Динамики ротора турбокомпрессора на подшипниках скольжения с плавающими втулками
Диссертация
Цель диссертационной работы заключается в разработке математической модели, методики, эффективного алгоритма и программы расчета динамики связанной автоколебательной системы «ротор турбокомпрессора на подшипниках с плавающими втулками» и исследовании амплитуд колебаний ротора и нагруженности подшипников в широком диапазоне частот вращения для обоснования выбора конструктивных и режимных… Читать ещё >
Содержание
- 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ДИНАМИКИ РОТОРА ТУРБОКОМПРЕССОРА НА ПОДШИПНИКАХ СКОЛЬЖЕНИЯ С ПЛАВАЮЩИМИ ВТУЛКАМИ
- 1. 1. Экспериментальные исследования динамики роторов турбокомпрессоров на подшипниках скольжения
- 1. 2. Модели и методы, используемые при расчетах динамики роторов на подшипниках скольжения
- 1. 2. 1. Упруго-массовые модели ротора
- 1. 2. 2. Об учете свойств смазочного слоя при расчете динамики ротора
- 1. 3. Результаты аналитических и численных исследований динамики роторов турбокомпрессоров на подшипниках скольжения с плавающими втулками
- 1. 4. Формулировка целей и задач исследования
- 2. СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ ДВИЖЕНИЯ РОТОРА НА ПОДШИПНИКАХ С ПЛАВАЮЩИМИ ВТУЛКАМИ
- 2. 1. Предварительные замечания
- 2. 2. Дискретная модель ротора
- 2. 3. Уравнения движения модели ротора
- 2. 3. 1. Уравнения движения дисков
- 2. 3. 2. Уравнения движения цапф и втулок
- 2. 4. Уравнение Рейнольдса для давлений в смазочных слоях
- 2. 5. Порядок расчета реакций смазочного слоя
- 2. 5. 1. Определение моментов трения
- 2. 6. Выводы по второй главе
- 3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДИНАМИКИ РОТОРА НА ПОДШИПНИКАХ С ПЛАВАЮЩИМИ ВТУЛКАМИ
- 3. 1. Применение метода конечных элементов к решению уравнения Рейнольдса
- 3. 2. Разностная аппроксимация уравнения Рейнольдса
- 3. 2. 1. Адаптивный многосеточный алгоритм
- 3. 2. 2. Граничные условия для давлений при учете схем подачи смазки
- 3. 2. 3. Алгоритм теплового расчета
- 3. 2. 4. Расчет гидромеханических характеристик подшипников
- 3. 3. Приближенный численный метод расчета реакций смазочного слоя
- 3. 4. Сопоставление результатов расчета реакций смазочного слоя
- 3. 5. Двухэтапный алгоритм расчета динамики ротора
- 3. 6. Выводы по третьей главе
- 4. АНАЛИЗ ДИНАМИКИ РОТОРА НА ПОДШИПНИКАХ С ПЛАВАЮЩИМИ ВТУЛКАМИ
- 4. 1. Динамика уравновешенного ротора
- 4. 2. Оценка гидромеханических характеристик подшипников
Список литературы
- Алфутов, Н. А. Устойчивость движения и равновесия / Н. А. Алфутов, К. С. Колесников. -М.: Издательство МГТУ им. Баумана, 2003. 252 с.
- Андронов, А. А. Теория колебаний / А. А. Андронов, А. А. Витт, С. Э. Хайкин. -М.: Физматгиз, 1959. 915 с.
- Арушанян, О. Б. Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений на Фортране / О. Б. Арушанян, С. Ф. Залеткин. М.: Изд-во МГУ, 1990.-336 с.
- Байков, Б. П. Турбокомпрессоры для наддува дизелей. Справочное пособие / Б. П. Байков, В. Г. Бордуков, П. В. Иванов, Р. С. Дейч. Л.: «Машиностроение», 1975. -200 с.
- Бидерман, В. Л. Теория механических колебаний : учебник для вузов / В. Л. Бидерман. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2009.-414 с.
