Разработка методов и средств повышения прочности, работоспособности и долговечности тяжелонагруженных опор скольжения роторов энергетических установок
Разработка методов проектирования и технологии изготовления опор скольжения повышенной прочности, работоспособности и долговечности. Внедрение разработанных новых конструкций опор скольжения на отечественных и зарубежных энергетических установках.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | автореферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 13.02.2018 |
Размер файла | 1,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Разработка методов и средств повышения прочности, работоспособности и долговечности тяжелонагруженных опор скольжения роторов энергетических установок
Байбородов Юрий Иванович
Специальность 01.02.06 - динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры
Самара 2008
Работа выполнена при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва»
Официальные оппоненты: доктор технических наук,
профессор Белоусов
Анатолий Иванович
доктор технических наук,
профессор Громаковский
Дмитрий Григорьевич
доктор технических наук, профессор Кулаков
Геннадий Алексеевич
Ведущая организация: Филиал ОАО «ГидроОГК» - «Жигулевская ГЭС».
Защита состоится 31 октября 2008 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.215.02 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва» по адресу: 443068, г. Самара, Московское шоссе, 34, ауд. 209.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва».
Автореферат разослан 5 сентября 2008 г.
Ученый секретарь
доктор технических наук, профессор Скуратов Д.Л.
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы.
Анализ развития машиностроения показывает, что одной из главных тенденций при проек-тировании и создании машин является всё возрастающая единичная мощность агрегатов.
В то же время неизбежным следствием указанной тенденции является рост габаритов машин, скоростей вращения роторов, увеличение статических и динамических нагрузок на опоры осей и валов. В результате в ряде случаев прочность, работоспособность и долговечность машин стала определяться прочностью, работоспособностью и долговечностью опор роторов.
Указанные факторы играют особо важную роль в энергетических установках гидравлических и тепловых электростанций, где единичная мощность энергоблоков достигает 600-800 МВт. В таких машинах применяются опоры скольжения, основным материалом для изготовления которых является баббит. Однако, как показывает опыт, баббитовые опоры скольжения обеспечивают требуемую прочность, работоспособность и долговечность лишь до определенных пределов статических и динамических удельных нагрузок, температур и скоростей скольжения. Кроме того, баббитовые опоры скольжения не обладают вибродемпфирующими свойствами и не компенсируют перекосы валов и осей.
Аварийные остановки гидроагрегатов приводили к снижению мобильности ГЭС, являющихся самым эффективным регулятором загрузки крупных кольцевых энергосистем нашей страны. Они наносили ущерб, связанный с недовыработкой электроэнергии и внеплановым простоем в ремонте повредившихся опор скольжения.
Повышение прочности, работоспособности и долговечности опор скольжения стало одной из актуальнейших крупных проблем в гидро- и теплоэнергетике в последние 25-30 лет.
Вполне естественно, что для решения возникшей проблемы требовалось провести глубокие и всесторонние теоретические и экспериментальные исследования, позволяющие обеспечить не только прочность, работоспособность и долговечность и улучшенные технические характеристики машин и оборудования, но и увеличить эффективность работы системы «человек - машина», что имеет большое социальное значение.
Цель и задачи исследований.
Целью диссертации является повышение прочности, работоспособности и долговечности тяжелонагруженных опор скольжения роторов энергетических установок. Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
1. Анализ существующего состояния вопроса и существующих методов и средств обеспечения прочности, работоспособности и долговечности опор скольжения.
2. Разработка моделей работы опор скольжения и выполнение исследований динамической напряженности опор скольжения различных конструкций, работающих при пусках и остановках роторов под нагрузкой и в установившемся режиме работы энергетических установок.
3. Разработка методов проектирования и технологии изготовления опор скольжения повышенной прочности, работоспособности и долговечности.
4. Разработка и изготовление опытных экземпляров новых тяжелонагруженных радиальных и осевых опор скольжения роторов энергетических установок и их экспериментальные исследования.
5. Внедрение разработанных новых конструкций опор скольжения на отечественных и зарубежных энергетических установках.
Методы исследований.
Теоретический с использованием гидродинамической теории смазки (включая методы контактно-гидродинамической модели работы упругодеформирующихся трущихся поверхностей, разделенных слоем смазки), теории упругости, прочности.
Экспериментальный, осуществляющийся на стендах лаборатории и на промышленных объектах путем натурных испытаний.
Научная новизна работы
1. Разработаны модели, учитывающие влияние упругих деформаций поверхностей трения в радиальных и осевых опорах скольжения, на несущую способность смазочного слоя, форму зазора и распределения в нём гидродинамических давлений.
2. На основании созданных моделей разработан метод проектирования упругодеформирующихся опор скольжения повышенной прочности, работоспособности и долговечности за счет обеспечения оптимального распределения гидродинамических давлений между поверхностями трения.
3. Созданы принципиально новые конструкции композитных радиальных и осевых эластичных металлопластмассовых (ЭМП) опор скольжения, обладающих высокой прочностью, работоспособностью и долговечностью.
