СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
СУДОСТРОЕНИЕ 6'2014
2IJ5 Гц 57,75 Гц
/и i 1 2 3 5 4 \ \ \ V /
\ \i V Ш/ А А
1 — Истомное
2 — Мэх
2 —-10 дБ
4 — -20 дБ
5--30 дБ
10 20 30 JO Si 90 70 во 90 103 110 120 130 f40 150 190 170 190 100 203
Рис. 3. Амплитудно-частотные характеристики виброперемещения трубопровода:
1 — исходное, с подвеской из УДЭ при различных уровнях вибровозбуждения; 2 — максимальное вибровозбуждение; 3 — вибровозбуждение -10 дБ от максимального; 4 — вибровозбуждение -20 дБ от максимального; 5 — вибровозбуждение -30 дБ от максимального
О НЕОБХОДИМОСТИ И СПОСОБЕ СОЗДАНИЯ НАСОСНОГО ЭФФЕКТА В СМАЗОЧНОМ СЛОЕ АВТОНОМНОГО ОПОРНОГО ПОДШИПНИКА-НАСОСА
А. А. Хабаров, Н. И. Кокотков (ОАО «ПО «Севмаш», e-mail: ipko@sevmash.ru), А. Я. Альпин, докт. техн. наук, тел. 8184-569702 удк 621.822:629.5.03
В ОАО «ПО «Севмаш» в период с 2005 по 2012 г. проводились научно-исследовательские работы по созданию высокоскоростных подшипников с автономной смазкой, т. е. подшипников, при эксплуатации которых не требовалась циркуляционная смазка со сложными и пожароопасными системами. На рис. 1 показан испытательный стенд с установленными на нем автономными подшипниками. На переднем плане виден маслоохладитель автономного подшипника в варианте подшипника-насоса. На рис. 2 у этого стенда — коллектив работников ОАО «ПО «Севмаш» — участников указанных научно-исследовательских работ. Эти работы (кроме варианта подшипника-насоса) описаны в статьях [1—5], а также с ними связаны авторские свидетельства и патенты [6—10].
В этих работах и патентах указаны совершенно новые сущности смазочного слоя опорных и упорных автономных подшипников жид-
костного трения. Так, например, в статьях [1, 2] и патенте [10] описан смазочный слой автономного опорного подшипника, показанный на рис. 3, который на протяжении 360° его длины имеет различное функциональное назначение: несущий слой, слой с внутренней циркуляцией (на рис. не показан), вакуумный слой и насосный слой.
В данной статье показана необходимость и приводится способ создания насосного эффекта в смазочном слое автономного опорного подшипника, который может быть назван — «подшипник-насос».
Поскольку главной целью создания автономных подшипников является исключение необходимости циркуляционной смазки из-за ее сложности и пожароопасности, то одним из методов создания автономного подшипника является описанный в патенте [10, фиг. 7] способ использования части смазочного слоя в функции циркуляционного масляного насоса или (как там ука-
мической деформации цельнометаллических упругодемпфирующих элементов позволяют проанализировать изменение частот и амплитуд колебаний системы при изменении амплитуды возбуждения.
Литература
1. Пшеницын А. А. К оценке эффективности управления динамическими характеристиками трубопровода при проектировании//Ве-стник машиностроения. 2005. № 6.
2. Пшеницын А. А. К вопросу о самокомпенсации высокотемпературных трубопроводов при упругом закреплении//Вестник машиностроения. 2009. № 3.
3. Пшеницын А. А. Компьютерное моделирование и настройка динамических характеристик распределенных систем//Вестник машиностроения. 2013. № 5.
4. Бабицкий В. И., Крупенин В. Л. Колебания в сильно нелинейных системах: Нелинейности порогового типа. М.: Наука, 1985.
5. Зайцев А. Н, Лесняк А. Н, Пшеницын А. А. Исследование динамики нелинейных цельнометаллических амортизаторов//Проблемы машиностроения и автоматизации. 2012. № 4.
зано) «схема способа тепломассообмена жидкой смазкой в свободной части слоя опорного подшипника».
На рис. 3 изображена схема способа тепломассообмена жидкой смазкой в насосной части слоя опорного подшипника. Подшипник, в котором используется указанный способ, состоит из корпуса 1, выполняющего также функцию нижнего вкладыша, с картером 2 и крышкой 3. В крышке имеются входное 4 и выходное 5 отверстия для входа и выхода смазки, циркулирующей в насосной части 6 слоя (имеющей угол охвата 7), как показано стрелками. Вне подшипника расположен маслоохладитель 8, масляные полости которого соединены трубками с входным 4 и выходным 5 отверстиями в крышке подшипника.
В этом варианте способа насосная часть должна быть полностью заполнена смазкой. Это достигается тем, что смазка 9 из картера 2 через трубку 10 подается в слой низкого давления 11 (имеющую угол охвата 12) слоя. Во входном участке 13 насосной части 6 смазочного слоя при вращении вала 14 создается разрежение, а в сужающемся — давление. Благодаря этому перепаду давлений происходит прокачка смазки через маслоохладитель 8, охлаждаемый воздухом. Охлаждение может быть и водяным.
Напор, создаваемый в насосной части подшипника-насоса, как правило, всегда превосходит сопротивление маслоохладителя. Напри-
СУДОСТРОЕНИЕ 6-2014 СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНА
мер, при диаметре вала 180 мм и скорости вращения 3000 об./мин напор в насосной части слоя может достигать 3,2-104 Па.
