In the work presented have been fundamental equations of hydrodynamic theory of lubrication (the Reynolds equation and energy equation) as a specific case of classical equations of fluid-mechanics, i.e. Navier-Stokes equations. On such basis conducted has been an attempt to describe the phenomena of hydrodynamic instability in the rotor-bearings system followed by the description of vortices and oil whip. Indicated have been the relations between the theory and equations of fluid mechanics and the practical aspects resulting from the analysis of entire machine with the view to its exploitation and diagnostics.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The multilobe journal bearings are characterized by higher friction losses than the cylindrical bearings. Among the static characteristics of journal bearing the friction losses are very important from the point of energy savings. This paper presents the results of theoretical investigation into the friction losses of pericycloid 3-lobe journal bearings operating with the laminar, adiabatic oil film.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The performances of journal bearing can be obtained from experimental investigations on the computerized test rig. The coupling of theoretical results with experimental ones gives the designer of journal bearing the possibility to choose the best bearing parameters that allow for the design of bearing with lower friction losses. This paper presents the experimental and theoretical investigations into friction losses of journal bearings.
An easili adaptable design for journal bearing is furnished as an improvement over bearing design evaluated by trial and error method using many design charts. Guidelines are arranged to decide bearing length, clearance and bearing materials. Simplified closed form algebraic expressions are used to reduce computational time and cost for the prediction of maximum pressure, fluid film temperature rise, quantity of lubricant, friction loss, load zapacity and whirl onset velocity. Automatic iterative solving feature of TKSolver software is applied to extract eccentricity for a given load. The results of load, maximum pressure, friction loss, maximum temperature and attitude angle are given in tabular form over a range of eccentricity ratio to optimize bearing design.
The aim of this paper is to illustrate a method to determine the analytical description of non-steady fluid film force and of the stiffness and damping coefficients for the "short" liquid-lubricated journal bearings in a fully developed turbulent flow regime. The equation goveming the distribution of pressure around the bearing has been solved analytically; the models has been developed assuming lubricant flow is isoviscous.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The results of the computer simulation concerning the generation of approximation formulae for calculations of static and dynamic characteristics of a slide journal bearing with a cylindrical bush with a full angle of contact are presented. An adiabatic flow of the oil has been assumed, taking into accoimt the mixing of the oil in the vicinity of the supply groove. The approximation formulae have been generated using the least square method.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper a survey of problems related to journal bearing systems is briefly presented. The problems constitute one of the main subjects that have been dealt with in Institute of Machine Design Fundamentals at the Warsaw University of Technology. They focus on rotor system dynamics, stability, and bifurcation. In some of the works the rotor time responses revealing chaotic character were observed.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The considerations presented in the paper relate to one of the most intriguing phenomena, which is the development of oil whirls and oil whips in rotors with journal bearings. This effect is sometimes referred to as flutter, as its origin is in some relation to self-exciting vibrations of the system. Despite the fact that the flutter has been an object of investigation in numerous research centres all over the world, its nature has not been sufficiently recognized yet. The present paper delivers a description of particular phases of development of the hydrodynamic instability and proposes diagnostic determinants for this state. The object of investigations also included bearings with hybrid lubrication and siphon pockets in the oil gaps. The answer has been received to the question whether the self-exciting vibrations in rotating machines can be avoided, or reduced by means of additional oil supply having the form of siphon oil.
