Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Methodology of testing foil bearings in the START-STOP cycle in the presence of a working medium - stabilization of temperature in the test chamber

Moczulak Bartosz, Miąskowski Wojciech

Agricultural Engineering

|

2020

|

Vol. 24, No. 3

63--72

EN

The article presents the methodology of testing sliding bearings with a flexible shell, focusing on the issue of temperature increase during experiments for a specific time interval of the START-STOP test cycle. Selected material pairs, used in previous studies, were used in the experiment. The stand used for tests in the start-stop cycle was developed under the project POIG.01.03.01-00-027/08-00 at the Faculty of Technical Sciences UWM in Olsztyn.

PL

W artykule przedstawiono metodykę badań łożysk ślizgowych z elastyczną panwią, skupiając się na zagadnieniu wzrostu temperatury podczas przeprowadzania doświadczeń dla określonego przedziału czasowego cyklu badań typu START-STOP. W doświadczeniu wykorzystano wybrane pary materiałowe, wykorzystywane we wcześniejszych badaniach. Stanowisko wykorzystywane do badań w cyklu start-stop zostało opracowane w ramach projektu POIG.01.03.01-00-027/08-00 na Wydziale Nauk Technicznych UWM w Olsztynie.

2

Experimental Investigation of a Foil Bearing Structure with a Polymer Coating under Static Loads

Żywica G., Bagiński P.

Tribologia

|

2018

|

nr 2

153--158

EN

Gas foil bearings can operate at very high temperatures and rotational speeds. The operation under such conditions requires developing an appropriate bearing design, including the use of advanced material solutions. This article presents one of the basic stages of work on a new foil bearing, namely, experimental research on the structural supporting layer of such a bearing regarding its static loads. Tests of the bearing were carried out on a test rig specially prepared for this purpose. Changing the magnitude and direction of the load was possible. The elasto-damping elements of the bearing were made of thin metal foils. In addition, a layer of carefully selected polymer was applied onto one side of the top foil in order to protect the Surface and reduce friction. Characteristics of the structure of the foil bearing were determined at various load variants after taking a series of measurements upon it. The conducted research has yielded much information about static characteristics of the structural supporting layer of a new foil bearing in which the top foil’s surface is covered with a layer of polymer. These results can be used, among other things, to optimise the bearing design and to verify numerical models.

PL

Gazowe łożyska foliowe mogą być stosowane przy bardzo wysokich prędkościach obrotowych oraz w wysokich temperaturach. Praca w takich warunkach wymaga jednak odpowiedniej konstrukcji łożyska oraz zaawansowanych rozwiązań materiałowych. W niniejszym artykule przedstawiono jeden z podstawowych etapów prac nad nowymi łożyskami foliowymi, polegający na badaniach eksperymentalnych strukturalnej warstwy nośnej takich łożysk w zakresie obciążeń statycznych. Badania wykonano na specjalnie do tego celu przygotowanym stanowisku laboratoryjnym, umożliwiającym zmianę wartości i kierunku działania obciążenia. Elementy sprężysto-tłumiące badanego łożyska zostały wykonane z cienkich metalowych folii. Dodatkowo, folia ślizgowa została z jednej strony pokryta wyselekcjonowanym materiałem polimerowym, który zmniejszał tarcie i pełnił funkcję ochronną. Badania obejmowały kilka serii pomiarowych, w których wyznaczono charakterystyki badanego układu przy różnych wariantach obciążenia. Dzięki przeprowadzonym badaniom pozyskano charakterystyki statyczne strukturalnej warstwy nośnej nowego łożyska foliowego z powłoką wykonaną z materiału polimerowego, które można wykorzystać m.in. do optymalizacji konstrukcji oraz weryfikacji modeli łożyska.

3

Modelling and analysis of rotating systems with gas foil bearings under transient operating conditions

Żywica G., Bogulicz M., Bagiński P.

Tribologia

|

2017

|

nr 2

167--173

EN

Gas foil bearings are on the cutting edge of bearing systems that spread worldwide. Although it is a common practice to apply such systems to high-speed fluid-flow machinery, their modelling and analysis still pose a number of problems. This article describes the methodology used to assess dynamic properties of a rotor-bearings system supported by foil bearings. Particularly close attention has been paid to the system operation in a transitional state during which a gaseous lubricating film is formed. The conception for the description of the rotor support characteristics was implemented in a computer program that is still under development. The approach that has been taken makes it possible to analyse the system properties throughout a whole range of rotational speeds. Another approach used in the past enabled for analyses of the dynamic performance of rotors, but only on the condition that bearing operation is correct (i.e. only fluid friction in bearing is present). The new model allows for much broader analyses of bearings operation, as confirmed by the obtained results. The article discusses exemplary results of analyses and shows a way one can assess the dynamic properties of rotating machinery equipped with foil bearings even when analysed under transient operating conditions.

