselves in all operating modes, including transient ones. The description of the experimental setup for the study of transient modes of operation of the shaft on hydrostatic bearings is given. Studies of transient modes of operation of the shaft on hydrostatic bearings were carried out at various values of the pressure of the supply of the working fluid, residual unbalance, as well as various values of the diameter of the hydrostatic bearing. To identify the nature of the movement of the rotor on hydrostatic bearings, the values of the amplitudes of oscillations during stationary (steady) movement of the rotor are also presented. It is shown that the comparison of the oscillation amplitudes of the rotor on hydrostatic bearings with a diameter of 0.06 m for the cases of non-stationary and stationary modes of its operation during acceleration of the amplitude of oscillations in the entire range of rotational speeds is slightly lower (by about 15 ... 20%) than in the case of a stationary mode of operation of the rotor . When the rotor slows down, the amplitude of the rotor oscillations at high speeds is somewhat larger (by about 7...9%), and at low speeds it is less by 8...10% than in the case of a stationary rotor operation. The small influence of the non-stationary nature of the rotor movement on the dynamic characteristics can be explained by its large mass.