4. Разработан метод определения координат центра гидродинамических давлений (МОКЦД) в окружном и радиальном направлении в самоустанавливающихся ЭМП сегментах с учетом податливости покрытия, позволяющий проектировать и устанавливать ЭМП сегменты в подпятниках гидроагрегатов с оптимальным окружным и радиальным эксцентриситетом, обеспечивающим наибольшую грузоподъемность, прочность и долговечность ЭМП сегментов за счет исключения их перекоса относительно зеркала пяты в радиальной плоскости и создания формы зазора в окружном и радиальном направлении, обеспечивающей наибольшую несущую способность смазочного слоя и грузоподъемность опор скольжения. Научно-технический приоритет способа установки подтвержден патентом РФ № 2262013 от 10.10.2005 г.
5. Теоретически и экспериментально определены рациональные режимы торможения роторов вертикальных энергетических установок ГЭС, обеспечивающие работу ЭМП опор скольжения без повреждения при смазке маслом «Турбинное-30» при удельной нагрузке до 6,5 МПа, снижающие износ тормозных колодок в 16-30 раз.
6. Разработана новая технология изготовления ЭМП опор скольжения с наперед заданными физико-механическими характеристиками, обеспечивающими высокую прочность, работоспособность и долговечность опор скольжения.
7. Теоретически и экспериментально доказано, по критериям: режим трения, температура, пусковая работоспособность и долговечность, - что величина допустимой удельной нагрузки на ЭМП сегменты подпятников гидроагрегатов составляет 10,6 МПа, а долговечность не менее 20 лет, что подтверждено актами внедрения на Братской ГЭС, и это достижение дает возможность создавать гидроагрегаты нового поколения с единичной мощностью 1000 МВт и нагрузкой на подпятник 60-70 МН.
8. Теоретически и экспериментально доказана возможность создания крупногабаритных радиальных ЭМП опор скольжения, смазываемых водой вместо масла при удельной нагрузке 3,5 МПа и скорости скольжения 62,8 м/с и обеспечивающих высокую прочность, работоспособность и долговечность при установившемся режиме работы ротора, а также при выбеге без торможения.
Практическая значимость.
Практическая значимость проведенных в диссертационной работе исследований заключается в следующем:
1. Созданные новые ЭМП опоры скольжения, по сравнению с традиционно применяющимися баббитовыми, позволили увеличить прочность более, чем в два раза, пусковую работоспособность - в тысячи раз, долговечность - в 3-5 раз, что подтверждено актами внедрения.
2. Разработанный метод определения координат центра гидродинамических давлений (МОКЦГД) позволяет проектировать и устанавливать ЭМП сегменты в подпятниках гидроагрегатов с окружным и радиальным эксцентриситетами, обеспечивающими максимальную прочность и долговечность за счет исключения перекоса ЭМП сегментов относительно зеркала пяты в радиальной плоскости и создания формы зазора в окружном и радиальном направлении, обеспечивающей наибольшую несущую способность смазочного слоя и грузоподъемность сегментов, что подтверждено актами о результатах испытаний, технической справкой Жигулевской ГЭС, а научно-технический приоритет разработанного метода подтвержден патентом РФ № 2262013 от 10.10.2005 г.
3. Разработанные методы расчета и технология изготовления обеспечивают повышение прочности, работоспособности и долговечности опор скольжения путем создания новых конструкций ЭМП скольжения с наперед заданными физико-механическими характеристиками и новой макрогеометрией, обеспечивающими высокую удельную нагрузку (до 10,6 МПа), что позволит создавать гидроагрегаты нового поколения с единичной мощностью один 1000 МВт и нагрузкой на подпятник (60-70) МН, а научно-технический приоритет новых конструкций ЭМП опор скольжения и технологии их изготовления подтверждены авторскими свидетельствами на изобретения СССР, патентами РФ и патентами зарубежных стран.
4. Достигнута высокая прочность, работоспособность и долговечность подпятников и высокая мобильность отечественных ГЭС путем применения в них новых ЭМП опор скольжения, что подтверждено актами внедрения.
5. Обеспечена возможность создания прочных, работоспособных и долговечных радиальных ЭМП опор скольжения, работающих при смазке водой, на удельную нагрузку до 3,5 МПа, что открыло реальную перспективу модернизации существующих турбогенераторов и создания турбогенераторов нового поколения для тепловых электростанций, актуальность которой подтверждена Программой РАО «ЕЭС России» ОНТП 0.04. «Новая техника и технологии в теплоэнергетике», пункт 01.02.01 «Разработка подшипников паровых турбин на водяной смазке в течение 2000-2005 гг.».
6. Разработаны научно-технические предложения, которые легли в основу концепции «Увеличение генерирующей мощности крупных ГЭС», рассмотренной 30.10.2007 г. на заседании секции НТС ОАО «ГидроОГК» по гидротурбинному и гидромеха-ническому оборудованию.
Реализация работы на практике.
