РАЗДЕЛ 2
ОБЩАЯ МЕТОДИКА И ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В УПОРНОМ ПОДШИПНИКЕ СКОЛЬЖЕНИЯ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ВЫРАВНИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
В данном разделе приведено обоснование и выбор направления исследования применительно к решению задач диссертационной работы. Исходя из обоснования этого направления и проведенного литературного обзора поставлены основные задачи исследования.
Разработана общая методика диссертационных исследований, в основу которой положен системный подход.
Изложены основные методы, предназначенные для решения поставленных задач, проведен их сравнительный анализ. Показано, что УПС с ГВУ ГТД СЭУ представляет собой сложную динамическую систему, поведение которой в общем случае описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений. Поэтому для изучения процессов, протекающих в исследуемом подшипнике, применимо математическое моделирование.
Проведен анализ методов экспериментального измерения толщины и температурного состояния масляных пленок подушек. Показано, что использование трансформаторных взаимоиндуктивных датчиков и хромель-копелевых термопар обеспечивает удовлетворительную точность измерений и не требует дорогостоящей аппаратуры.
2.1.Обоснование и выбор направления исследования применительно к решению задач диссертационной работы
В предыдущем разделе было показано, что эффективность СЭУ в значительной степени зависит от УПС, входящих в состав механизмов и устройств, предназначенных для передачи мощностей от главных двигателей к движителям. К таким механизмам СЭУ, в которых используются УПС, относятся турбины, редукторы и валопроводы.
Нарушение работоспособности или выход из строя УПС может привести к остановке не только всего двигательно-движительного комплекса, но и судна, что связано с большими убытками. Недостаточный уровень эксплуатационной надежности упорных узлов судовых турбомашин вызывает дополнительные затраты на устранение последствий отказов, увеличивает трудоемкость технического обслуживания и ремонта, продлевает вывод судов из эксплуатации на ремонт и снижает эффективность их работы. Литературный обзор условий работы, современных конструктивных схем и методов расчета УПС главных ГТД СЭУ показал, что решение задач повышения работоспособности упорных узлов судовых ГТД при расцентровке роторов осуществимо только в функциональной связи подшипника и СЭУ в целом, так как эффективность ее работы неразрывно связана с эффективностью УПС.
Одним из путей повышения эффективности и долговечности упорных узлов судовых ГТД является совершенствование методов их расчета и создание на этой основе новых повышенной работоспособности УПС, способных выполнять свои функции не только в обычных эксплуатационных условиях, но и в экстремальных ситуациях.
Для достижения этой цели проектирование и оценку работоспособности УПС необходимо осуществлять, учитывая эксплуатационные факторы, оказывающие неблагоприятное влияние на работу подшипника. К таким факторам относятся, как уже отмечалось, торцовые биения гребня, вызванные расцентровкой роторов, перекосы корпуса и реальное состояние смазочной среды.
Указанные эксплуатационные факторы, как подтверждают проведенные в настоящей работе и в работах других авторов, упомянутых в разделе 1, теоретические и экспериментальные исследования, а также практика эксплуатации УПС, приводят к резкому снижению их работоспособности, а в ряде случаев - к разрушению смазочного слоя и выходу подшипников из строя.
Анализ компоновочных схем СЭУ, проведенный в разделе 1, показал, что в наиболее тяжелых условиях находятся УПС главных ГТД СЭУ. Они могут выходить из строя вследствие разрушения смазочного слоя при расцентровке роторов.
Поэтому актуальным направлением исследований в СЭУ является повышение работоспособности упорных узлов трения судовых ГТД при расцентровке роторов за счет совершенствования методов расчета и создание на их основе новых образцов УПС.
Исходя из обоснования этого направления исследования и проведенного литературного обзора, в диссертационной работе поставлены следующие задачи исследования:
1. Разработать математическую модель статических и динамических характеристик УПС с ГВУ при перекосах корпуса и торцовых биениях зеркала гребня, вызванных расцентровкой роторов судовых ГТД.
2. Выполнить теоретические исследования вынужденных колебаний УПС с ГВУ и выявить причины разрушения масляной пленки в несущих зазорах подшипника.
3. Спроектировать гидродинамический УПС с ГВУ, который предотвращает осевое перемещение ротора, а также обеспечивает существенное повышение динамической несущей способности упорных узлов роторов судовых ГТД.
4. Изготовить экспериментальный образец УПС с ГВУ и выполнить теоретические и экспериментальные исследования его вынужденных колебаний при торцовых биениях зеркала гребня, перекосах корпуса, нагрузках и скоростях, приближенных к эксплуатационным. На базе этих исследований подтвердить адекватность разработанной математической модели.
5. Разработать методику расчета на прочность и жесткость ТПК, а также технологию изготовления основных элементов УПС с ГВУ.
6. Внедрить результаты диссертационной работы в промышленность.
2.2. Общая методика диссертационных исследований
Для решения поставленных задач исследования воспользуемся системным подходом, ориентированным на изучение целостности УПС с ГВУ как системы, выявлении связей между отдельными элементами этой системы и сведение их в единую теоретическую картину. Его преимущество состоит в том, что он позволяет более полно выявить процессы, протекающие в УПС с ГВУ, при торцовом биении упорного гребня, вызванных расцентровкой роторов, и перекосах корпуса.
Согласно этому подходу диссертационные исследования проводятся в несколько этапов (рис. 2.1).
Первый этап предусматривает теоретическое исследование процессов, протекающих в отдельных элементах УПС с ГВУ, и его поведен