PL

Gazowe łożyska foliowe są innowacyjną i coraz częściej stosowaną metodą łożyskowania wysokoobrotowych wirników, ale ich modelowanie i analiza wciąż sprawia wiele trudności. W niniejszym artykule przedstawiono koncepcję ciągłego opisu właściwości dynamicznych wirnika podpartego na łożyskach foliowych. Szczególną uwagę poświęcono pracy układu w obszarze stanu przejściowego, gdy gazowy film smarny zaczyna się tworzyć. Opracowana koncepcja opisu charakterystyk podparcia wirnika została zaimplementowana w rozwijanym programie komputerowym, co umożliwia analizę właściwości układu w pełnym zakresie prędkości obrotowych. Wcześniej stosowane podejście pozwalało na analizę właściwości dynamicznych wirników tylko pod warunkiem poprawnej pracy łożyska, tzn. w obszarze tarcia płynnego. Opracowany model ma znacznie szersze zastosowanie, co zostało potwierdzone w przeprowadzonych badaniach. W artykule przedstawiono przykładowe wyniki analiz pozwalających na ocenę właściwości dynamicznych układów wirujących z łożyskami foliowymi także w stanach przejściowych.

4

Experimental research on gas foil bearings with polymer coating at an elevated temperature

Żywica G., Bagiński P., Andrearczyk A.

Tribologia

|

2016

|

nr 3

217--227

EN

As demand for high-performance fluid-flow machines (including micro-turbines) increases across the globe, new non-conventional bearing systems are needed. In the last years, specialized technical solutions involving the use of gas foil bearings have been progressively introduced. The application of carefully selected, thin foils as key parts of foil bearings ensures stable operation of the rotor, which is supported by such bearings, even at very high rotational speeds. The article discusses the tests performed on the foil bearings incorporating a friction relieving polymer coating. The research was conducted on an advanced test rig allowing the experiments to be run at high speeds and elevated temperatures, which is in conditions that are typical for micro-turbine operation. The measurements of bearing components’ temperature and vibration levels were carried out at various rotational speeds. The tested bearings were also assessed from the point of view of wear and durability. Conducted research demonstrated that the carefully selected materials that were used to manufacture foil bearings’ key components have successfully contributed to achieving reliable operation within a wide range of rotational speeds, providing very good dynamic properties for the rotor.

PL

W artykule omówiono badania eksperymentalne łożysk foliowych ze specjalną powłoką polimerową zmniejszającą tarcie. Powłoką polimerową została pokryta jedna strona foli ślizgowej, która współpracuje z czopem. Badania zostały wykonane na specjalistycznym stanowisku badawczym umożliwiającym prowadzenie eksperymentów przy wysokich prędkościach w podwyższonej temperaturze, a więc w warunkach typowych dla mikro-turbin. Podczas badań prowadzono pomiar temperatury elementów łożyska oraz drgań czopa przy różnych prędkościach obrotowych. Badane łożyska foliowe były również oceniane pod kątem zużycia i trwałości. Przeprowadzone badania wykazały, że przy odpowiednio dobranych materiałach łożyska foliowe mogą pracować przy minimalnym zużyciu, zapewniając bardzo dobre właściwości dynamiczne wirnika w szerokim zakresie prędkości obrotowych.

5

Charakterystyki cieplen łożyska foliowego pracującego w podwyższonej temperaturze w warunkach rozbiegu, wybiegu i pracy ze stałą prędkością obrotową

Bagiński P., Banaszek S., Żywica G., Kiciński J.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 7CD

21--28

PL

W artykule zaprezentowano pomiary drgań węzłów łożyskowych wirnika posadowionego na aerodynamicznych łożyskach foliowych oraz pomiary rozkładu temperatur łożyska podczas pracy układu wirnikowego w podwyższonej temperaturze. Przeprowadzone badania pozwalają na określenie charakterystyk pracy układu wirnikowego w różnych warunkach, ilości i rozkładu generowanego ciepła, a także własności dynamicznych łożyska. Badania mogą również posłużyć do oceny bezpieczeństwa użytkowania oraz trwałości zaproponowanego układu wirnikowego.

EN

The paper presents the bearings vibration measurements of the rotor supported by aerodynamic foil bearings and the temperature distribution in the bearing during operation at elevated temperatures. The conducted experimental investigation allows to determine the operating conditions of such a rotor system, the amount and distribution of heat as well as the dynamic properties of the bearing. The results of the studies may help to carry out an evaluation of the durability and safety-in-use of the proposed rotor system.

