Введение к работе
Актуальность темы. Одним из ответственных узлов гидроагрега-эв гидроэлектростанций является упорный подшипник скольжения, торные подшипники гидроагрегатов ГЭС смазываются маслом турбинным j-ЗО и работают при температуре масла в ванне 25...40С. Повшае-ів температуры масла в ванне путем уменьшения расхода идущей на слаждение вода или замена его на менее вязкие смазочные жидкости ют возможность уменьшить потери мощности на трение в подшипнике, га приводит к увеличению КПД гидроагрегата. Уменьшение расхода зды, идущей на охлаждение масла, равнозначно выработке дополни->льной электроэнергии. Однако до последнего времени гидроэнерге-іка не имела опыта эксплуатации опор скольжения при температуре юла в ванне выше 40С и на менее вязких смазочных жидкостях.
В настоящее время в упорных подшипниках гидроагрегатов ГЭС гроко используются эластичные металлопластмассовые (ЭМП) сегмен-[, которые показали высокую надежность на различных режимах. Эта >нструкция, содержащая композиционный материал из слоя фтороплас-н4 и проволочных спиралей, является перспективной для работы при імпературе масла в ванне 40...60С.
По расчету ЭМП сегментов опубликована только методика А.В.Те-іщенко. Однако она не учитывает конечного размера подшипника, что 1ИВ0ДИТ к значительным погрешностям расчета триботехнических па-іметров. При снижении вязкости смазки ошибки в определении толщи-i смазочного слоя могут привести к неправильным выводам о работо-юсобности упорного подшипника. Расчет по этой методике не учиты-іет краевого эффекта, показанного другими авторами, не дает реко-ндаций по значениям параметров начальной геометрии поверхности іения сегмента.
Учет конечного размера сегмента, краевого эффекта и оптимиза-:я конструктивных параметров позволяет приблизить теоретическую дель к реальной физической модели, что имеет большое значение и снижении толщины слоя смазки и потерь мощности на трение.
Цель работы - снижение потерь мощности на трение и повышение дежности гидроагрегатов ГЭС при уменьшении вязкости смазки опти-зацией параметров эластичных сегментов.
Методика исследования включает: 1) анализ математических молей, методов расчета и конструкций гидродинамических ЭМП опор ольжения; 2) разработку моделей, учитывающих процессы гидродина-еской смазки, теплообмена и деформаций в контакте скольжения;
3) разработку методики и программного обеспечения расчетов; 4) следование влияния конструктивных и эксплуатационных факторої триботехнические параметры узла трения; 5) экспериментальные следования ЭМП упорных подшипников скольжения при снижении ВЯЗ! ти смазки. При решении перечисленных задач используются мет* численного анализа, математической физики, оптимизации. Ц раммное обеспечение разработано для компьютеров типа IBM PC.
Научная новизна. В диссертации получено решение эластоги. динамической (ЭГД) задачи для упорного подшипника скольжени учетом конечного размера ЭМП сегмента, в результате которого oi делены гидродинамические давления, толщины смазочного слоя, таї paтуры в смазочном слое и потери мощности на трение. Впервые ; работала методика оптимизации конструктивных параметров ЭМП і мента с учетом его конечного размера для получения наибольшей ' щины смазочной пленки и уменьшения потерь мощности на тре: Уточнено решение ЭГД-задачи применительно к ЭМП сегментам упор; подшипника скольжения, на поверхности трения которых выпол входной и выходной скосы, показана граница применимости гиго Винклера для таких конструкций. Впервые показано, что у ЭМП мента отсутствует контакт торцев сегмента с диском пяты за краевого эффекта у податливого материала покрытия сегмента.
Практическая ценность. По разработанным методикам рас выбраны оптимальные параметры ЭМП сегментов, определены вер: уровень температуры штатного масла, при сокращении расхода в идущей на его охлаждение, и границы вязкости смазки при пере: на менее вязкое масло. Использование разработанных конструкций сегментов в узлах трения позволило уменьшить потери мощности, привело к увеличению КПД гидроагрегатов. Расширение диапазона бочих температур масла в ванне упорного подшипника позволило и нить аварийные режимы остановки гидроагрегатов, увеличить его дежность.
Реализация работы на практике. Разработанная методика рас использована при проектировании опор скольжения на Чебоксар АП "Энергозапчасть". Предложенные конструкции ЭМП сегментов пр успешные испытания на насосе откачки и гидроагрегатах Волжской им.Ленина и ГЭС Лунянся (КНР).
Апробация работы. Полученные результаты докладывались и суадались на 9-ти научно-технических конференциях и семинара: том числе: 3-й и 4-й научно-технических конференциях молодых "ных и специалистов Куйбышевского авиационного института (Куйбы
1984 и 1986); IV и V Всесоюзных конференциях "Контактная гидроди-іамика" (Куйбышев, 1986 и 1991); Всесоюзной научно-технической сонференции "Современные проблемы триботехнологии" (Николаев, І988); Семинаре-школе "Гриболог-бМ" с международным участием (Ростов, 1990); I Всесоюзной школе-конференции "Математическое лоделирование в машиностроении" (Куйбышев, 1990); Российском сим-гозиуме по трибологии с международным участием (Самара, 1993); леждународном конгрессе Eurometalworking 94 (Италия, Милан, 1994).
Публикации. По теме диссертации опубликовано. 1 статья, 2 де-юнированные.рукописи, 10 тезисов докладов, 3 программы расчета и юлучено 3 авторских свидетельства.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, I разделов и приложения. Работа изложена на 155 страницах машино-шсного текста, содержит 65 рисунков и 1 таблицу. Библиография зключает 102 наименования.