Nieliniowa analiza dynamiki segmentowego łożyska gazowego.

• Autorzy: Kozanecki Z.

Warianty tytułu

EN

Nonlinear analysis of the tilting pad gas journal bearing dynamics.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rozwój nowych technologii oraz coraz bardziej powszechne stosowanie niekonwencjonalnych materiałów w konstrukcji maszyn, pozwala na rozważenie koncepcji zastosowania czynnika roboczego wysokoobrotowej maszyny przepływowej jako czynnika smarującego jej łożyska. W przypadku maszyn wykorzystujących jako czynnik roboczy gaz (sprężarki, dmuchawy, turbiny rozprężne), zastosowanie łożysk smarowanych czynnikiem roboczym umożliwia ich pracę w wysokich i niskich temperaturach oraz podwyższenie sprawności ogólnej maszyny o kilka do kilkunastu procent bez ingerencji w jej układ przepływowy. W pracy podjęto zadanie opracowania teoretycznego modelu dynamiki gazowego łożyska segmentowego z uwzględnieniem nieliniowości związanych z zastosowaniem ściśliwego czynnika smarującego oraz tarciem w podporach i rodzajem materiału użytego do budowy łożyska. Zastosowane metody numeryczne pozwalają na identyfikację własności dynamicznych i obliczenie odpowiedzi badanego modelu łożyska dla różnych geometrii i dowolnego wymuszenia. Wyniki obliczeń numerycznych poddano weryfikacji eksperymentalnej.

EN

One of the basic problems connected with a practical application of nonconventional bearings in high-speed rotors is the machine operational reliability under various working conditions. The materials used in the bearings lubricated with an unconventional medium have to ensure a possibility of a short, non-destructive contact of the rotating bearing journal with the bush during the machine start-up and shut-down, the stability of geometrical dimensions, which in practice should be equivalent to an elimination of elastic strain and thermal deformation of the bush and also the corrosion resistance in the contact with a lubricating medium. Therefore, while considering a possibility of an application of nonconventional lubricating media, one should analyse thoroughly the dynamics of the "rotor-bearing-casing" system in a whole operating range of the machine. In such an analysis, dynamic characteristics of the bearing system should be, among others, known. Dynamic properties of bearings are a function of many variables and their calculation causes many problems. According to the linear theory, these properties are usually presented in a form of eight coupled dynamic coefficients, linearised around the static equilibrium position of the bearing. The properties of machine bearings and seals shown in such a way have a convenient form for a dynamic analysis of the rotor-bearings system. An assumption of small displacements of the shaft centre in the closest neighbourhood of the equilibrium position allows one to simplify significantly theoretical considerations and to carry out an analysis of the motion of the mass supported in the bearing. For a problem formulated in such a way, however, it is necessary to limit the value of excitation forces in order to fulfil the basic condition of small displacements around the equilibrium point. It allows one to linearise nonlinear variables of the forces in the bearing film and to determine the substitute values of the coupled bearing stiffness and damping coefficients. These couplings result from the fact that the directions of excitation forces and response forces of the bearing film do not coincide. It is obvious that the lubricating film of the gas and liquid bearing is a strongly nonlinear system. Under some conditions, however, the linearisation of dynamic properties of the bearing is possible. The lack of precise criteria, which allow one to determine the applicability range of the linear method often, leads to serious errors in the theoretical analysis. A method for determination of hydrodynamic characteristics of self-acting gas tilting pad bearings suggested here allows one to estimate the region of journal displacements and the excitation forces, for which the linearisation of the bearing dynamic properties is possible, and to show them in a form of linear dynamic coefficients.

Słowa kluczowe

PL

łożysko niekonwencjonalne; czynnik smarujący; łożysko gazowe segmentowe; współczynniki dynamiczne; wirniki wysokoobrotowe; stateczność funkcjonowania

EN

unconventional bearings; lubricating medium; tilting pad gas bearings; stiffness and damping coefficients; high-speed machine

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 1999
• Tom: Vol. 34, nr 1
• Strony: 67--78

Twórcy

autor

Kozanecki Z.

• Politechnika Łódzka, Instytut Maszyn Przepływowych, ul. Wólczańska 219/223, 93-005 Łódź, tel. [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] Kazimierski Z., Krysiński J.: Łożyskowanie gazowe i napędy mikroturbinowe. WNT, Warszawa 1981 r.
• [2] Kazimierski Z., Kozanecki Z., Horodko L.: Vibration of the least loaded pad of the tilting pad gas journal bearing. - trans. Asme - journal of trib. - april 1988.
• [3] Kozanecki Z.: Etudes des paliers a gaz pour machines a grande vitesse - comparaison generale aves d'autres technologies. Praca doktorska. Uniwersytet Poitiers. Wrzesień 1986 r.
• [4] Tłumienie drgań. Praca zbiorowa pod redakcją Z. Osińskiego. PWN, Warszawa 1997.