Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Research of the Influence of Long-Lasting Cyclic Loading on the Geometry of the Bump Foil of a Gas Foil Bearing

Bagiński Paweł, Żywica Grzegorz

Tribologia

|

2019

|

nr 2

5--13

EN

The article describes the research aimed at checking the effect of a long-lasting pulsating load on the geometry of the bump foil of a foil bearing. The tested foil was made of Inconel 625, which is one of the most popular alloys used to manufacture components of foil bearings. The foil was tested both before and after its heat treating in an electric furnace. The foil was subjected to loading using an electromagnetic vibration exciter, whose exciting force and frequency were appropriately selected. The height of the individual bumps of the foil was the basic parameter controlled after each measurement series. In addition, wear of the foil at the contact points with the plates of the test rig was checked. The materials of which the elements of the tested system were made are the same as the ones used in a real bearing. The article presents graphs that show how the geometry of the bump foil changed during the research. The wear of the elements mating with the bump foil was also evaluated.

PL

W artykule opisano badania, których celem było sprawdzenie wpływu długotrwałego obciążenia tętniącego na geometrię folii podpierającej łożyska foliowego. Testom poddano folię wykonaną z jednego z najbardziej popularnych stopów stosowanych na elementy łożysk foliowych (Inconel 625). Najpierw badano ją w stanie surowym, a następnie po wygrzaniu jej w piecu. Obciążanie badanej folii było realizowane za pomocą elektromagnetycznego wzbudnika drgań, który pracował z dobraną siłą i częstotliwością. Podstawowym parametrem, który był kontrolowany po każdej serii pomiarowej, była sztywność poszczególnych wypukłości folii. Dodatkowo sprawdzano zużycie folii w miejscach jej styku z płytami stanowiska badawczego. Materiały, z których wykonane były elementy badanego układu, zostały dobrane tak, jak w rzeczywistym łożysku. W artykule przedstawiono charakterystyki, które opisują zmianę geometrii folii falistej w czasie badań. Oceniono także zużycie elementów współpracujących z folią podpierającą.

2

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

Bagiński P., Żywica G.

Tribologia

|

2018

|

nr 5

5--12

EN

This paper presents the results of research on the structural elements of a prototypical foil bearing in terms of its dynamic loads. In the framework of dynamic tests, several dozens of measurement series were carried out on a test rig specially prepared for this purpose. Dynamic excitations were applied using an electromagnetic exciter that enables changing the amplitude and frequency of the excitation force. Owing to this, it was possible to determine characteristics of the tested system in a wide range of loads and frequencies. A value of 400 Hz was assumed as the upper limit of the excitation frequency. The test rig enabled considering the direction of dynamic loads, which, as it turned out, had a significant impact on the obtained results. The research findings show that both the amplitude and frequency of an excitation force have a major impact on the stiffness and damping of the structural part of the foil bearing. The results of dynamic load tests complement the results of static tests performed earlier.

PL

Przedstawiono wyniki badań elementów strukturalnych prototypowego łożyska foliowego w zakresie obciążeń dynamicznych. W ramach badań dynamicznych przeprowadzono kilkadziesiąt serii pomiarowych na specjalnie do tego celu przygotowanym stanowisku badawczym. Wymuszenie dynamiczne było realizowane za pomocą wzbudnika elektromagnetycznego, umożliwiającego zmianę amplitudy i częstotliwości siły wymuszającej. Pozwoliło to na wyznaczenie charakterystyk badanego układu w szerokim zakresie obciążeń i częstotliwości. Jako górną granicę częstotliwości wymuszenia przyjęto 400 Hz. Zastosowane stanowisko laboratoryjne pozwoliło na uwzględnienie różnych kierunków działania obciążenia dynamicznego, co, jak się okazało, miało istotny wpływ na uzyskiwane wyniki. Przeprowadzone badania wykazały, że zarówno amplituda, jak i częstotliwość wymuszenia mają bardzo duży wpływ na sztywność i tłumienie strukturalnej części łożyska foliowego. Wyniki badań w zakresie obciążeń dynamicznych stanowią uzupełnienie wcześniej przeprowadzonych testów statycznych.

3

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.

4

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.

5

Operational problems of high-speed foil bearings tested under laboratory conditions

Żywica G., Bagiński P.

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2017

|

no. 2

19--24

EN

The article discusses several issues related to the operation of gas foil bearings. Such bearings can withstand operation under very difficult conditions, such as very high rotational speeds or elevated temperature. At high rotational speeds, they provide low vibration levels. However, at low speeds, their operation causes some problems that are rarely discussed in the literature. The long-term operation of a foil bearing at low speed can result in a rapid wear of bearing components and their damage. The article gives special attention to issues such as wear of mating surfaces, material selection, the considerable journal displacements occurring at changes in speed, load and temperature, high starting torque, and initial clamp load after assembly. The discussed problems are illustrated by means of practical examples. Gaining a thorough understanding of these problems is a key factor when determining application areas of foil bearings, taking into consideration their essential operational properties. This paper sums up experiences the authors gathered so far, especially the ones related to testing and manufacturing gas foil bearings as well as attempts of applying such bearings to various types of fluid-flow machinery.

PL

W niniejszym artykule omówiono zagadnienia związane z eksploatacją gazowych łożysk foliowych. Łożyska tego typu mogą pracować przy bardzo wysokich prędkościach obrotowych, zapewniając niski poziom drgań wirnika. Podczas ich eksploatacji występują jednak pewne problemy, które nasilają się przy niskich prędkościach obrotowych. Może to powodować przyspieszone zużycie elementów łożyska prowadzące do ich uszkodzenia. W artykule zwrócono szczególną uwagę na: zużycie współpracujących powierzchni i dobór materiałów, przemieszczenia czopa występujące przy zmianach prędkości, temperatury i obciążenia oraz duży moment rozruchowy i zacisk wstępny. Omawiane problemy zostały poparte kilkoma przykładami. Znajomość tych zagadnień ułatwia określenie potencjalnych obszarów zastosowań łożysk foliowych oraz uwzględnienie ich rzeczywistych właściwości eksploatacyjnych. Artykuł stanowi podsumowanie dotychczasowych doświadczeń autorów związanych z rozwojem metod badania i wytwarzania gazowych łożysk foliowych oraz próbą ich zastosowania w różnego typu maszynach przepływowych.

6

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.