Созданные методы и средства повышения прочности, работоспособности, и долговечности опор скольжения энергетических установок гидравлических и тепловых электростанций позволили решить широкий круг задач по обеспечению прочности, работоспособности и долговечности подпятников гидроагрегатов, ГЭС. Также созданные методы и средства обеспечили резкое увеличение прочности, работоспособности и долговечности радиальных и осевых опор скольжения роторов энергетических установок тепловых электростанций. В том числе:
1. Методы проектирования и расчета упругодеформирующихся радиальных опор скольжения приняты и включены в библиотеку конструктора в справочник «Проектирование деталей из пластмасс»/ М.: Машиностроение. - 1969. - С 167-171.
2. Созданные новые ЭМП опоры скольжения, превосходящие по своим характеристикам отечественные и зарубежные аналоги, установлены и надежно работают без ограничений и без замечаний на всех гидроэлектростанциях бывшего СССР, в том числе на самых крупных ГЭС: Саяно-Шушенской имени П.С. Непорожнего, Красноярской, Братской, Усть-Илимской, Волжской ГЭС им. В.И. Ленина (ныне Жигулевской ГЭС), Саратовской, Волжской, Чебоксарской и других, что подтверждено актами внедрения и отзывами самих ГЭС, приведенными в Приложениях к диссертации.
3. Впервые в практике отечественного и зарубежного машиностроения на основе разработанной нами принципиально новой технологии по приказу МИНЭНЕРГО СССР № 211а от 29.09.1981 г. при нашем научном руководстве и личном участии на Чебоксарском опытно-экспериментальном заводе «ЭНЕРГОЗАПЧАСТЬ» создано промышленное производство разработанных нами новых композитных радиальных и осевых ЭМП опор скольжения, превосходящих по своим характеристикам отечественные и зарубежные аналоги. Данное производство работает и в настоящее время, оно поставило ЭМП опоры скольжения на все гидростанции бывшего СССР, многие тепловые электростанции, а также в 35 зарубежных стран на все континенты планеты, что внесло значительный вклад в развитие энергетики и экономики нашей страны и возвысило престиж отечественной науки и техники на международном уровне.
4. Разработанный МОКЦГД в окружном и радиальном направлении в самоустанавливающихся ЭМП сегментах использован для реконструкции и восстановления прочности, работоспособности, надежности и долговечности аварийно поврежденного подпятника гидроагрегата № 3 Жигулевской ГЭС и подпятников четырех гидроагрегатов ГЭС-2 «Каскада Кубанских ГЭС» - филиалов ОАО «ГидроОГК».
5. Разработанный МОКЦГД в окружном и радиальном направлении использован при определении нового режима торможения вертикальных гидроагрегатов ГЭС: Жигулевской и Саяно-Шушенской, причем пять гидроагрегатов Жигулевской ГЭС уже переведены на новый режим торможения, обеспечивший улучшение экологии, увеличение КПД, снижение затрат на чистку поверхностей статора, ротора и охладителей, на приобретение новых тормозных колодок за счет резкого, в 16 - 30 раз, уменьшения износа тормозных колодок.
6. Разработанные и изготовленные ЭМП опоры скольжения установлены и надежно работают без ремонта и без замечаний более 7 лет в осевом подшипнике турбины ст. № 1 Безымянской ТЭЦ ОАО «ВоТГК», что подтверждено актом внедрения, приведенном в Приложениях к диссертации.
7. Разработанные и изготовленные крупногабаритные радиальные ЭМП опоры скольжения установлены и надежно работают более 15 лет на тягодутьевых механизмах Сургутской ГРЭС-2 и Нижневартовской ГРЭС
8. Разработанные и изготовленные осевые ЭМП опоры скольжения установлены и надежно работают более 15 лет на 16 циркуляционных насосах Сургутской ГРЭС-2.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы изложены в монографии «Эластогидродинамический расчет деталей машин». - М.: Машиностроение, 1988, докладывались и обсуждались на 21 Всесоюзных и Российских конференциях, на международном научно-техническом симпозиуме «Гидродинамическая теория смазки - 120 лет» (г. Орёл, Орловский Государственный технический университет, 2006), на международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» (г. Самара, Самарский Государственный аэрокосмический университет, 2006), на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трибологии» (г. Самара, Самарский государственный технический университет, 2007).
Результаты диссертационной работы вошли в качестве личного вклада соискателя, как руководителя работы и непосредственного исполнителя, в коллективную работу «Разработка конструкций, освоение производства тяжелонагруженных эластичных металлопластмассовых опор скольжения и широкое их внедрение на гидроагрегатах крупнейших гидроэлектростанций страны», удостоенную Государственной премии СССР в области науки и техники, прошли всестороннюю апробацию.
Частично результаты диссертационной работы включены во Всесоюзный справочник: Альшиц И.Я., Анисимов Н.Ф., Благов Б.Н. «Проектирование деталей из пластмасс». - М.: Машиностроение, 1970. - С 44 - 49, и также прошли всестороннюю всесоюзную апробацию.
Частично результаты диссертационной работы вошли в качестве личного вклада диссертанта в материалы экспонатов, представленных на трех Выставках Достижений
Народного Хозяйства СССР, где прошли всестороннюю апробацию, а диссертант был удостоен золотой, серебряной и бронзовой медалей ВДНХ СССР.