In this work the author shown the possibilities of active damping vibrations of the asymmetric rigid rotor supported on three lobe slide bearings. Two electromagnet pairs were used as measured and executed elements which worked in the sensor - actuator system. To analyse the pressure distribution the short bearing model was used. On the based of numerical simulation, active stabilisation (in relation to absolute clearance) on reduction of resonance Vibration amplitudes is shown. The exemplary graphs are presented.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy zawarto propozycję wyznaczania charakterystyk dynamicznych podparcia łożysk ślizgowych w oparciu o tzw. "przedziały adekwatności". Dzięki temu istnieje możliwość uzależnienia w pewnym stopniu własności dynamicznych konstrukcji podpierającej łożyska od częstości wymuszeń. Własności te wyznaczano symulując badanie metodą wzbudzeń harmonicznych na modelu MES ramy fundamentowej wirnika laboratoryjnego, jakim dysponuje IMP PAN w Gdańsku. Przedstawiono model komputerowy obiektu, analizę modalną, podstawy teoretyczne wyznaczania charakterystyk dynamicznych w oparciu o przedziały adekwatności, oraz przykładowe wyniki obliczeń symulacyjnych dla wybranego wariantu przyjęcia przedziałów adekwatności. Wyniki te zweryfikowano obliczeniowo za pomocą programu NLDW.
EN
Dynamic properties of bearing bushes' support constructions are very important data in rotor-bearings systems' dynamic responses' modelling. The problems of assigning those properties is especially significant if the results of dynamic computations have to be used in simulation diagnostics of the rotating machinery (e.g. turbines, compressors etc.). It is known, dynamic stiffness, damping and mass coefficients are depended on force frequencies. So, if we assign constant values of those characteristics (e.g. obtained from the static test) in the whole frequency range, results of our computations may be inadequate to results of an experiment. Computer program called NLDW is created in IFFM PASci. In Gdańsk, Poland. It provides to simulate rotor dynamics with nonlinear methods. It needs dynamic characteristics of the bearing support to be real and non-negative numbers. The only research method to use in this case is a harmonic force response method giving complex flexibility and phase characteristics. So we have to transform them to real mass, stiffness and damping characteristics. In our opinion it is the most convenient to divide the whole frequency range into a number of so called "adequacy ranges" and make the transformation based on them. The characteristics are constant in those ranges. The main problem in this method is to find particular adequacy ranges limits (frequencies) making the transformation the most effective. The paper proposes to obtain dynamic characteristics of bearing bushes' support in a way of harmonic force response method and transform them in "adequacy ranges". Laboratory rotor stand and the bearing bushes' support frame are presented and the frame FE-model as well. Modal analysis is done in a range from 0 to 125 Hz. The theory of dynamic characteristics obtaining and transforming is briefly shown. In our opinion the way to divide the whole frequency range should be based on the modal analysis (resonant and antiresonant frequencies). It is possible to modify such kind of division to reduce all or particular ranges width. The result of analysis are presented and veryfied for a kind of division based on the modal analysis and modified in a way to make all ranges not wider than 20 Hz.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Heavy duty, low speed 2-axial-groove cylindrical journal bearings are applied in the bearing system of the hoisting machinery of coalmine. For the proper operation of such bearings it is necessary to know their static characteristics including the friction forces. The knowledge of these forces, which are generated in the bearings gives, can give information on the possible power savings. The static characteristics were obtained by the solution of the Reynolds, energy and viscosity equations on the assumption of adiabatic oil film.