Radial, tilting-pad journal bearings are applied in high speed rotating machines operating at stable small and mean loads and the peripheral speeds of journal reaching 150 m/s. These bearings applied in the steam and gas turbines, turbo compressors and turbine gearboxes assure the stable operation of rotating elements. Solution of geometry of lubricating gap as well as the equations of thermo-hydrodynamic theory of lubrication allows to receive the oil film pressure and temperature distributions which are the grounds for calculation of static and dynamic characteristics of bearings. The paper introduces an effect of pad geometry on the operation of the 5-lobe tilting-pad journal bearing operating in the conditions of adiabatic oil film. Reynolds, energy, viscosity, and geometry equations were numerically solved under typical assumptions of thermo-hydrodynamic theory of lubrication. Aligned orientation of bearing and journal axis without deflections of pads and static equilibrium position of journal was assumed.
PL
Poprzeczne łożyska ślizgowe z segmentami wahliwymi stosowane są w maszynach wirnikowych wysokoobrotowych [L. 1-5] pracujących przy ustalonym małym lub średnim obciążeniu oraz dużych prędkościach obwodowych czopa dochodzących do 150 m/s. Łożyska ślizgowe wielopowierzchniowe z segmentami stałymi są łożyskami zamkniętymi na obwodzie przy czym wzrost luzu względnego powoduje w szczelinie smarowej częściowe lub pełne przejście z przepływu laminarnego do turbulentnego [L. 6-11]. Zjawisku temu towarzyszy wzrost oporów ruchu i niestateczna praca czopa. Łożyska z segmentami wahliwymi nie są łożyskami w pełni zamkniętymi na swoim obwodzie. Przestrzeń znajdująca się pomiędzy poszczególnymi segmentami wahliwymi wywiera wpływ na charakter pracy łożyska w tym na rozkłady ciśnienia i temperatury filmu smarowego. Powierzchnie robocze wahliwych segmentów są zasadniczo powierzchniami cylindrycznymi z punktem podparcia przesuniętym w kierunku obrotu czopa i znajdującym się poza środkiem segmentu [L. l, 5]. W referacie przedstawiono wyniki obliczeń rozkładów ciśnienia i temperatury 5-powierzchniowego łożyska wahliwego łożyska ślizgowego. Obliczenia numeryczne przeprowadzono przy założeniu adiabatycznego filmu smarowego, równoległego położenia osi czopa i panewki, statycznego położenia równowagi czopa.
Węzły tarcia ślizgowego smarowane hydrodynamiczne stanowią ważne zagadnienie inżynierii łożyskowania. Z punktu widzenia konstruktora, modelowanie łożysk ślizgowych o tarciu płynnym jest jednym z najbardziej złożonych zadań obliczeniowych, przed jakim może znaleźć się inżynier mechanik. Zapoznanie przyszłych konstruktorów z zasadą działania oraz metodologią modelowania tego typu łożysk stanowi istotne wyzwanie w procesie dydaktycznym zakresu PKM. W artykule przedstawiono wyniki badań rozkładu ciśnienia w poprzecznym łożysku ślizgowym smarowanym hydrodynamicznie wykonane na stanowisku dydaktycznym przeznaczonym do wizualizacji rozkładu ciśnienia w tego typu węźle łożyskowym. Wyniki pomiarów zostały zestawione z wynikami obliczeń modelowych.
The application of thrust bearings in different engineering designs generates problems of thermal state, which generates the wear of the fixed or tilting pads of bearings. These problems can be avoided by means of proper methods and numerical algorithms of calculations of the bearing static characteristics, including the maximum oil film temperature. The knowledge of thermal state of bearings should assure safe, reliable, and durable bearing operation and is important for the designers of thrust bearings. This paper presents the results of calculations of some static characteristics of a tilting-pad thrust bearing, including its maximum oil film temperature. Numerical solution by means of finite differences was applied for the solution of geometry, Reynolds, energy, and viscosity equations. Adiabatic oil film laminar flow in the bearing gap was considered. The developed code of the computation of bearing performances creates a tool that leads to the solution of thermal problems. Different values of operating speeds were assumed.
PL
Stosowanie ślizgowych łożysk wzdłużnych wiąże się z problemami stanu cieplnego i zużycia stałych lub wahliwych segmentów łożyska. Zastosowanie odpowiednich metod obliczeniowych i algorytmów numerycznych charakterystyk statycznych łożyska włącznie z maksymalną temperaturą filmu smarowego pozwala na uniknięcie problemów eksploatacyjnych. Znajomość stanu cieplnego łożyska powinna zapewnić bezpieczną, niezawodną, trwałą jego eksploatację oraz jest ważna dla konstruktorów łożysk wzdłużnych. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń niektórych charakterystyk statycznych łożyska wzdłużnego z segmentami wahliwymi. Podstawowe równania teorii smarowania hydrodynamicznego Reynoldsa, energii i lepkości oraz geometrii rozwiązano metodą iteracyjną. Opracowany algorytm obliczeń numerycznych łożyska z nieizotermicznym filmem smarowym stwarza narzędzie pozwalające na rozwiązywanie problemów cieplnych łożysk wzdłużnych. Założono różne wartości prędkości obrotowych. Przyjęto adiabatyczny, laminarny model filmu smarowego.