Частично результаты диссертационной работы вошли в качестве личного вклада диссертанта в материалы экспонатов на международной выставке «Энергетика - 2000» в г. Москве, на Российской Национальной Выставке в Китайской Народной Республике, Пекин (2006 г.) и 13-й Международной специализированной выставке «Энергетика» в г. Самаре (2007 г.), где также прошли всестороннюю апробацию.
Частично результаты диссертационной работы представлены в докладе «Эластоэффект в подшипниках скольжения гидроагрегатов ГЭС» на Третьем Всероссийском совещании гидро-энергетиков (Жигулевск, 2005), где также прошли всестороннюю апробацию.
Частично результаты диссертационной работы вошли в качестве личного вклада диссертанта и представлены в двух статьях в центральном Всероссийском журнале «Трение и смазка в машинах и механизмах».- М.: «Машиностроение-1».- 2008.-№5 и № 8, а также в трех статьях в сборнике трудов Самарского государственного аэрокосмического университета «Вестник СГАУ». - Самара. - 2006, 2007. - Т. 1, Т. 2, где также прошли всестороннюю апробацию, а также в двух статьях в журнале «Известия Самарского научного центра Российской Академии Наук. - Самара. -Т. 3, № 3, - 2007 г., где также прошли апробацию.
Публикации
По теме диссертации опубликованы:
- 1 монография;
- 13 статей в центральных рецензируемых журналах, а также в журналах, определенных Высшей Аттестационной Комиссией в 2008 г.;
- 37 работ в других изданиях;
- 13 авторских свидетельств на изобретения СССР;
- 8 патентов РФ;
- 6 патентов за рубежом.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 9 глав и 42 Приложений (отдельный том на 164 страницах). Работа изложена на 227 страницах машинописного текста, содержит 136 рисунков, 20 таблиц. Библиография включает 88 наименований.
Основное содержание работы
прочность работоспособность опора ротор
Во введении обоснована актуальность и сформулирована цель исследования.
В Главе 1 («Обзор состояния вопроса») выполнен анализ работ, посвященных проектированию радиальных (опорных) и осевых (упорных) подшипников скольжения. Рассмотрены работы: Ратнера С.Б., Коднира Д.С., Лойтянского Л.Г., Слёзкина И.А., Коровчинского М.Т., Альшица М.В., Анисимова Н.Ф., Благова Б.Н., Кестельмана Н.Я., Кестельмана Г.Н., Семенова А.П., Хрущева М.М., Берковича К.С., Платонова В.Ф., Крагельского И.В., Алисина В.В., Александрова А.Е., Сойфера А.М., Дьячкова А.К., Терещенко А.В., Н.Типея, Р.Н. Константинеску, Ал.Ника, Чернавского С.А., Паргина Д.П., Орлова П.И., Домбровского В.В., Чичинадзе А.В.
На основе анализа теоретических работ и опыта эксплуатации гидроагрегатов ГЭС и турбогенераторов тепловых электростанций сделан вывод о том, что авторам не удалось приблизиться к радикальному решению проблемы создания прочных работоспособных и долговечных подшипников скольжения для мощных гидрогенераторов крупных гидро-электростанций и, тем более, решить проблему применения воды для смазки подшипников скольжения в мощных турбогенераторах тепловых электростанций.
В Главе 2 («Исследование упругодеформирующихся неметаллических подшипников скольжения жидкостного трения») приведены физическая и математическая модели эластогидродинамического эффекта в упругодеформирующихся подшипниках скольжения, рисунок 1, математическая формулировка контактно-гидродинамической задачи, приближенное решение контактно-гидродинамической задачи для цилиндрических круговых поверхностей с малой разницей радиусов кривизны и созданные инженерные методы расчета подшипников скольжения. Приведены результаты экспериментальных исследований упругодеформирующихся неметаллических и ЭМП подшипников скольжения, рисунок 1.
Решение контактно-гидродинамической проблемы в самой общей ее постановке заключается в совместном решении трех взаимозависимых задач:
1. Гидродинамической - для протекающего через зазор смазочного вещества.
2. Контактной - для трущихся поверхностей.
3. Тепловой - для смазочного вещества и трущихся поверхностей.
При решении задачи было принято, что трущиеся поверхности изготовлены из изотропного материала и разделены сплошным слоем изотропной вязкой несжимаемой жидкости. Были рассмотрены динамические уравнения движения вязкой жидкости.
Для упругодеформирующихся подшипников скольжения, представляющих собой упругий слой, лежащий на жестком основании, которое имеет цилиндрическую форму, величина деформации определяется соотношением
(1)
а толщина смазочного слоя определяется соотношением
(2)
Опираясь на решение Ф.П. Снеговского, который в 1969 г. доказал отсутствие торцевых утечек в тяжелонагруженных металлических подшипниках скольжения, и учитывая, что в упругодеформирующихся неметаллических подшипниках скольжения поверхности трения значительно деформированы, вполне обоснованно принять, что торцевые утечки смазки в осевом направлении практически ничтожны. Это позволяет упростить уравнения гидродинамической теории смазки, которые принимают вид
, (3)
. (4)
При выполнении решения приняты следующие допущения.