- Блехман, И. И. Синхронизация в природе и технике / И. И. Блехман. -М.: Наука, 1981.-351 с.
- Блехман, И. И. Синхронизация динамических систем / И. И. Блехман. — М. .-Наука, 1971.-894 с.
- Богданов, О. И. Расчет опор скольжения / О. И. Богданов, С. К. Дьяченко. -Киев: «Техника», 1966. — 242 с.
- Богодяж, И. П. Экспериментальные исследования виброустойчивости ротора турбокомпрессора ТКР-11 / В. П. Богодяж, Ю. В. Кривной, В. М. Цапкин // Техническая эксплуатация, надежность и совершенствование автомобилей. Челябинск, 1988. — С. 42−48.
- Бояршинова, А. К. Разработка метода гидродинамического и теплового расчета опор с плавающими невращающимися втулками : дис.. канд. техн. наук: 05.02.02: защищена 19.05.1993 / А. К. Бояршинова. Челябинск, 1993.-185 с.
- Брандт Расчеты многосеточным адаптивным методом в гидродинамике / Брандт // Ракетная техника и космонавтика. 1980. — № 10. — С. 18−25.
- Букер Динамически нагруженные радиальные подшипники скольжения: новый метод решения / Букер // Тр. америк. о-ва инженеров-механиков. Теоретические основы инженерных расчетов. 1965. — № 3. — С. 1−12.
- Букер Динамически нагруженные радиальные подшипники: максимальное давление в смазочной пленке / Букер // Труды американского общества инженеров механиков. Проблемы трения и смазки. — 1969. — № 3. — С. 180−190.
- Букер Динамически нагруженные радиальные подшипники скольжения. Численное приложение метода подвижности / Букер // Тр. америк о-ва инженеров механиков. Проблемы трения и смазки. — 1971. — № 1. — С. 161—169.
- Бургвиц, А. Г. Устойчивость движения валов в подшипниках жидкостного трения / А. Г. Бургвиц, Г. А. Завьялов. М.: Машиностроение, 1964. — 148 с.
- Вержбицкий, В. М. Численные методы (математический анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения): Учеб. пособие для вузов / В. М. Вержбицкий. 2-е изд., испр. — М.: ООО «Издательский дом «Оникс 21 век», 2005.-400 с.
- Ветров, М. К. Разработка метода расчета параметров, характеризующих на-груженность подшипников многоопорных коленчатых валов поршневых машин : дис. канд. техн. наук: 05.02.02 / М. К. Ветров. Челябинск, 1984. -201 с.
- Вибрации в технике: Справочник в 6 т. / под ред. Ф. М. Диментберга и К. С. Колесникова. -М.: Машиностроение, 1980. — Т. 3. 544 с.
- Выгодский, М. Я. Справочник по высшей математике / М. Я. Выгодский. -M.: АСТ: Астрель, 2006. 991 с.
- Гаврилов, К. В. Применение алгоритма сохранения массы при расчете гидромеханических характеристик и оптимизации параметров сложнонагру-женных подшипников скольжения : дис.. канд. техн. наук: 05.02.02 / К. В. Гаврилов. — Челябинск, 2006. 150 с.
- Гантмахер, Ф. Р. Лекции по аналитической механике / Ф. Р. Гантмахер. -М.: Физматлит, 2005. 264 с.
- Генка Аналитические аппроксимации параметров решения задачи о динамически нагруженном радиальном подшипнике скольжения / Генка // Тр. америк. о-ва инженеров-механиков. Проблемы трения и смазки. 1984. — № 4.-С. 1−9.
- Генка Динамически нагруженные радиальные подшипники скольжения. Расчет методом конечных элементов / Генка // Тр. америк. о-ва инженеров механиков. Проблемы трения и смазки. 1984. — № 4. — С. 10−21.
- Генкин, М. Д. Виброакустическая диагностика машин и механизмов / М. Д. Генкин, А. Г. Соколова. М.: Машиностроение, 1987. — 282 с.
- Главачек, И. Решение вариационных неравенств в механике / И. Главачек, Я. Гаслингер, И. Нечас, Я. Ловишек. М.: Мир, 1986. — 270 с.