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Poprzeczne łożyska slizgowe z wahliwymi segmentami stosowane są w maszynach wirnikowych wysokoobrotowych (L.1-7) pracujących przy ustalonym małym lub średnim obciążeniu oraz dużych prędkościach obwodowych czopa dochodzących do 100m/s. Łożyska te zastosowane w turbinach parowych i gazowych turbosprężarkach oraz przekladniach turbinowych zapewniają stateczną pracę wirnika zwłaszcza gdy stosowane są środki smarowe o niskiej lepkości. Wysokoobrotowe łozyska ślizgowe wielopowierzchniowe są łożyskami zamkniętymi na obwodzie przy czym wzrost luzu względnego powoduje w szczelinie smarowej częściowe lub pełne przejście z przepływu laminarnego do turbulentnego (L.3,5). Zjawisku temu towarzyszy wzrost oporów ruchu i niedostateczna praca czopa. Łożyska z segmentami wahliwymi nie są łożyskami w pełni zamkniętymi na swoim obwodzie. Przestrzeń znajdująca się pomiędzy poszczególmi segmentami wahliwymi wywiera wpływ na charakter pracy łożyska. Ilośc wahliwych segmentów może wynosić zasadniczo od 3 do 5 w zależności od żądanych parametrów pracy maszyny wirnikowej (L.7-9) Powierzchnie robocze wahliwych segmentów są zasadniczo powierzchniami cylindrycznymi z punktem podparcia przesunietym w kierunku obrotu czopa i znajdujacymi się poza środkiem segmentu(L.1-4). W referacie przedstawiono wyniki badań oporów ruchu 4-powierzchniowego łożyska ślizgowego z segmentami wahliwymi. Przy założeniu adiabatycznego filmu smarowego obliczono opory ruchu dla różnych wartości mimośrodowości względnej długości łożysk.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The subject of this paper is the theoretical investigation of low-speed, mechanically and thermally heavy loaded journal bearings of calendaring and similar type machines operating under identical conditions. A heated press cylinder had hollowed journals of large diameters with a heating system inside. The temperature of the heated cylinders even reaches 300 °C and the temperature of the journal reaches about 250 °C. These large overall dimensions, journal bearings, heavy loaded mechanically and thermally, require a very precise analytical investigation. Application of the developed program of calculations of heavy loaded, pressurized or not journal bearings should allow the durable and reliable design of bearings to be obtained.
PL
Przedmiotem pracy były badania dotyczące mechanicznie i cieplnie obciążonych łożysk ślizgowych wałów kalandrów i maszyn podobnego typu, pracujących w podobnych warunkach. Ogrzewany walec dociskowyposiada drążone czopy o dużej średnicy i wewnętrznym systemie grzewczym. Temp. ogrzewanych cylindrów osiąga nawet temp. 300 °C, a temp. czopów osiąga ok. 250 °C. Te wielkogabarytowe łożyska ślizgowe wymagają bardzo dokładnych badań analitycznych. Zastosowanie opracowanego programu obliczeń w przypadku łożysk zasilanych ciśnieniowo lub nie powinno pozwolić na opracowanie trwałych i niezawodnych łożysk ślizgowych.
The paper presents the research results of machine condition monitoring and fault diagnostics of the High Power Steam Turbines and Electric Generator rotating system. The inconsistencies of journal bearings absolute vibration parameters of the rotating system and journal bearings shafts relative vibration parameters have been shown. In the low frequency range the shafts relative vi-bration displacements are decisive informative in defects diagnostics. The journal bearings sup-ports absolute vibration velocities of low frequencies are being strongly damped by massive bear-ings supports, etc. Journal bearings absolute vibration parameters supply the information errone-ously attributed to the rotor. High frequency absolute vibration acceleration, however, make it possible to provide monitoring of coupling.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents the results of the experimental investigation on a bearing with a spiral groove cut on the journal. The presented research results review the theoretical research conducted previously. The results of the investigation on a bearing with a spiral groove on the journal (load capacity, oil temperature, and oil flow rate) were compared with those obtained for a standard bearing with a plain journal. The effect confirmed the previous computer simulation results, which indicated that a groove of appropriate dimensions on the journal intensifies axial oil flow and does not impair load capacity.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych łożyska ślizgowego ze śrubowym rowkiem na czopie. Była to kontynuacja wcześniej wykonanych badań teoretycznych. Wyniki badań łożyska z czopem ze śrubowym rowkiem (nośność, temperatura filmu olejowego, wydatek oleju) zostały porównane z wynikami badań klasycznego łożyska ślizgowego. Potwierdzono wyniki wcześniejszych symulacji komputerowych i wykazano, że śrubowy rowek na czopie poprzecznego łożyska ślizgowego, przy odpowiednio dobranych wymiarach, powoduje intensyfikację osiowego przepływu oleju i nie skutkuje zmniejszeniem nośności.
