Tilting Pad Gas Journal Bearing Dynamics

• Autorzy: Kozanecki Z.

Warianty tytułu

PL

Dynamika segmentowego łożyska gazowego o zmiennej geometrii

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A development of new technologies and more and more common applications of non-conventional materials to machine design allow one to consider the idea of an application of the working medium of a high-speed small turbomachine as a lubricating medium of its hadrodynamic bearings. In the case of compressors, owing to the application of gas hydrodynamic bearings lubricated with the working medium, it is possible to increase the total efficiency of the machine be several or more per cent by a decrease in friction losses. The elimination of the oil system and seals connected with it makes it finally possible to maintain absolute cleanness of the working medium and to ensure operating of the bearings in high and low temperatures. One of the basic problems connected with a practical application of the bearings lubricated with a non-conventional medium in high-speed rotors is the machine operational reliability under various working conditions. Therefore, one should analyse thoroughly the dynamics of the "rotor-bearing-casing" system in the whole operating range of the machine. In such an analysis, dynamic characteristics of the bearibg should be determined. The aim of the present investigations was to develop a theoretical model of the dynamic gas tilting pad bearing characterised by a variable geometry. The method of calculation of the non-linear response to any excitation takes into account factors characteristics of this bearing, such as friction in the supports and kind of the material the bearing is made of. It has been shown that application of traditional methods of linear modelling of dynamic properties can lead to qualitatively different results in comparison with the experiment for that kind of bearing. The calculation codes developed within those investigations were verified experimentally on test stands. The final verification of the proposed method for calculation of gas bearings characterised by a variable geometry was made on a compressor model built according to the design idea presented in this study. Good agreement between the results of the experimental investigations carried out on this machine and theoretical results has been found.

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 zastosowanie łożysk smarowanych czynnikiem roboczym umożliwia podwyższenie sprawności ogólnej maszyny i w rezultacie obniżenie strat tarcia w łożyskach. Eliminacja układu olejowego i związanych z nim uszczelnień umożliwuia budowę "hermetycznej" maszyny bez wprowadzania wirującej końcówki wału z korpusu i utrzymanie absolutnej czystości czynnika roboczego oraz zapewnia funkcjonowanie łożysk w wysokich i niskich temperaturach. Podstawowym problemem praktycznego zastosowania łożysk smarowanych niekonwencjonalnym czynnikiem dla wysokoobrotowych wirników jest niezawodność i pewność działania maszyny w różnych warunkach pracy. Dlatego wymagana jest wiarygodna, teoretyczna analiza dynamiczna systemu "wirnik - łożyska - korpus" w całym zakresie działania maszyny. Do tego celu konieczne jest określenie charakterystyk dynamicznych łożysk. W pracy podjęto zadanie opracowania teoretycznego modelu dynamicznego gazowego łożyska segmentowego o zmiennej geometrii. Opracowana metoda obliczeń nieliniowej odpowiedzi na dowolne wymuszenie, uwzględnia specyficzne dla tego łożyska czynniki jak tarcie w podporach i rodzaj materiału użytego do budowy. Wykazano, że dla tego typu łożyska gazowego, stosowanie tradycyjnych metod liniowego modelowania własności dynamicznych może prowadzić do jakościowo różnych wyników w porównaniu z eksperymentem. Opracowane w ramach pracy programy obliczeniowe poddano weryfikacji eksperymentalnej na zbudowanych stanowiskach badawczych. Ostateczną formą weryfikacji proponowanej metodyki obliczeń łożysk gazowych o zmiennej geometrii była budowa modelowej sprężarki przepływowej zgodnie z prezentowaną w pracy koncepcją konstrukcyjną. Uzyskano dobrą zgodność wyników badań eksperymentalnych zbudowanej maszyny z wynikami teoretycznymi.

Słowa kluczowe

EN

tilting pad gas bearing; rigid rotor dynamics; non-linear response; experimental investigations; theoretical model simulation

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Machine Dynamics Problems
• Rocznik: 1999
• Tom: Vol. 23, No. 4
• Strony: 25--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Kozanecki Z.

• Institute of Turbomachinery, Technical University of Łódź, 219/223 Wólczańska Str., 93-005 Łódź, Poland