- Гловински, Р. Численное исследование вариационных неравенств / Р. Гловински, Ж.-Л. Лионе, Р. Тремольер. -М.: Мир, 1979. 574 с.
- Данчин, И. А. Влияние отклонения формы опорных поверхностей гидроста-тодинамических подшипников на динамические характеристики роторных систем: дис. канд. техн. наук: 01.02.06 / И. А. Данчин. — Орел, 2007. 161 с.
- Задорожная, Е. А. Динамика двухопорного асимметричного ротора на подшипниках с плавающими втулками / Е. А. Задорожная, Н. А. Хозенюк,
- A. С. Фишер, П. А. Тараненко // Актуальные проблемы трибологии: сб. тр. между нар. науч.-техн. конф. Самара, 2007. — Т. 3. — С. 160−161.
- Задорожная, Е. А. Результаты расчета динамики ротора турбокомпрессора ТКР-8,5С / Е. А. Задорожная, Н. А. Хозенюк, П. А. Тараненко // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2006. — Вып. 8, № 11 (66). — С. 69−77.
- Иванов, Д. Ю. Вибрационное диагностирование турбокомпрессоров ТКР-8,5С / Д. Ю. Иванов // Актуальные проблемы теории и практики соврем. двигателестроения: тр. междунар. науч.-техн. конф. Челябинск, 2006.-С. 267−273.
- Ильин, В. П. Численные методы решения задач электрофизики /
- B. П. Ильин. -М.: Наука, 1985. 334 с.
- Кельзон, А. С. Динамика роторов в упругих опорах / А. С. Келъзон, Ю. П. Циманский, В. И. Яковлев. М.: Наука, 1982. 280 с.
- Керк Переходные процессы в системах ротор-подшипники / Керк, Гантер // Тр. америк. о-ва инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. 1974. — № 2. — С. 306−319.
- Кирк Применение теории короткого подшипника при исследовании динамики роторов. Часть I. Теория / Кирк, Гантер // Тр. америк. о-ва инженеров-механиков. Проблемы трения и смазки. 1976. — № 1. — С. 46−57.
- Кирк Применение теории короткого подшипника при исследовании динамики роторов. Часть II. Результаты расчета вынужденных колебаний подшипников / Кирк, Гантер // Там же. С. 142−153.
- Клименко, И. К. Некоторые способы построения дискретных динамических моделей континуальных систем / И. К. Клименко, О. К. Слива // Динамика и прочность машин. 1969. — № 10. — С. 75−79.
- Коженков, А. А. Методика численного моделирования «ротор-подшипники скольжения» турбокомпрессора / А. А. Коженков, Р. С. Дейч // Двигателе-строение. 1996. -№ 3−4. — С. 39—41.
- Комаров, М. В. Динамика роторов на упругодемпферных опорах жидкостного трения : автореф. дис.. канд. техн. наук: 01.02.06 / М. В. Комаров. -Орел: Типография ОрелГТУ, 2005. 24 с.
- Коровчинский, М. В. Теоретические основы работы подшипников скольжения / М. В. Коровчинский. М.: Машгиз, 1959. — 403 с.
- Костюк, А. Г. Динамика и прочность турбомашин : Учебник для вузов / А. Г. Костюк. М.: Издательство МЭИ, 2000. — 480 с.
- Крылов, В. И. Вычислительные методы. Том I / В. И. Крылов, В. В. Бобков, П. И. Монастырский. М.: «Наука», 1976.-304 с.
- Крылов, В. И. Приближенное вычисление интегралов / В. И. Крылов. М.: Наука, 1967.-500 с.
- Курин, Л. М. Разработка алгоритмического и программного обеспечения линейного анализа изгибных колебаний роторов турбомашин с учетом перекосов шеек в подшипниках скольжения : дис.. канд. техн. наук: 05.02.02 / Л. М. Курин. Казань 1998. — 216 с.
- Куцаев, С. Н. Теория смазки подшипника ограниченной длины при центробежной нагрузке / С. Н. Куцаев // Труды второй Всесоюзной Конференции по трению и износу в машинах АН СССР. 1947. — С. 17−24.