1. Рассматривается плоская гидродинамическая задача и случай плоской деформации при отсутствии сжимаемости смазки.
2. Режим движения принимается установившимся. Предполагается, что отсутствует сближение трущихся поверхностей (Uy = 0).
3. Основное решение находится для изотермической задачи, причем расчет производится по среднеинтегральной температуре смазочного слоя, т.е. по среднеинтегральной вязкости. Как известно, под среднеинтегральной вязкостью понимают такую вязкость смазки, которая, будучи постоянной в области трения, обеспечивает те же гидродинамические характеристики, что и в действительности, когда температура в области трения переменная.
4. Предполагается, что жидкость обладает ньютоновскими свойствами и ее вязкость не зависит от давления.
В связи с тем, что в подшипниках скольжения одна из поверхностей неподвижна, система уравнений гидродинамической теории смазки имеет вид
(5)
(6)
где - вязкость масла; U - скорость скольжения; h0 - толщина смазочного слоя при максимальном давлении; h - текущее значение толщины смазочного слоя; с - удельная теплоемкость масла; - плотность масла; х - текущая линейная координата; 0хL; L - полная длина сечения.
Из рассмотрения формы зазора в упругодеформирующемся подшипнике скольжения, рисунок 1, толщина смазочного слоя определяется соотношением
, (7)
где hm1 - минимальное расстояние между окружностями, измеренное по линии центров; r, R - радиус цапфы и вкладыша до деформации; - относительный зазор подшипника
скольжения; U - окружная скорость цапфы; е - величина абсолютного эксцентриситета во вкладыше; - угол (отсчитывается от линии центров цапфы и вкладыша в сторону обратную вращению); б1, б2 - углы, соответствующие концу и началу области трения; (б) - величина деформации; г - угол между двумя радиусами-векторами, проведенными из центра цапфы к центру вкладыша на одну точку поверхности трения; hвн = - h1 - «внедрение» цапфы во вкладыш; hвн max = - hm1 - величина максимального «внедрения» цапфы во вкладыш.
С целью получения общего решения для широкого диапазона рабочих параметров численные решения задачи производились в безразмерной форме.
Связь размерных и безразмерных параметров определяется в следующем виде:
x = rб , (8)
с0 = Bс, (9)
x = B1z, (10)
h = h0H. (11)
После подстановки значений размерных параметров, выраженных через безразмерные, в уравнение (5) получено
(12)
Используя гипотезу Винклера-Циммермана, получено выражение для прогиба поверхности трения в произвольном сечении
(13)
где А - коэффициент пропорциональности.
Тогда после перехода к безразмерным параметрам было получено уравнение для безразмерной толщины смазочного слоя в произвольном сечении с учетом деформации упругого вкладыша подшипника скольжения
. (14)
С учетом найденного значения безразмерной толщины смазочного слоя уравнение (12) приняло вид
(15)
Это уравнение решалось на ЭВМ методом Рунге-Кутта. При значении n = 0 получено решение для постоянной вязкости масла.
Гидродинамическая грузоподъемность подшипника определяется как сумма проекций гидродинамических давлений на линию центров S10 и на перпендикуляр к ней S20, как это видно из рисунка 1.
(16)
(17)
Составляющие S10 и S20 выраженные в безразмерной форме имеют вид
, (18)
(19)
Рисунок 1 - Схема работы упругодеформирующегося подшипника скольжения и определение результирующей гидродинамической грузоподъемности
Тогда безразмерная грузоподъемность определяется по формуле
(20)
Вектор грузоподъемности направлен под углом 2 + к месту обрыва смазочного слоя
(21)
Погонная гидродинамическая грузоподъемность подшипника скольжения в размерной форме определяется по формуле
(22)
Полная грузоподъемность подшипника определяется в виде
(23)
где L- длина подшипника.
Было проведено большое количество численных расчетов на ЭВМ для широкого диапазона изменения коэффициентов С и С1. На основании этих расчетов были построены номограммы для расчета гидродинамической грузоподъемности, температуры смазочного слоя и толщины смазочного слоя.
В дальнейшем для удобства анализа номограмма для расчета минимальной толщины смазочного слоя была преобразована в формулу, имеющую вид
, (24)
где - толщина упругодеформирующегося вкладыша подшипника скольжения; E - модуль упругости; L - длина подшипника, P1 - полная нагрузка на подшипник, 0 - вязкость масла; U - скорость скольжения; r - радиус вала; - относительный зазор.
Примем для упругодеформирующегося и баббитового вкладышей hmin э = hmin б.
Из (24) следует при прочих равных условиях
P1э' = P1б(Eб /Еэ)0,4. (25)
Так как Еб Еэ то Р1э Р1б и имеет место увеличение грузоподъемности упругоде-формирующегося вкладыша по сравнению с жестким баббитовым вкладышем. Это увеличение грузоподъемности мы определяем термином «эластоэффект» в радиальных подшипниках.
Для проверки точности разработанных методов расчета было проведено экспериментальное исследование неметаллических подшипников скольжения жидкостного трения в широком диапазоне рабочих параметров:
1. Нагрузки, действующей на подшипник.