The ground for the safe operation of multilobe journal bearings at proper oil film temperature is the full knowledge of bearing thermal performances particularly the oil film temperature distribution and its maximum value. This paper describes the theoretical and experimental investigation into the operating temperatures of pericycloid, 3-lobe journal bearings supporting the spindle of grinding machine. The oil film pressure, temperature and viscosity fields have been obtained by iterative solution of the Reynolds', energy and viscosity equations. Adiabatic, laminar oil film and the static equilibrium position of the journal were assumed. Experimental investigation consisted in the measurements of temperatures in the bearings.
PL
Wielopowierzchniowe łożyska ślizgowe [L. 1-3], stosowane są w lekko obciążonych, wysokoobrotowych maszynach wirnikowych. W praktyce stosowane są łożyska ślizgowe 3-powierzchniowe z perycykloidalnym zarysem panewki (łożysko "falowe" – "wave") [L. 2, 3]. Przykładem ich zastosowania jest układ łożyskowania wrzeciennika szlifierki lub łożyska satelitów przekładni planetarnej [L. 3]. W części teoretycznej wyznaczono rozkłady ciśnienia i temperatury w filmie smarowym 3-powierzchnowego łożyska z zarysem perycykloidalnym rozwiązując równania Reynoldsa, energii i lepkości środka smarowego. Obliczenia przeprowadzono metodą różnic skończonych [L. 2] dla przypadku adiabatycznego filmu. W doświadczalnej części badań pomierzono temperatury na powierzchniach roboczych 3-powierzchniowych łożysk z zarysem perycykloidalnym. Stanowisko badawcze skonstruowano na bazie rzeczywistego układu łożysk ślizgowych [L. 4]. Każde z łożysk ślizgowych wyposażono w trzy czujniki temperatury umieszczone w środkowej płaszczyźnie łożyska w odległości około 0,2 mm od powierzchni roboczej panewki. Pomierzone wartości temperatur porównano z wartościami wyznaczonym teoretycznie.
Squeeze film dampers (SFDs) are commonly used in turbomachinery in order to introduce external damping, thereby reducing rotor vibrations and acoustic emissions. Since SFDs are of similar geometry as hydrodynamic bearings, the REYNOLDS equation of lubrication can be utilised to predict their dynamic behaviour. However, under certain operating conditions, SFDs can experience significant fluid inertia effects, which are neglected in the usual REYNOLDS analysis. An algorithm for the prediction of these effects on the pressure build up inside a finite-length SFD is therefore presented. For this purpose, the REYNOLDS equation is extended with a first-order perturbation in the fluid velocities to account for the local and convective inertia terms of the NAVIER-STOKES equations. Cavitation is taken into account by means of a mass conserving two-phase model. The resulting equation is then discretized using the finite volume method and solved with an LU factorization. The developed algorithm is capable of calculating the pressure field, and thereby the damping force, inside an SFD for arbitrary operating points in a time-efficient manner. It is therefore suited for integration into transient simulations of turbo machinery without the need for bearing force coefficient maps, which are usually restricted to circular centralized orbits. The capabilities of the method are demonstrated on a transient run-up simulation of a turbocharger rotor with two semi-floating bearings. It can be shown that the consideration of fluid inertia effects introduces a significant shift of the pressure field inside the SFDs, and therefore the resulting damper force vector, at high oil temperatures and high rotational speeds. The effect of fluid inertia on the kinematic behaviour of the whole system on the other hand is rather limited for the examined rotor.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Development of the bearing technology with deformable elements of the bearing sleeve utilization are presented in the paper. Foil or a set of foils with the viscoelastic properties comprise the deformable element. Foil bearing technology is utilized mostly in the high-speed turbo machines, such as the energetic microturbines. This results the bearing operating regime: high rotational speed, high temperature, work in the friction conditions during machine start-up and rundown. Three foil bearing generations, which differ in the structure and properties with regard to load capacity, stiffness and undesirable variation damping, were distinguished in such bearing development. Technical solutions of the foil journal and thrust bearings were shown.
