Расчет опорных подшипников с самоустанавливающимися подушками высокоскоростных турбомашин

В работе показано, что течение масла в смазочном слое подушек малогабаритных высокоскоростных опорных подшипников является ламинарным и существенно неизотермичным. Температурные режимы работы нагруженных подушек значительно отличаются от ненагруженных. Поэтому существующие методики расчета, разработанные в предложении изотермичности течения смазки, в этих случаях дают завышенные значения несущей способности, причем погрешность расчета возрастает с ростом относительного эксцентриситета, т. е. нагруженности подшипника. Кроме того, по этим методикам невозможно определить максимальную температуру смазочного слоя подшипника, которая является одним из ограничивающих параметр ров высокоскоростных опор.
В данной работе излагается методика расчета реверсивных и нереверсивных опорных подшипников, учитывающая изменение вязкости и плотности смазки от температуры и неравенство температурного режима работы подушек подшипника. При этом сделано допущение о незначительности отвода тепла за счет теплопроводности поперек смазочного слоя по сравнению с конвективным. Следовательно, температуру по толщине смазочного слоя можно считать постоянной. С учетом этих допущений система уравнений для определения характеристик 1-й подушки (рис. 1) может быть записана' в виде Н=Н1Нрг9 Р — радиальная нагрузка; с, р и х — теплоемкость, плотность и вязкость смазки; I — температура смазочного слоя; со — частота вращения шипа;  — радиус шипа; В, % — ширина и длина подушки подшипника; Н — величина зазора; 0К — угол охвата подушки; Хх и рх — вязкость и плотность смазки при температуре на входе в смазочный слой; Нр1 — характерная толщина- смазочного слоя. Остальные обозначения приведены на рис. 1. 1
Заметим, что уравнение (2) получено в предположении малости осевого градиента температуры по сравнению с угловым, т. е., что хорошо подтверждается экспериментами.
Зависимости вязкости и плотности смазки от температуры выбраны аналогично работе [5], а форма смазочного слоя описывается выражением, где б1=е1/'ф, б! — угол наклона подушки относительно поверхности вала; 'ф=/1р^/Я0к; т= 1—Лр0/6— коэффициент предварительного нагружения (поджатия) подушки; 6=#к—# — радиальный зазор в подшипнике; Як — радиус расточки подушки; Но — установочный радиальный зазор в подшипнике (при т=О, Лр0=6); А,ц=2Ц/В; е =е/Нр0 — относительный эксцентриситет; ф — угол расположения точки опоры.
Выражения (3) и (4) получены в предположении равенства нулю угла эксцентриситета 0е, что подтверждено экспериментами.
Решение приведенной системы уравнений, а также определение интегральных характеристик подушек—коэффициентов несущей способности Р1=Р1Нърг1\х1<йРв&1 В, потерь мощности на трение в смазочном слое Л30кВ, расхода смазки по граням подушки координаты точки приложения равнодействующей силы поля давлений 0р, максимальной температуры  минимальной толщины смазочного слоя Но=Н0/Нр1 — проведено числен - но методом конечных разностей аналогично. В результате расчетов получены характеристики для одиночной подушки (таблица) в зависимости от параметра х», где р — температурный коэффициент вязкости смазки.
Анализ полученных результатов показывает, что:
1. Коэффициент несущей способности Р% реверсивной подушки (0р=О,5) при х~*0» т* е* ПРИ малом изменении вязкости смазки, весьма мал и возникает лишь из-за изменения плотности смазки в зависимости от температуры.
2. Коэффициент потерь мощности N1 практически не зависит от 0р и X, а зависит лишь от параметрах.
3. Коэффициент^ максимальной температуры /щах слабо зависит от 0р и не зависит от относительной длины подушки X.
4. Значение безразмерной минимальной толщины смазочного слоя Но зависит как от параметра так и от 0р, но не зависит от к.
5. Имеется значение параметра %, при котором коэффициент несущей способности Р% максимален: для реверсивных подушек это значение Ю, а для 0р= =0,55 х=4. Следовательно, температура смазочного слоя реверсивных подушек всегда выше, чем нереверсивных.