Design and Theoretical Analysis of a Prototype Tilting-Pad Radial Bearing with Adjustable Clearance

• Autorzy: Olszewski Artur , Żywica Grzegorz , Żochowski Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.5891

Warianty tytułu

PL

Konstrukcja oraz analiza teoretyczna prototypowego łożyska poprzecznego z segmentami wahliwymi oraz regulacją luzu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article introduces a design and analysis results of a prototype ORC (organic Rankine cycle) turbo generator rotor assembly of 300kW power, supported by tilting-pad bearings of original design. The calculations were performed for a prototype turbo generator rotor. The shaft of this machine is supported with two radial bearings, lubricated with an unusual lubricant – a low-boiling-point agent. The main objective of the presented research was to perform calculations verifying the feasibility of using hydrodynamic tilting-pad radial bearings with a low-viscosity lubricant to support a rather massive and high-speed rotor of the developed turbo generator and to determine the geometry and design of the bearings which would ensure optimal kinetostatic and dynamic properties of the rotating system, while simultaneously providing ease of assembly and smooth clearance adjustment.

PL

W artykule przedstawiono konstrukcję oraz wyniki analiz teoretycznych zespołu wirnika prototypowego turbogeneratora ORC o mocy elektrycznej 300 kW podpartego w zaprojektowanych łożyskach z segmentami wahliwymi o oryginalnej konstrukcji. Obliczenia wykonano dla wirnika prototypowego turbogeneratora. Wał tej maszyny jest podparty w dwóch łożyskach poprzecznych, które są smarowane nietypowym czynnikiem smarnym – czynnikiem niskowrzącym. Podstawowym celem prezentowanych badań było obliczeniowe sprawdzenie możliwości zastosowania hydrodynamicznych poprzecznych łożysk z klockami wahliwymi i czynnikiem smarnym o małej lepkości do podparcia dość masywnego i wysokoobrotowego wirnika projektowanego turbogeneratora oraz wybór takiej geometrii i konstrukcji łożysk, która zapewniałaby najlepsze właściwości kinetostatyczne i dynamiczne układu wirującego przy jednoczesnym zachowaniu łatwości montażu i płynnej regulacji luzu.

Słowa kluczowe

EN

ORC turbo generator; tilting pad journal bearings; bearing clearance adjustment

PL

turbogenerator ORC; łożyska ślizgowe wahliwe; regulacja luzu łożyska

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 4
• Strony: 7--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Olszewski Artur

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, G. Narutowicza 11/12 Street, 80-233 Gdańsk, Poland

autor

Żywica Grzegorz

• The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery Polish Academy of Sciences, Turbine Dynamics and Diagnostics Department, Fiszera 14 Street, 80-231 Gdańsk, Poland

autor

Żochowski Tomasz

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, G. Narutowicza 11/12 Street, 80-233 Gdańsk, Poland

Bibliografia

• 1. Kiciński J., Żywica G.: Steam microturbines in distributed cogeneration, Springer International Publishing, 2014.
• 2. Witanowski Ł., Klonowicz P., Lampart P., Suchocki T., Jędrzejewski Ł., Zaniewski D., Klimaszewski P.: Optimization of an axial turbine for a small scale ORC waste heat recovery system, ENERGY 2020, 205, 118059.
• 3. Kozanecki Z., Kozanecka D., Łagodziński J., Tkacz E.: Numerical and Experimental Investigations of Oil-Free Support Systems to Predict High-Speed Rotor Bearing Dynamics, Journal of Vibration Engineering & Technologies 2015, 3(6), pp. 759–768.
• 4. Żywica G., Bagiński P.: Investigation of unconventional bearing systems for microturbines, Advances in Mechanism and Machine Science, IFToMM WC 2019, Mechanisms and Machine Science 2019, 73, pp. 3439–3448.
• 5. Wodtke M.: Hydrodynamiczne łożyska wzdłużne z warstwą ślizgową PEEK, Monografia, Gdańsk 2017.
• 6. Olszewski A.: Studia nad czynnikami wpływającymi na obciążalnośći charakterystyki tribolgiczne poprzecznych hydrodynamicznych łożysk ślizgowych smarowanych wodą, Monografia, Gdańsk 2017.
• 7. San Andrés L.: Analysis of tilting pad bearings., Class Notes 16 – Modern Lubrication, Texas 2010.
• 8. Gliwiński J., Łuczywo J., Olszewski A., Wasilczuk M., Żochowski T.: Preliminary testing of peekpocket journal bearing, raport z badań, niepublikowany.
• 9. Schmied J., Perucchi M., Pradetto J.C.: Application of MADYN 2000 to rotordynamic problems of industrial machinery, ASME Turbo Expo 2007, Montreal (Canada), GT2007-27302.
• 10. Fuchs A., Klimpel T., Schmied J., Rohne K.H.: Comparison of measured and calculated vibrations of a turbocharger, SIRM 2017 Conference, Graz (Austria).
• 11. Matthys K., Perucchi M., De Bauw K.: Rotor dynamic modelling as a powerful support tool for vibration analysis on large turbomachinery, IFToMM International Conference on Rotor Dynamics 2010, Seoul (Korea).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).