In the paper a comprehensive model of a piston ring pack motion on an oil film has been presented. The local thickness of the oil film can be compared to height of the combined surface roughness of a cylinder liner and piston rings. Equations describing the mixed lubrication problem based on the empirical mathematical model formulated in works of Patir, Cheng and Greenwood, Tripp have been combined and used in this paper. In addition a model of gas flow through the labyrinth seal of piston rings has been developed. The main parts of the model and software have been experimentally verified abroad by the author at the marine engine designing centre. For the selected two-stroke marine engine, the influence of the number of piston rings used and the type of the top ring lock (straight or overlapped) on blowby to piston underside and on friction losses of the piston-ring-cylinder (PRC) system have been investigated. The developed model and software can be useful for optimization of the PRC system design.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Mieszanie oleju w przestrzeni międzysegmentowej zdaje się być obszarem mało zbadanym pomimo sporej liczby prac na ten temat. Zwłaszcza w przypadkach konstrukcji, w których zimny olej dostarczany jest do przestrzeni międzysegmentowej czy też bezpośrednio kierowany do szczeliny smarowej, nie ma użytecznych modeli opisujących ruch oleju oraz zmienność jego parametrów pomiędzy segmentami i na wlocie do I szczeliny. W świetle różnego rodzaju badań i analiz rzeczywistych konstrukcji łożyskowych, wartość temperatury wlotowej do szczeliny sma-J rowej ma istotne znaczenie dla pracy i bezpieczeństwa łożyska. W artykule przedstawiono model MES przestrzeni międzysegmentowej oraz wyznaczone pola temperatur łożyska nośnego EW Dychów. Pozwala on określić rozkład temperatury oleju na wlocie do szczeliny.
EN
The mixing of oil that takes place between the bearing pads is still an unknown area, and its happen in spite of much number of study on this area. Especially in the designs, in which cold oil is supplied to the groove or directly to the oil gap, there are no methods of determining the inlet temperature.The inlet temperature has a fundamentalinfluence on the bearing performance and safety of operation. In this paper a FEM model of groove and temperature field of thrust bearing from hydro-electric power station Dychow is described. This model enables one to specifie distribution of temperature at the oil gap inlet.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono założenia i uproszczenia do modelu ślizgowego, hydrodynamicznego łożyska promieniowego, pracującego okresowo w warunkach tarcia mieszanego. Przyjęto, że obciążenie i opory ruchu w łożysku określa się metodą superpozycji tych wielkości generowanych w filmie hydrodynamicznym oraz w styku powierzchni ślizgowej czopa i panewki. Nośność i siła tarcia hydrodynamicznego są obliczane w oparciu o izotermiczny model łożyska przy tarciu płynnym zamieszczony w normie DIN 31652. Nośność i siła tarcia w styku są ustalane w oparciu o model styku czopa z panewką oraz krzywą nośności (krzywa Abbota) chropowatości powierzchni czopa. Sformułowano równania modelu matematycznego łożyska. Uwzględniono w nim obciążenie, makro- i mikrogeometrię łożyska, własności materiałów czopa, panewki oraz czynnika smarowego, co umożliwia badanie tarcia łożysk pracujących w różnych warunkach (krzywa Stribecka). Przedstawiony model stanowi podstawę programu komputerowego.
EN
Model of the hydrodynamic journal bearing operating under conditions of mixed friction has been presented. It was assumed, that the load and friction loss of bearing are determined by the superposition method of these figures obtained for the full film lubrication and for the metal-to-metal contact of journal and bush. The load capacity and friction force in the hydrodynamic film are calculated on the base of the isothermal model that is given in the standard DIN 31652. Load capacity and friction force in the metallic contact of asperities are determined on the base of the curve of load capacity (Abbot curve). The load, macro-, and microgeometry of bearing, materials properties of journal and bush and the lubricant properties are considered in resulting equations that allow studies of friction in bearings operating at different conditions (Stribeck curve). Developed model is the basis of computer program.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Projektowanie łożysk ślizgowych wymaga poznania związków przyczynowo-skutkowych zachodzących w tego typu węzłach tarcia. W wyniku zużycia zmienia się makro- i mikrogeometria łożyska ślizgowego, a w konsekwencji zmienia się geometria szczeliny smarowej filmu olejowego. Zmiany te mają znaczący wpływ na statyczne i dynamiczne właściwości hydrodynamicznych łożysk ślizgowych. Wraz ze zużyciem zmieniają się charakterystyki tribologiczne pracy węzła: oporów ruchu (momentu tarcia), temperatury łożyska i warunków smarowania występujących w styku czop-panewka. W tradycyjnych łożyskach ślizgowych czopy wału wykonane są ze stali, a materiałem przeciwciernym panewki jest stop łożyskowy. Własności tego stopu decydują w głównej mierze o pracy łożyska w warunkach tarcia mieszanego, dlatego odpowiedni dobór stopu łożyskowego ma istotne znaczenie. Badano wpływ zużycia na charakterystyki tribologiczne pracy łożyska ślizgowego. W pracy przedstawiono wyniki badań łożysk ze stopu łożyskowego L83 i L16 we współpracy ze stalowym czopem. W badaniach zainicjowano metodę pomiaru zużycia opartą na pomiarach zarysu okrągłości wewnętrznej powierzchni łożyska ślizgowego.
EN
Design process of journal bearings requires the knowledge of relations between the operation conditions and resulting characteristics of these friction couples. As result of wear, there are changes of macro- and microgeometry of bearing and the following changes of the oil film geometry. The wear affects the static and dynamic properties of hydrodynamic journal bearings, i.e. power loss (friction torque), bearing temperature and lubrication conditions between the journal and bush. Classic journal bearings have the steel journal and the antifriction material of bush is the bearing material. Properties of bearing material influence the bearing operation under mixed friction condition, and it means, that the choice of proper bearing material is very important. An effect of wear on the tribological characteristics of bearing operation was investigated. The paper presents the results of the investigation of bearings with the steel journal and the bearing material L83 and L16. The method of wear measurement based on the inner roundness of bearing surface has been developed.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.