2. Толщины и формы смазочного слоя внутри подшипника, в нагруженной зоне.
3. Температуры смазки на входе и на поверхности трения подшипника, измеряемой методом пленочных термопар.
4. Гидродинамических давлений, возникающих в смазочном слое.
5. Момента (коэффициента) трения в подшипнике.
6. Скоростей скольжения (оборотов вала).
Результаты экспериментов представлены на рисунках 2, 3, 4, 5.
Рисунок 2 - Осциллограммы формы зазора в капроновом подшипнике
Рисунок 3 - Форма зазора, теоретическая и экспериментальная толщина смазочного слоя в упругодеформирующемся капроновом подшипнике скольжения
Рисунок 4 - Распределение температуры по дуге окружности в зависимости от удельной нагрузки
Рисунок 5 - Распределение гидродинамических давлений в неметаллическом подшипнике скольжения
В результате экспериментального исследования было установлено следующее.
1. Работоспособность и грузоподъемность упругодеформирующихся опор скольжения существенным образом зависит от модуля упругости материала, из которого изготовлены подшипники скольжения.
2. Проектирование упругодеформирующихся подшипников скольжения необходимо выполнять с учетом эластоэффекта.
3. Полученные методы контактно-гидродинамического расчета упругодеформирующихся подшипников обладают достаточной для инженерных методов точностью и позволяют осуществлять проектирование подшипников с учетом эластоэффекта (см. список публикаций, пп. 1-5).
В Главе 3 («Разработка новой конструкции эластичного металлопластмассового подшипника скольжения») отражена разработка новой конструкции ЭМП подшипников скольжения на базе контактно-гидродинамической теории смазки. На рисунке 6 представлена принципиальная конструкция ЭМП подшипника скольжения «закрытого» и «открытого» типа.
Рисунок 6 - Структура эластичного металлопластмассового подшипника скольжения
Исследование физико-механических свойств ЭМП опор скольжения показало, что за счет указанных выше факторов можно получать опоры скольжения, различающиеся между собой по модулю упругости в десятки и сотни раз. Это дает возможность создавать работоспособные и долговечные тяжелонагруженные опоры скольжения для роторов энергетических установок.
В Главе 4, п.п. 1, 4, 8, 9, 15-18, 20, 22, 27, 52 («Разработка конструкций эластичных металлопластмассовых опор скольжения для подпятников гидроагрегатов действующих ГЭС») дано обоснование применения ЭМП опор скольжения в подпятниках гидроагрегатов при наличии волнистости зеркала диска пяты, изложено исследование работоспособности и износостойкости ЭМП сегментов подпятника на насосе откачки Волжской ГЭС имени В.И. Ленина [37], описана выполненная конструкторская разработка ЭМП опор скольжения для подпятников гидроагрегатов Волжской ГЭС имени В.И. Ленина, приведено аналитическое обоснование влияния эластоэффекта на работоспособность и макрогеометрию сегментов подпятников гидроагрегатов, приведены результаты выполненных натурных испытаний ЭМП сегментов в подпятниках насосов откачки Волжской ГЭС им. В.И. Ленина и первых натурных испытаний опытных крупногабаритных ЭМП сегментов в подпятнике гидроагрегата № 9 Волжской ГЭС им. В.И. Ленина. Кроме того, приведены результаты проведенных натурных испытаний тяжелонагруженных ЭМП сегментов в подпятнике гидроагрегата № 8 Волжской ГЭС им. В.И. Ленина при удельной нагрузке 10,15 МПа.
На основании анализа эксплуатации, характера и последовательности дефектов, имевших место в баббитовых опорах скольжения Волжской ГЭС имени В.И. Ленина, проведенного Лауреатом Государственной Премии СССР в области науки и техники Александровым А.Е., было сделано следующее заключение, что основной причиной ненадежной работы подпятников гидроагрегатов являются:
1) недопустимо высокая неровность (волнистость) зеркальной поверхности диска, достигающая величины 0,35-0,40 мм в зоне наружных сегментов и 0,15-0,20 мм - в зоне внутренних сегментов;
2) биение пяты в подпятнике, вызывающее дополнительную динамическую нагрузку на сегменты;
3) неравномерное распределение нагрузки по сегментам ряда;
4) относительно высокие нагрузки на сегменты в период пуска агрегата.
Качественная картина деформаций и напряжений при волнистости зеркала диска пяты для баббитового и ЭМП сегмента показана на рисунках 7 и 8.
На основании проведенных исследований были сделаны следующие выводы:
1. ЭМП сегменты подпятников насосов откачки обладают высокой работоспособностью и износостойкостью в условиях частых пусков при удельной нагрузке в период пуска 1,47 МПа.
2. Эластичные сегменты обеспечивают устойчивый режим жидкостного трения при удельной нагрузке 5,39 МПа и скорости скольжения 11,55 м/с при смазке турбинным маслом.
3. Средний износ поверхности трения после наработки 2472 часов и выполнения 3112 пусков имеет величину 8,8-14,4 мкм.