- Ланда, П. С. Автоколебания в системах с конечным числом степеней свободы / П. С. Ланда. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. — 360 С.
- Ли Динамика ротора на подшипниках с плавающей втулкой / Ли // Тр. америк. о-ва инженеров-механиков. Проблемы трения и смазки. — 1982. № 4. -С. 34−42.
- Ли Статические и динамические характеристики радиальных подшипников с плавающей втулкой / Ли, Роде // Тр. америк. о-ва инженеров-механиков. Проблемы трения и смазки. 1981. — № 3. — С. 64−73.
- Луканенко, В. Г. Динамика роторов на упругодемпферных опорах и разработка средств повышения вибробезопасности машин : автореф. дис.. д-ра техн. наук: 01.02.06 / В. Г. Луканенко. Самара: Изд-во СГАУ, 2002. — 31 с.
- Лунд Расчет и экспериментальное исследование влияния неуравновешенности на движение гибкого ротора / Лунд, Оркат // Тр. америк. о-ва инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. 1967. — № 4.-С. 211−224.
- Меркин, Д. Р. Введение в теорию устойчивости движения / Д. Р. Меркин. -Спб.: Лань, 2003. 304 с.
- Михальченко, Г. В. Динамика ротора в упруго-вязких опорах : автореф. дис.. канд. техн. наук: 01.02.06 / Г. В. Михальченко. — Саратов, 2002. 18 с.
- Моргулис, Ю. Б. Исследование теплового состояния узла подшипника турбокомпрессора / Ю. Б. Моргулис, Г. М. Поветкин / Тракторы и сельхозмашины. 1972. — № 6. — С. 12−14.
- Нагайцева, Н. А. Математическое моделирование нестационарных процессов в гидродинамических подшипниках скольжения : дис,. канд. физ-мат наук: 05.13.18 / Н. А. Нагайцева. Красноярск, 2006. — 145 с.
- Некрасов, А. Л. Расчетный анализ нелинейных колебаний роторов турбо-машин в подшипниках скольжения : автореф. дис.. канд. техн. наук: 05.04.12 / А. Л. Некрасов. М.: Типография МЭИ, 1998. — 20 с.
- Нельсон Исследование системы ротор-подшипники методом конечных элементов / Нельсон, Мак-Во // Тр. америк. о-ва инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. 1976. — № 2. — С. 223−231.
- Оркат Статические и динамические характеристики радиального подшипника с плавающей втулкой / Оркат, Нг // Тр. америк. о-ва инженеров-механиков. Проблемы трения и смазки. 1968. — № 4. — С. 255−267.
- Орлов, П. И Основы конструирования / П. И. Орлов. М.: «Машиностроение», 1988. — Кн. 2. — 544 с.
- Панченко, А. И. Несущая способность и динамические коэффициенты многослойных подшипников жидкостного трения : автореф. дис.. канд. техн. наук: 01.02.06 / А. И. Панченко. Орел: Типография ОрелГТУ, 2008. — 28 с.
- Пасынкова, И. А. Динамика прецессионного движения неуравновешенного ротора / И. А. Пасынкова: автореф. дис.. д-ра техн. наук: 01.02.01 / И. А. Пасынкова. Санкт-Петербург, 2007. — 32 с.
- Пинегин, С. В. Опоры с газовой смазкой в турбомашинах ограниченной мощности / С. В. Пинегин, Г. А. Поспелов, Ю. В. Пешти. М.: «Наука», 1977.-149 с.
- Позняк, Э. Л. Нелинейные колебания роторов на подшипниках скольжения / Э. Л. Позняк // Динамика гибких роторов. М.: «Наука», 1972. — С. 3−26
- Прокопьев, В. Н. Прикладная теория и методы расчета гидродинамических сложнонагруженных опор скольжения : дис.. д-ра. техн. наук: 01.02.06 / В. Н. Прокопьев. Челябинск, 1985. — 455 с.
