Метод расчёта тепловыделения гибридных подшипников с консистентной смазкой

Авторы

Храмин Р. В.^*, Кикоть Н. В.^**, Лебедев М. В.^***, Буров М. Н.^****

Объединенная двигателестроителъная корпорация «Сатурн», проспект Ленина, 163, Рыбинск, Ярославская область, 152903, Россия

*e-mail: roman.khramin@ues-saturn.ru
**e-mail: nikolay.kikot@ues-saturn.ru
***e-mail: maksim.lebedev@uec-saturn.ru
****e-mail: maxim.burov@ues-saturn.ru

Аннотация

Перспективным направлением снижения массы и повышения надёжности малоразмерных двигателей является использование подшипников с консистентной смазкой, что позволит отказаться от масляной системы. Так как рабочая температура консистентной смазки, как правило, ниже традиционных авиационных масел, то требуется точная оценка теплового состояния подшипника. Отраслевые методы расчёта тепловыделения подшипников с консистентной смазкой отсутствуют, поэтому для обоснования работоспособности двигателя с подобными подшипниками требуется создание и верификация такого метода расчёта. В статье представлен метод расчёта тепловыделения в гибридных подшипниках с керамическими телами качения и консистентной смазкой. В качестве основного критериального уравнения использован метод Демидовича. Экспериментальные данные для верификации метода расчёта получены при испытаниях подшипника шарикового радиально-упорного типоразмера 126308. В результате анализа определены коэффициенты, описывающие экспериментальные данные с достаточной для инженерной методики точностью.

Ключевые слова

«гибридный» шарикоподшипник, керамические тела качения, температура, тепловой режим, числа подобия, потери мощности

Библиографический список

1. Арасланов А.М., Зайденштейн Г.И., Маливанов Н.Н. Тепловой режим подшипников ГТД // Вестник Самарского университета. Авиационно-космическая техника и технология. 2004. № 7 (15). С. 107 – 110.

2. Петров Н.И., Лаврентьев Ю.Л. Сравнение различных методов расчета тепловыделения в шариковых радиально-упорных подшипниках качения // Вестник Самарского университета. Авиационно-космическая техника и технология. 2018. Т. 17. № 2. С. 154 – 163.

3. Ножницкий Н.И., Петров Ю.А. Повышение надежности подшипников качения Новые технологические процессы и надёжность ГТД // Новые технологические процессы и надежность ГТД. Выпуск 9. Подшипники и уплотнения. Научно-технический сборник статей. – М.: ЦИАМ, 2013. С. 3 – 22.

4. Кикоть Н.В., Марчуков Е.Ю. Исследование и разработка метода анализа теплового состояния межроторных роликовых подшипников ГТД // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 4. С. 32 – 36.

5. Ермилов Ю.И., Равикович Ю.А., Клименко А.В., Холобцев Д.П. Разработка математической модели подшипника скольжения жидкостного трения, учитывающей теплообмен с окружающей средой // Труды МАИ. 2010. № 39. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=14806

6. Зубко А.И., Донцов С.Н. Исследование условий работоспособности и разработка диагностики керамических подшипников нового поколения // Труды МАИ. 2014. № 74. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=49296

7. Равикович Ю.А., Ермилов Ю.И., Холобцев Д.П., Ардатов К.В., Напалков А.А., Шах Д.И. Экспериментальное исследование работы подшипников скольжения с жидкостной смазкой в нештатных режимах // Труды МАИ. 2011. № 46. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=26119

8. Петров Н.И., Лаврентьев Ю.Л. Исследование работоспособности гибридных подшипников качения разных конструкций в ожидаемых условиях эксплуатации // Проблемы и перспективы развития двигателестроения. Сборник трудов. (Самара, 22-24 июня 2016). – Самара: Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва, 2016. С. 218 – 219.

9. Бирюков Р.В., Киселев Ю.В. Температурная диагностика роторных подшипников газотурбинных двигателей // Научный вестник МГТУ ГА. 2014. № 205. С. 55 – 61.

10. Fernandes C.M.C.G., Martins R.C., Seabra J.H.O. Friction torque of cylindrical roller thrust bearings lubricated with wind turbine gear oils // Tribology International, 2013, no. 59, pp. 121 – 128.

11. Fernandes C.M.C.G., Martins R.C., Seabra J.H.O. Friction torque of thrust ball bearings lubricated with wind turbine gear oils // Tribology International, 2013, no. 58, pp. 47 – 54.

12. Кирпичев М.В. Теория подобия. – М.: Изд-во АН СССР, 1953. – 94 с.

13. Коднир Д.С. Контактно-гидродинамическая теория смазки. – Куйбышев: Куйбышевское книжное изд-во, 1963. – 184 с.

14. Комиссар А.Г. Опоры качения в тяжелых режимах эксплуатации. Справочник. – М.: Машиностроение, 1987. – 384 с.

15. Сиротин Н.А. Конструкция и эксплуатация, повреждаемость и работоспособность газотурбинных двигателей. (Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок). – М.: РИА «ИМ-Информ», 2002. – 442 с.

16. Петров Н.И. Экспериментальные исследования по обеспечению оптимального теплового состояния межроторных подшипников // Новые технологические процессы и надёжность ГТД. Выпуск 9. Подшипники и уплотнения. Научно-технический сборник статей – М.: ЦИАМ, 2013. С. 76 – 84.

17. Аксёнов Н.К., Петров Н.И. Струков А.А. Исследование теплового состояния подшипников опор роторов перспективных авиационных двигателей // Новые технологические процессы и надёжность ГТД. Выпуск 9. Подшипники и уплотнения. Научно-технический сборник статей. – М.: ЦИАМ, 2013. С. 69 – 75.

18. Чичинадзе А.В. и др. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника). – М.: Машиностроение, 2001. – 664 с.

19. Черменский О.Н., Федотов Н.Н. Подшипники качения: справочник-каталог. – М.: Машиностроение, 2003. – 576 с.

20. Russian – German – English Dictionary on Bearings, SKF 2000, available at: https://en.langenscheidt.com/german-russian/

21. Беломытцев О.М. Об определении долговечности роликоподшипников в опорах ГТД, работающих в условиях натяга // Новые технологические процессы и надёжность ГТД. Выпуск 9. Подшипники и уплотнения. Научно-технический сборник статей – М.: ЦИАМ, 2013. С. 23 – 44.

22. Демидович В.М. Исследование теплового режима подшипников ГТД. — М.: Машиностроение. 1978. — 178 с.

Скачать статью