Теоретическая оценка тепловых деформаций несмазываемых подшипниковых узлов малорасходных турбокомпрессорных агрегатов

При разработке конструкций турбокомпрессорных агрегатов (микротурбин), работающих с высокотемпературными потоками, можно полностью отказаться от системы смазки, применив самосмазывающиеся подшипники. При этом важно обеспечить требуемые температурные режимы и допустимые температурные деформации. На сегодняшний день отсутствуют методики расчета, позволяющие определять температурные поля и деформации системы ротор — самосмазывающиеся подшипники. В связи с этим предложена численная методика расчета подшипниковых узлов, учитывающая взаимное влияние режимов работы турбоагрегата и системы охлаждения подшипника. Выполнена апробация методики. Приведены результаты анализа температур и температурных деформаций.

Литература

[1] Quoilin S., Broek M.V.D., Declaye S., Dewallef P., Lemort V. Techno-economic survey of organic rankine cycle (ORC) systems. Renewable Sustainable Energy Reviews, 2013, vol. 22, pp. 168–186, doi: 10.1016/j.rser.2013.01.028

[2] Freeman J., Hellgardt K., Markides C.N. An assessment of solar-powered organic Rankine cycle systems for combined heating and power in UK domestic applications. Applied Energy, 2015, vol. 138, pp. 605–620, doi: 10.1016/j.apenergy.2014.10.035

[3] Kaltschmitt M., Streicher W., Wiese A. Renewable Energy: Technology, Economics and Environment. Berlin, Springer Science & Business Media, 2007. 596 p.

[4] Milewski J., Krasucki J. Comparison of ORC and Kalina cycles for waste heat recovery in the steel industry. Journal of power technologies, 2017, vol. 97(4), pp. 302–307.

[5] Yang Y.C., Chu S.S., Chang W.J., Wu T.-S. Estimation of heat flux and temperature distributions in a composite strip and homogeneous foundation. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2010, vol. 37, pp. 495–500, doi: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2010.02.005

[6] Chen W.L., Yang Y.C., Chu S.S. Estimation of heat generation at the interface of cylindrical bars during friction process. Applied Thermal Engineering, 2009, vol. 29(2–3), pp. 351–357, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2008.03.001

[7] Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Математические модели механики и электродинамики сплошной среды. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 512 с.

[8] Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. Москва, Энергоиздат, 1981. 416 с.

[9] Зысина-Моложен Л.М., Зысин Л.В., Поляк М.П. Теплообмен в турбомашинах. Ленинград, Машиностроение, 1974. 336 с.

[10] Kreith F., Boehm R.F., Raithby G.D. Heat and Mass Transfer. Boca Raton, CRC Press LLC, 1999. 288 p.

[11] Raykovskiy N.A., Yusha V.L., Tretyakov A.V., Zyrin A.G. Development of a numerical method for studying heat exchange and temperature fields in a self-lubricating turbocharger bearing under cooling. AIP Conference Proceedings, 2018, vol. 2007, pp. 030059-1–030059-6, doi: 10.1063/1.5051920

[12] Raykovskiy N.A., Tretyakov A.V., Abramov S.A., Nazmeev F.G., Pavlichev S.V. The technique of numerical research of cooling medium flow in the water jacket of self-lubricated bearing. AIP Conference Proceedings, 2017, vol. 1876, pp. 020031-1–020031-6, doi: 10.1063/ 1.4998851

[13] Биргер И.А., Мавлютов Р.Р. Сопротивление материалов. Москва, Наука, 1986. 560 с.

[14] Марков М.А., Снимщиков Д.В., Красиков А.В. Экспресс-трибологические исследования износостойкой керамики на основе Al2O3 с волокнами SiC в паре трения со сталью. Вопросы материаловедения, 2016, № 3, с. 97–103.

[15] Крейц Ф., Хауэлл Дж.Р., Джордан Д.П., Тьен К.Л., Кларк Д.А. Конвективный теплообмен во вращающихся системах. Успехи теплопередачи. Москва, Мир, 1971. 169 с.

[16] Дорфман Л.А. Гидродинамическое сопротивление и теплоотдача вращающихся тел. Москва, Физматгиз, 1960. 260 с.

[17] Чичинадзе А.В., Левин А.Л., Бородулин М.М., Зиновьев Е.В. Полимеры в узлах трения машин и приборов. Москва, Машиностроение, 1988. 328 с.

[18] Хебда М., Чичинадзе А.В., ред. Справочник по триботехнике. В 3 т. Т. 3. Триботехника антифрикционных, фрикционных и сцепных устройств. Методы и средства триботехнических испытаний. Москва, Машиностроение, 1992. 730 с.

[19] Райковский Н.А., Юша В.Л., Третьяков А.В., Захаров В.А., Кузнецов К.И. Методика исследования температурных деформаций самосмазывающихся подшипниковых узлов трения высокотемпературных малорасходных турбоагрегатов. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2019, т. 3, № 2, с. 51–61.