Рисунок 7 - Картина деформаций и напряжений в баббитовом сегменте
Рисунок 8 - Картина деформаций и напряжений в сегменте с ЭМП покрытием
4. Интенсивность износа после приработки (выполнения 1140 пусков) значительно снижается.
5. Нестабильность геометрии эластичных сегментов в пределах 20-40 мкм не приводит к повреждениям и выходу из строя, т.е. практически не сказывается на работоспособности и надежности подпятника.
6. Качество фторопластовой поверхности трения после выполнения 3112 пусков и наработки 2472 часов практически не ухудшилось.
7. Механическая прочность новой конструкции отвечает требованиям эксплуатации. Нарушения структуры эластичного вкладыша из материала «МР», а также паяного соединения не обнаружено.
8. Нарушения механического соединения фторопластового поверхностного антифрикционного слоя со спрессованными проволочными спиралями не обнаружено.
9. ЭМП опоры скольжения могут применяться в гидроагрегатах Волжской ГЭС им. В.И. Ленина и других машинах, работающих в условиях частых пусков и остановок под нагрузкой.
В подразделах 3.3 и 4.4 диссертации было доказано, что для получения оптимальных конструкций упругодеформирующихся опор скольжения необходимо учитывать влияние эластоэффекта на их гидродинамические характеристики, начальную (исходную) макрогеометрию и координату центра гидродинамических давлений.
Если в период пуска агрегата при наличии волнистости зеркала пяты податливость выполняет положительную роль и приводит к снижению контактных напряжений, как показано на рисунках 8 и 9, то в период установившегося движения эта же податливость может привести к отрицательному и нежелательному явлению - снижению гидродинамической грузоподъемности опоры скольжения за счет существенного изменения формы зазора.
Качественный анализ показал, что при начальной геометрии поверхности трения сегмента, выполненной в форме плоскости, на входном участке сегмента в результате деформации образуется расширяющиеся зазор, как видно на рисунке 9.
В соответствии с общеизвестными положениями гидродинамической теории смазки при расширяющемся зазоре не могут возникать гидродинамические давления, следовательно,
Рисунок 9 - Схема проявления эластоэффекта в ЭМП сегменте подпятника с традиционной макрогеометрией поверхности трения
Рисунок 10 - Схема новой, оптимальной макрогеометрии ЭМП сегмента подпятников
Выполненный нами анализ показал, что для устранения отрицательного влияния податливости на гидродинамическую несущую способность в эластичных сегментах подпятников необходимо изменить начальную макрогеометрию сегментов. Это стало возможным за счёт выполнения макрогеометрии ЭМП сегмента в форме выпуклой кривой, форма которой близка к асимметричной параболе, как это показано пунктирной линией на рисунке 10. Причём амплитуда этой кривой относительно плоскости, проходящей через набегающую и сбегающую кромки, показанной штрих-пунктирной линией, определяется величиной упругих деформаций, при которых форма зазора будет представлять сужающийся, возможно нелинейный клин на всей длине сегмента, как это показано на рисунке 10 сплошной линией.
Таким образом, определение начальной макрогеометрии ЭМП сегментов требует знания величин деформаций в каждой из рассматриваемых точек относительно базовой плоскости, показанной на рисунке 10 штрих-пунктирной линией. Иными словами, требовалось решить гидродинамическую задачу с учётом местных деформаций ЭМП сегмента по всей зоне трения.
Сущность решения состояла в определении суммарной несущей способности эластичного сегмента и сравнении её с несущей способностью жёсткого баббитового сегмента. Для решения контактно-гидродинамической задачи была применена общепринятая схема анализа грузоподъёмности плоских самоустанавливающихся сегментов. При этом
; ; ХЭ; 0Э
Тогда, с учетом деформаций ЭМП сегмента, которые показаны на рисунке10, для общего случая формулировки и решения контактно-гидродинамической задачи основные уравнения были получены в следующей форме:
(26)
( 27)
где - вязкость смазки; и - толщины смазочного слоя на сбегающей и набегающей кромках сегмента; hхБ, hхЭ - толщина смазочного слоя в произвольном сечении для баббитового и эластичного сегментов; h0Б, h0Э - толщина смазочного слоя для баббитового и эластичного сегментов в сечении экстремума давлений; - местное давление; хэ- деформация ЭМП покрытия в произвольном сечении; 0Э- деформация ЭМП покрытия в сечении экстремума давления; - скорость скольжения; - теплоёмкость масла; - плотность смазочной среды.
В этом случае местное гидродинамическое давление определяется соотношением
(28)
Или
(29)
Погонная нагрузка определится соотношением
(30)
Решение полученной системы уравнений представляет собой сложную задачу, поскольку величина деформаций ЭМП покрытия является функцией гидродинамических давлений, а сами местные давления определяются формой зазора, т.е. деформациями ЭМП покрытия, являющимися функцией гидродинамических давлений.