- Пугачев, А. О. Динамика переходных режимов работы роторов на радиальных подшипниках скольжения : дис.. канд. техн. наук: 01.02.06 / А. О. Пугачев. Орел, 2004. — 175 с.
- Рабецкая, О. И. Улучшение рабочих характеристик радиальных подшипников скольжения : автореф. дис.. канд. техн. наук: 05.02.02 / О. И. Рабецкая. Красноярск: ИПК Сибирского фед. ун-та, 2008. — 21 с.
- Рабинович, М. И. Введение в теорию колебаний и волн / М. И. Рабинович, Д. И. Трубецков. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. — 560 с.
- Рождественский, Ю. В. Прикладная теория и методы расчета гидродинамических сложнонагруженных опор скольжения : дис.. д-ра техн. наук: 01.02.06 / Ю. В. Рождественский. Челябинск, 1999. — 347 с.
- Рул Модель турбороторной системы с распределенными параметрами в конечных элементах / Рул, Букер // Тр. америк. о-ва инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. — 1972. № 1. — С. 135—142.
- Савельев, Г. М. Опыт доводки и производства турбокомпрессоров автомобильных дизелей / Г. М. Савельев, Б. Ф. Лямцев, Э. В. Аболтин. М. — 1986. -94 с.
- Самарский, А. А. Введение в численные методы : Учеб. Пособие для вузов /
- A. А. Самарский. -М.: Наука, 1982. 271 с.
- Сегерлинд, Л. Применение метода конечных элементов / Л. Сегерлинд. -М.: Мир, 1979.-392 с.
- Сергеев, С. И. Демпфирование механических колебаний / С. И. Сергеев. — М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит-ры, 1959. 408 с.
- Сергеев, С. И. Динамика криогенных турбомашин с подшипниками скольжения / С. И. Сергеев. М.: Машиностроение, 1973. — 392 с.
- Симеон, А. Э. Турбонаддув высокооборотных дизелей / А. Э. Симеон,
- B. Н. Каминский, Ю. Б. Моргулис. -М.: Машиностроение, 1976.-288 с.
- Слива, О. К. Анализ вибраций корпуса турбокомпрессора ТКР-8,5С при его стендовых испытаниях / О. К. Слива, Д. Ю. Иванов, П. А. Тараненко // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2008. — Выпуск 12, № 23 (123).-С. 70−76.
- Слива, О. К. Метод сосредоточенных параметров и его применение в исследование колебаний рабочих лопаток турбомашин : дис.. канд. техн. наук / О. К. Слива. Харьков, 1967. — 218 с.
- Танака Характеристики устойчивости подшипников с плавающей втулкой / Танака, Хори // Тр. америк. о-ва инженеров-механиков. Проблемы трения и смазки. 1972. — № 3. — С. 55−67.
- Темис, М. Ю. Математическое моделирование упругогидродинамического контакта в подшипниках скольжения при нелинейных колебаниях роторов : дис. канд. техн. наук: 01.02.04 /М. Ю. Темис. -М. 2006. 208 с.
- Тондл, А. Автоколебания механических систем / А. Тондл. -М.: Издательство «Мир», 1979. 430 с.
- Турчак, JI. И. Основы численных методов : Учеб. пособие / JT. И. Турчак, П. В. Плотников. М.: Физматлит, 2003. — 304 с.
- Уорнер Статические и динамические свойства частичных подшипников скольжения / Уорнер // Тр. америк. о-ва инженеров-механиков. Техническая механика. 1963. — № 2. — С. 142−153.
- Федоренко, Р. П. Релаксационный метод решения разностных эллиптических уравнений / Р. П. Федоренко // Журнал высшей математики и математической физики. 1961. — Том 1. — № 5. — С. 922−927.
- Федоров, Д. И. Моделирование и программа расчета подшипников жидкостного трения : автореф. дис.. канд. техн. наук: 05.13.18 / Д. И. Федоров. — Брянск, 2009. 19 с.