PL
W artykule przedstawiono rozwój technologii łożyskowania z wykorzystaniem odkształcalnych elementów panwi łożyska. Element odkształcalny stanowi folia lub zespół folii o właściwościach lepko-sprężystych. Technologia łożysk foliowych jest wykorzystywana głównie w szybkoobrotowych maszynach wirnikowych, jak mikroturbiny energetyczne. Wynikają z tego warunki pracy łożyska: duża prędkość obrotowa, wysoka temperatura, praca w warunkach tarcia podczas rozruchu i wybiegu maszyny. W rozwoju tego typu łożyskowania wyróżniono trzy generacje łożysk foliowych, które różnią się konstrukcją i właściwościami pod względem nośności, sztywności oraz zdolności tłumienia niepożądanych drgań. Przedstawiono rozwiązania techniczne łożysk foliowych poprzecznych i wzdłużnych.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Ochrona środowiska, wymagania technologiczne, higieniczne i zdrowotne wymuszają w wielu przypadkach stosowanie wody jako czynnika smarującego. Zasadnicze wady wody jako smaru to mała lepkość, niekorzystne cechy smarnościowe i względnie niska temperatura wrzenia. Łożyska ślizgowe smarowane wodą zarówno poprzeczne, jak i wzdłużne wykonywane są obecnie z kompozytów polimerowych, kompozytów gumowych, kompozytów metalowych i ceramiki. Coraz więcej wytwarza się łożysk ceramicznych, które w przyszłości mogą być dominującymi. Problem niekorzystnego rozkładu nacisków w klasycznej konstrukcji łożyska poprzecznego został rozwiązany przez A. i O. Olszewskich w opatentowanym przez nich tzw. "konforemnym" klockowym ceramicznym łożysku ślizgowym poprzecznym, w którym uzyskano kilkakrotnie większą obciążalność w porównaniu z konstrukcją klasyczną.
EN
In many cases a necessity of use of water-lubricated bearings is caused by environment, health, hygienic and technological reasons. The water as natural and common accessible part of environment is an advantageous lubricant. Main weaknesses of this lubricant are small viscosity, bad boundary lubrication properties, corrosive activity and low boiling temperature. Water - lubricated sliding bearings as well journal and thrust are nowadays made of polymer composites, rubber composites, metal composites and ceramics. The first successfully operated water - lubricated bearings were made of "Lignum vitae" (a special kind of wood) and used at the end of XIX century in ship driving shaft supporting. The first rubber bearings were used in mining water pumps at the 20 ties of XX century. The main maintenance problems connected with water lubricant features are very thin water film and necessity of high sliding velocity to attain fluid film lubrication. Many known bearing factories produce water-lubricated sliding bearings. Among them are Thordon, Waukesha, Duramax Marine, Orkot and Federal-Mogul. These are at first bearings with bushes or pads made of polymer or rubber composites and in increasing amount ceramics. In the future ceramics should be the best choice. Up to now in classically designed ceramic sliding journal bearings the big problem is disadvantageous pressure distribution in shaft - bush contact which unable high load ability of a bearing. This problem was solved by A. and O. Olszewski in patented design of so called conformed journal tilting pad sliding bearing which load ability is more than five times higher than that of classic design and the same diameter. Sliding layer in this bearing was made of thin ceramic cover.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Large overall dimensions, tilting multi-pad journal bearings are applied in the hydro-generating power plants. The power loss of such bearings are comparatively high and can be determined on the basis of the equations of hydrodynamic theory of lubrication, i.e. Reynolds', energy, viscosity. This paper considers the power loss of the tilting multi-pad journal bearing of large overall dimensions. Applied code of calculations allows obtaining the power loss at different design parameters of bearing.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.