6

Control system preventing thermal gradient development on foils of foil bearing

Lubieniecki M., Miodunka M.

Mechanics and Control

|

2015

|

Vol. 34, no. 2

34--40

EN

This article presents attempts at automating a control system to reduce temperature scatter on the foil of a foil bearing. The control system reads the temperatures at six circumferential locations of the beanng's foil and distributes control currents to the thermoelectric modules integrated into the bearing's bushing. Three basic approaches have been proposed and tested: 1) a simple hot-spot tracking algorithm assigning predefined current values to the modules closest to the hot-spot location; 2) a tracking algorithm reducing abrupt changes in the control currents and, in effect, the local heat flux distribution; and 3) a tracking algorithm enhanced with a PID controller. The proposed controller has been implemented and compared to the performance of a temperature controller that does not have tracking capabilities. The implemented control strategies have proven the feasibility of temperature scatter reduction inside the investigated bearing. In most test cases, the instantaneous gradient reduction exceeded 50% (reaching 63% at its best).

PL

Artykuł opisuje podjęte przez autorów próby automatyzacji systemu regulacji przeciwdziałającego powstawaniu wysokiego gradientu temperatury w łożyskach foliowych w warunkach zmiennego obciążenia tych łożysk. Zbudowany system bazuje na sześciopunktowym pomiarze temperatury w równoodległych pozycjach na obwodzie łożyska, na podstawie których określa wartości prądów zasilających zabudowane w panwi łożyska moduły termoelektryczne. W pracy opisano wyniki eksperymentów uzyskane dla trzech różnych sposobów wyznaczania prądów sterujących: 1) orientację z góry ustalonego rozkładu prądów określa prosty algorytm śledzący pozycję wystąpienia maksymalnej temperatury na obwodzie łożyska; 2) algorytm śledzący jw. z rozkładem prądów zmodyfikowanym tak, aby zmiana pozycji obwodowej środka tęgo rozkładu nie powodowała skokowych zmian w prądach sterujących poszczególnych modułów; 3) algorytm śledzący jw. z dołączonym regulatorem PID. Efekty regulacji z wykorzystaniem zaimplementowanęgo regulatora porównano do prostego układu regulacji, który nie śledzi zmian kierunku wystąpienia temperatury maksymalnej na obwodzie łożyska. W artykule wykazano skuteczność opracowanego rozwiązania, które w większości zbadanych przypadków testowych prowadziło do redukcji gradientu o min. 50% (najlepszy uzyskany wynik to 63%).

7

The test rig and investigation of the high-speed rotor supported by foil bearings at increased temperature

Bagiński P., Żywica G., Breńkacz Ł.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2014

|

nr 146

31--44

EN

This article presents the test plan and the design-build process to build the test rig for high-speed foil bearings whose main aim is to detect the thermal instability in FB. The authors present numerical analysis of the dynamic properties of rotors supported by air foil bearings. The calculations were performed on two versions of the rotor and two values of the clamping force concerning pressing the top foil onto the shaft. In addition, the article discusses the method for selecting the maximum dynamic load that can be safely applied for the rotors. For the calculation and presentation of the results the MESWIR and the GRAF-MESWIR software were used.

8

Opracowanie stanowiska badawczego oraz koncepcja badań wysokoobrotowych łożysk foliowych

Bagiński P., Żywica G.

Mechanik

|

2014

|

R. 87, nr 7CD

19—26

PL

Artykuł prezentuje koncepcje planu badań oraz proces budowy stanowiska badawczego wysokoobrotowych łożysk foliowych, opracowane w celu wykrycia zjawiska niestabilności termicznej w łożyskach foliowych (ŁF). Na początku pracy autorzy wyjaśnili, co rozumie się pod terminem niestabilności termicznej, następnie opisano koncepcję planu badań, jaki będzie realizowany na zbudowanym stanowisku. W etapie końcowej części artykułu opisano stanowisko do badań łożysk foliowych.

EN

This article presents the concepts of the study plan and the process of building the test rig for high-speed foil bearings whose main aim was to detect the thermal instability in FB. At the beginning of the work the authors explained what is meant by “thermal instability”, later described the concept of the study plan which will be implemented on the test rig. In the last step the article describes in detail the test rig for foil bearings.

9

Analiza właściwości dynamicznych wirnika stanowiska do badania wysokoobrotowych łożysk foliowych

Żywica G., Bagiński P., Bogulicz M.