Таким образом, во-первых, вместо отдельного циркуляционного масляного насоса подшипник сам выполняет его функцию, используя напорный эффект в насосной части смазочного слоя. Это отличие является существенным преимуществом перед подшипником с обычной системой циркуляционной смазки, так как исключаются циркуляционные масляные насосы (основной и резервный), потребляющие большую мощность и снижающие надежность системы. В предлагаемом способе не потребуются также масляные фильтры, масляные цистерны и другие элементы протяженной циркуляционной системы. Маслоохладитель для всех подшипников данного агрегата может быть общим.
Во-вторых, предлагаемый способ принципиально отличается от способа с циркуляционной смазкой, поскольку в подшипнике происходят новые процессы, улучшающие его работу. При обычной циркуляционной смазке нагретая в несущей части слоя 15 смазка, прокачиваемая через его выходную границу в ва-
Рис. 1
Испытательный стенд с установленными на нем автономными подшипниками
куумную и далее в насосную часть смазочного слоя, перемешивается со свежей циркуляционной смазкой и повышает ее температуру. В подшипнике-насосе нагретая в несущей части слоя смазка подается в масло-
охладитель и такого повышения температуры несущей части не происходит. Кроме того, в результате трения и вентиляции в насосной части слоя смазка дополнительно нагревается, т. е. в эту часть слоя она попадает еще более нагретая, чем подаваемая циркуляционной системой в подшипник. Экспериментально установлено, что при температуре смазки 40 °С, подаваемой при циркуляционной смазке в подшипник, в напорную часть слоя входит смазка с температурой 55—60 °С. Указанные обстоятельства существенно уменьшают несущую способность и быстроходность подшипников с циркуляционной смазкой.
При обычной циркуляционной смазке на трение и вентиляцию смазки в насосной части слоя из-за обратных потоков затрачивается даже большая мощность, чем на прокачку смазки в предлагаемом способе. В подшипнике насосе перепад давления, создаваемый в насосной части слоя, расходуется в основном на преодоление гидравлического сопротивления маслоохладителя.
И самое главное — в несущую часть смазочного слоя подшипника-насоса смазка входит с более низкой температурой, чем в подшипнике с обычной циркуляционной смазкой. Таким образом, оказывается возможным создание автономного опорно-упорного подшипника-насоса с несущей способностью и быстроходностью
Рис. 2. Работники ОАО «ПО «Севмаш» — участники научно-исследовательских работ
Рис. 3. Подшипник-насос и предусмотренная в нем схема способа тепломассообмена жидкой смазкой
СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
СУДОСТРОЕНИЕ 6'2014
более высокой, чем у подшипника с циркуляционной смазкой. При этом отсутствуют все элементы (кроме маслоохладителя) циркуляционной смазки: трубопроводные системы, цистерны, основные и запасные масляные, насосы, фильтры и системы автоматического управления.
Литература
1. Хабаров А. А., Альпин А. Я., Кокотков Н. И. О возможности исключения громоздких и пожароопасных судовых систем циркуляционной смазки подшипников жидкостного тре-ния//Судостроение. 2012. № 5.
2. Альпин А. Я., Воронцов Е. Ю., Кокотков Н. И., Хабаров А. А. Внутренняя циркуляция в смазочном слое — самый простой и эффективный способ маслоснабжения автономных подшипников жидкостного трения//
Судостроение. 2014. № 2.
3. Хабаров А. А., Москвичева В. В. Создание автономных подшипников жидкостного трения для магистральных насосных агрегатов//Сб. трудов Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России», МГТУ им. Н. Э. Баумана, М., 2012.
4. Хабаров А. А., Москвичева В. В., Носова Ю. В. Создание автономных подшипников и перспективы их применения для пропульсив-ных комплексов. Материалы Х молодежной научно-технической конференции «Взгляд в будущее», ОАО «ЦКБ МТ «Рубин». СПб, 2012.
5. Хабаров А. А., Воронцов Е. Ю., Кокот-ков Н. И. Создание новых конструкций автономных подшипников жидкостного тре-ния//Сб. трудов Седьмой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России», МГТУ им. Н. Э. Баумана, М., 2014.
6. Альпин А. Я. А. с. №4 69006. Упорная подушка. Государственный комитет Совета министров СССР по делам изобретений и откры тий, 1973.
7. Альпин А. Я. Пат. № 2002135. Способ образования гидродинамического слоя жидкой или газовой среды. Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам, 1991.
8. Альпин А. Я. Пат. № 2166136. Гидродинамический подшипник. Российское агентство по патентам и товарным знакам, 2001.
9. Альпин А. Я. Пат. № 2292493. Способ смазки опорно-упорного подшипника скольжения. Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, 2004.
10. Альпин А. Я., Альпин В. В.
Пат. № 2442033. Способ повышения несущей способности и быстроходности автономного опорно-упорного подшипника жидкостного трения. Федеральная служба по интеллектуальной собственности, 2009.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РАЗГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ СИЛЬФОННЫХ СДВИГО-ПОВОРОТНЫХ КОМПЕНСАТОРОВ СУДОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
А. Я. Розинов, докт. техн. наук (ОАО «ЦТСС»), П. С. Вакулов, канд. техн. наук
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.