- Фишер, А. С. Моделирование многослойных подшипников скольжения при разработке турбокомпрессоров с пониженным уровнем вибраций : автореф. дис.. канд. техн. наук: 05.02.02 / А. С. Фишер. Челябинск: Издательский Центр ЮУрГУ, 2010. — 19 с.
- Ханин, Н. С. Автомобильные двигатели с турбонаддувом / Н. С. Ханин, Э. В. Аболтин, Б. Ф. Лямцев. М.: «Машиностроение», 1991. — 336 с.
- Ханин, Н. С. Проблемы и перспективы наддува двигателей / Н. С. Ханин // Автомобильная промышленность. 1982. — № 9. — С. 6−10.
- Хронин, Д. В. Теория и расчет колебаний в двигателях летательных аппаратов / Д. В. Хронин. -М.: «Машиностроение», 1970. 412 с.
- Шен Исследование динамики гибкого ротора. Часть I. Теория / Шен // Труды американского общества инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. 1972. — № 2. — С. 33−43.
- Ширман, А. Р. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования / А. Р. Ширман, А. Б. Соловьев.-М.: 1996.-276 с.
- Яворский, Б. М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов / Б. М. Яворский, А. А. Детлаф, А. К. Лебедев. — М.: ООО «Издательство Оникс»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2006. — 1056 с.
- Boyaci, A. Analytical bifurcation analysis of a rotor supported by floating ring bearings / A. Boyaci, H. Hetzler, W. Seemann, C. Proppe, J. Wauer // Nonlinear Dynamics. September, 2009. — Vol. 57, № 4. — P. 497−507.
- Chen, W. J. Introduction to Dynamics of Rotor-bearing Systems / W. J. Chen, E. J. Gunter. Trafford Publishing, 2007. — 482 p.
- Childs, D. Turbomachineiy rotordynamics: phenomena, modeling, and analysis / Dara Childs, Dara W. Childs. John Wiley & Sons, Inc., 1993. — 476 p.
- Gash, R. Rotordynamik / R. Gasch, R. Nordmann, H. Pfutzner. Germany: Springer, 2007. — 705 p.
- Gunter, E. J. Dynamic analysis of a turbocharger in floating bushing bearings / E. J. Gunter, W. J. Chen // The International Symposium on Stability Control of Rotating Machinery, 19−23 September 2005, Cleveland, Ohio.
- Hill H. C. Slipper Bearings and Vibration Control in Small Gas Turbines / Trans. ASME, Vol. 80, 1958, PP. 1756−1764.
- Holt, C. Test Response and Nonlinear Analysis of a Turbocharger Supported on Floating Ring Bearings / C. Holt, L. San Andres // Journal of Vibration and Acoustics April, 2005. — Volume 127, Issue 2. — P. 107−115.
- Iwaki Fuminori Relation between Rotational Speed of Floating Bush Bearings and Rotor Vibration of a Turbocharger with Floating Bush Bearings / Iwaki Fuminori // Marine Engineering. Japan, 2006. -Vol. 41. — P. 130−137.
- Muszynska, A. Rotordynamics / A. Muszynska. CRC Press, 2005. — 1075 p.
- Nonlinear Transient Analysis of Multi-Mass Flexible Rotors, Vol. I Theory: Prepared Under NASA Grant: Department of Mechanical and Aerospace Engineering University of Virginia / E. J Gunter, R. G. Kirk. — Charlottesville, Virginia, 1972. — 236 p.
- Rao, J. S. Rotor dynamics / J. S. Rao. India, 2004. — 435 p.
- Schweizer, B. Dynamics and stability of turbocharger rotors / B. Schweizer // Archive of Applied Mechanics. April, 2009. — Vol. 79, № 4. — p. 287−299.
- Schweizer, B. Nonlinear oscillations of automotive turbocharger turbines / B. Schweizer, M. Sievert // Journal of Sound and Vibration. 10 April, 2009. -Vol. 321, Issues 3−5, P. 955−975.
- Ying, Guangchi Turbocharger rotor dynamics with foundation excitation/ Guangchi Ying, Guang Meng, Jianping Jing // Archive of Applied Mechanics. -2009. Volume 79, Number 4. — P. 287−299.