Mechanik

|

2014

|

R. 87, nr 7CD

753--760

PL

W artykule przedstawiono analizę numeryczną właściwości dynamicznych wirników, pracujących na łożyskach foliowych smarowanych powietrzem, wykonaną w oparciu o opracowane w IMP PAN w Gdańsku modele numeryczne. Obliczenia wykonano dla dwóch wersji wału wirnikowego i różnych sił zacisku folii ślizgowej na wale. Ponadto w pracy omówiono sposób doboru maksymalnego obciążenia dynamicznego, jakie można będzie bezpiecznie zadać dla rotorów. Do obliczeń i prezentacji wyników użyto programu MESWIR [2] i GRAF-MESWIR [3].

EN

The article presents numerical analysis of the dynamic properties of the rotors, supported by air foil bearings. Calculations were performed for two versions of the rotor and the two clamping forces concerning bump foil on the shaft. In addition, the paper discusses the method of selecting the maximum dynamic load that can be safely applied for rotors. For the calculation and presentation of the results the MESWIR [2] and GRAF-MESWIR software [3] were used.

10

Powłoki WC-a:C i MoS2 (Ti, W) na stopie Inconel 600 przeznaczone do pracy w łożyskach foliowych

Pietrzak K., Chmielewski M., Piekoszewski W., Michalczewski R., Mańkowska-Snopczyńska A.

Materiały Elektroniczne

|

2014

|

T. 42, nr 1

13--23

PL

Łożyska foliowe stanowią nowe alternatywne rozwiązanie łożyskowania dla systemów ślizgowych (wymagających smarowania) bądź tocznych szczególnie tam, gdzie z uwagi na warunki pracy (np. temperatura, prędkość obrotowa, środowisko pracy) konwencjonalne rozwiązania nie mogą być stosowane. Jak dotychczas znalazły one zastosowanie m.in. w turbinach silników odrzutowych, mikroturbinach, pompach, sprężarkach, etc. W celu rozszerzenia możliwości ich stosowanie, na świecie prowadzone są badania skoncentrowane w głównej mierze na opracowaniu nowych materiałów, które mogą spełniać coraz wyższe wymagania (trybologiczne, mechaniczne, cieplne). Jednym z możliwych rozwiązań jest zastosowanie modyfikowanych powierzchniowo, przy zastosowaniu techniki rozpylania magnetronowego, cienkich folii metalowych. W prezentowanej pracy przedstawiono opracowane przez autorów warunki technologiczne modyfikacji stopu Inconel 600, poprzez wytworzenia dwóch rodzajów powłok (WC-a:C oraz MoS2). Przedstawiono również wyniki badań mikrostruktury powłok i podłoża po procesie osadzania oraz porównano właściwości trybologiczne opracowanych powłok z właściwościami charakterystycznymi dla niemodyfikowanego materiału podłoża.

EN

Foil bearings are a new, alternative solution to apply to systems for which conventional oil-lubricated or rolling element bearings are unsuitable due to their operational conditions such as the temperature, rotational speed, working environment, etc. There are many possible applications of foil bearings, including aircraft gas turbine engines, auxiliary power units, microturbines, pumps, compressors, cryogenic turboexpanders and turbochargers. At present, several investigations into the materials that could possibly fulfill many different requirements are being conducted to expand the range of the practical implementations of foil bearings. Both tribological properties (friction coefficient and wear resistance) and thermal properties (thermal conductivity) are claimed to be the most important for obtaining top quality foils. One of the possible solutions in complex systems could be using magnetron sputtering for the surface modification of a foil metallic material. The results of technological tests aimed at producing WC-a:C and MoS2 layers on the Inconel 600 alloy are presented in this work. In addition, the effects of microstructural investigations and tribological tests are show for the two afore mentioned systems and compared with non-modified substrates.

11

Niekonwencjonalne bezolejowe łożyska wysokoobrotowe turbogeneratora dla obiegu ORC

Kozanecki Z., Kozanecka D., Łagodziński J., Tkacz E.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2013

|

nr 143

115--126

PL

Obecnie w małych nowoczesnych systemach produkcji energii najczęściej stosowane są mikroturbiny o mocy rzędu od 1 do 20 kW. Niezwykle istotny jest rozwój niezawodnej technologii łożyskowania wirników tych miniaturowych maszyn przepływowych. Prezentowany w artykule układ wirujący turbogeneratora podparto w bezolejowych łożyskach foliowych. Podatne łożyska foliowe są rodzajem łożysk hydrodynamicznych, które wykorzystują gaz z otoczenia jako czynnik smarujący, co znacząco upraszcza ich konstrukcję.

EN

In modern low-power generation systems, microturbines of the power output ranging between 1 and 20 kW are applied. The development of reliable bearing technology for high-speed small turbomachinery could be essential to these power-generating devices. The rotating system presented in the paper is supported in oil-free, airfoil bearings. Compliant surface foil gas bearings are a class of hydrodynamic bearings that use the ambient gas as their working fluid and, thus, require no dedicated lubrication systems, which makes their design much simpler.