Влияние угла установки обоймы лепесткового газодинамического подшипника на его работоспособность

Газодинамические подшипники получили широкое распространение в высокоскоростных турбомашинах малой мощности вследствие отсутствия сложной масляной системы, широкому диапазону рабочих температур, низкой стоимости, длительного межремонтного интервала и др. Благодаря таким достоинствам газодинамические подшипники применяют в самых передовых системах турбомашиностроения, включая аэрокосмическую и энергетическую промышленность. В настоящее время продолжаются разработки и исследования новых перспективных конструкций газодинамических подшипников. Одним из аспектов исследований является изучение работоспособности подшипниковых узлов при нерасчетных режимах. Рассмотрено влияние угла установки обоймы лепесткового газодинамического подшипника на его работоспособность при частоте вращения втулки с 24 000 мин–1. Экспериментальное исследование выполнено на подшипниковом стенде, для которого спроектирована и создана специальная обойма, позволяющая создавать момент относительно центра подшипника. В результате исследования оптическим методом получены зависимости угла наклона обоймы и торцевого зазора от изгибающего момента.

Литература

[1] DellaCorte C. Oil-Free shaft support system rotordynamics: past, present and future challenges and opportunities. Mech. Syst. Signal Process., 2012, vol. 29, pp. 67–76, doi: https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2011.07.024

[2] Samanta P., Murmu N.C., Khonsari M.M. The evolution of foil bearing technology. Tribol. Int., 2019, vol. 135, pp. 305–323, doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2019.03.021

[3] Sim K., Lee Y.-B., Kim T.H. Rotordynamic analysis of an oil-free turbocharger supported on lobed gas foil bearings-predictions versus test data. Tribol. Trans., 2014, vol. 57, no. 6, pp. 1086–1095, doi: https://doi.org/10.1080/10402004.2014.937885

[4] Dellacorte C. Stiffness and damping coefficient estimation of compliant surface gas bearings for oil-free turbomachinery. Tribol. Trans., 2011, vol. 54, no. 4, pp. 674–684, doi: https://doi.org/10.1080/10402004.2011.589966

[5] Howard S.A. Rotordynamics and design methods of an Oil-Free Turbocharger©. Tribol. Trans., 1999, vol. 42, no. 1, pp. 174–179, doi: https://doi.org/10.1080/10402009908982205

[6] Xiong L.Y., Wu G., Hou Y. et al. Development of aerodynamic foil journal bearings for a high speed cryogenic turboexpander. Cryogenics, 1997, vol. 37, no. 4, pp. 221–230, doi: https://doi.org/10.1016/S0011-2275(97)00012-X

[7] Hou Y., Zhu Z., Chen C. Comparative test on two kinds of new compliant foil bearing for small cryogenic turbo-expander. Cryogenics, 2004, vol. 44, no. 1, pp. 69–72, doi: https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2003.08.002

[8] Lubell D., Dellacorte C., Stanford M. Test evolution and oil-free engine experience of a high temperature foil air bearing coating. Conf. ASME Turbo Expo, 2006, paper GT2006-90572, pp. 1245–1249, doi: https://doi.org/10.1115/GT2006-90572

[9] Heshmat H., Walton J.F., DellaCorte C. et al. Oil-free turbocharger demonstration paves way to gas turbine engine applications. Proc. ASME Turbo Expo, 2000, paper 2000-GT-0620, doi: https://doi.org/10.1115/2000-GT-0620

[10] Volkov-Muzylev V.V., Beschastnykh V.N., Borisov Y.A. et al. Experimental research of a gas foil journal bearing’s performance ability for a high-temperature application. Advances in the Astronautical Sciences, 2021, vol. 174, pp. 281–292.

[11] Walton J.F., Heshmat H., Tomaszewski M.J. Testing of a small turbocharger/turbojet sized simulator rotor supported on foil bearings. J. Eng. Gas Turbines Power., 2008, vol. 130, no. 3, art. 035001, doi: https://doi.org/10.1115/1.2830855

[12] Walton J.F., Tomaszewski M.J., Heshmat H. The role of high performance foil bearings in advanced, oil-free, high-speed motor driven compressors. Proc. 1st Int. Conf. Fuel Cell Science, Engineering and Technology, 2003, paper FUELCELL2003-1747, pp. 411–417, doi: https://doi.org/10.1115/FUELCELL2003-1747

[13] Hou Y., Xiong Y., Chen C.Z. Experimental study of a new compliant foil air bearing with elastic support. Tribol. Trans, 2004, vol. 47, no. 2, pp. 308–311, doi: https://doi.org/10.1080/05698190490440911

[14] Agrawal G. Foil air/gas bearing technology — an overview. Proc. ASME 1997 Int. Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exhibition, 1997, paper 97-GT-347, doi: https://doi.org/10.1115/97-GT-347

[15] Hou Y., Zhao Q., Guo Y. et al. Application of gas foil bearings in China. Appl. Sci., 2021, vol. 11, no. 13, art. 6210, doi: https://doi.org/10.3390/app11136210

[16] Weissert D.H. Compliant foil fluid film radial bearing. Patent US 5915841. Appl. 05.01.1998, publ. 29.06.1999.

[17] Bosley R.W. Compliant foil hydrodynamic fluid film radial bearing. Patent EP 0756672. Appl. 09.03.1995, publ. 24.06.1998.

[18] Volkov-Muzylev V.V., Borisov Y.A., Pugachuk A.S. et al. Determination of the maximum load capacity of a gas foil journal bearing. Chem. Petrol. Eng., 2021, vol. 57, no. 3, pp. 665–671, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-021-00990-1