Вместе с тем, уже на первом этапе разработки и изготовления опытных ЭМП сегментов для мощного гидроагрегата Волжской ГЭС им. В.И. Ленина было важно иметь сопоставление классического решения гидродинамической задачи для жёстких самоустанавливающихся сегментов с новым решением, учитывающим деформации ЭМП покрытия, ведущие к изменению формы зазора и, следовательно, к изменению несущей способности ЭМП сегментов. Для оценки изменения несущей способности эластичных металлопластмассовых сегментов был проведен анализ в общей математической форме. Сущность этой оценки заключается в следующем.
Для жесткого, баббитового сегмента деформации покрытия равны нулю. При этом в выражении (29) второй интеграл равен нулю, а знаменатель подынтегральной функции первого интеграла равен единице.
Для эластичного сегмента второй интеграл есть величина отрицательная, так как 0Э , а первый интеграл меньше первого интеграла для жесткого баббитового сегмента, так как у него знаменатель подынтегральной функции больше единицы. Таким образом, местные гидродинамические давления в одноименных сечениях для ЭМП сегмента будут меньше соответствующих местных гидродинамических давлений для баббитового сегмента. При этом согласно (30) погонная нагрузка для ЭМП сегмента будет меньше погонной нагрузки для жесткого баббитового сегмента.
Проведенный анализ в общей математической форме без выполнения численных расчетов показал, что податливость ЭМП сегментов при отсутствии степени свободы ротора в осевом направлении приводит к снижению местных гидродинамических давлений (29).
В связи с тем, что в гидроагрегатах ротор обладает степенью свободы в осевом направлении, произойдет уменьшение толщины смазочного слоя до такого значения, что возрастающие местные гидродинамические давления восстановят грузоподъемность в прежнем значении, которое будем считать предельным для баббитового сегмента. ЭМП сегмент будет работать в режиме гидродинамического трения.
Дальнейшее увеличение осевой нагрузки приведет к дальнейшему уменьшению толщины смазочного слоя. Однако благодаря прекрасным противозадирным свойствам фторопласта надежная работоспособность ЭМП сегментов сохранится. Таким образом, мы можем говорить об увеличении грузоподъемности ЭМП сегментов по сравнению с жесткими, баббитовыми сегментами.
Ранее мы показали, что также имеет место увеличение грузоподъемности радиальных ЭМП подшипников скольжения по сравнению с жесткими баббитовыми. Это свойство увеличения грузоподъемности мы и определяем как эластоэффект.
Податливость определяет также начальную макрогеометрию поверхности трения в окружном направлении при проектировании ЭМП сегментов для подпятников гидроагрегатов.
Это решение является наиболее точным среди опубликованных в технической литературе, поскольку ни в одной из указанных работ не учитывается влияние эластоэффекта на распределение гидродинамических давлений в окружном и радиальном направлении.
Таким образом, была создана научная, теоретическая, конструкторско-технологическая и экспериментальная база для проектирования ЭМП сегментов подпятников гидроагрегатов и других машин.
Теоретически начальная макрогеометрия поверхности трения ЭМП сегмента должна быть в форме кривой линии, выпуклая часть которой направлена в сторону зеркала пяты, т.е. быть зеркально отражённой эпюре возникающих деформаций. Однако выполнение такой геометрии на столь крупных сегментах в то время технологически не было освоено.
В связи с этим мы приняли решение апроксимировать эпюру отражённых деформаций тремя плоскими участками и произвести расчет эпюры гидродинамических давлений на основании общих уравнений гидродинамической теории смазки. С учётом выполненных расчетов уравнение для погонной нагрузки будет иметь вид
. (31)
С достаточной точностью можно предположить, что обрыв смазочного слоя происходит в зоне выходного наклонного участка III при толщине смазочного слоя hIII=h0. По найденному h0 определим параметры интегрирования на третьем участке
(32)
С учётом найденных h0 и пределов интегрирования уравнения (31) находим погонную нагрузку P0 и далее полную несущую способность сегмента
. (33)
-- коэффициент, учитывающий конечность ширины сегмента:
(34)
где Lp- длина сегмента; B - ширина сегмента.
Координата центра давления Хц определяется соотношением
(35)
Величина деформаций ЭМП покрытия определялась в предположении гипотезы Винклера-Циммермана о пропорциональности деформаций действующим нагрузкам:
(36)
где p - гидродинамическое давление в рассматриваемом сечении, МПа; - толщина ЭМП покрытия, м; E- приведённый модуль упругости; m- коэффициент Пуассона.
Безусловно, это было первым приближением решения контактно-гидродинамической задачи для плоских поверхностей и требовалось более точное обобщённое решение. Но это более точное решение требовало дополнительного времени. В крайне острой ситуации, связанной с неудовлетворительной работоспособностью подпятников на гидроагрегатах крупнейших ГЭС (Волжской имени В.И.Ленина, Саратовской, Волгоградской, Плявиньской, Братской, Красноярской и других ГЭС СССР), обнадёживающие теоретические приближенные решения и положительные результаты натурных испытаний ЭМП сегментов на насосе откачке ВоГЭС им. В.И.Ленина позволили нам и руководству ВоГЭС принять смелое по тем временам решение об изготовлении ЭМП сегментов для натурных испытаний в подпятнике гидроагрегата № 9.
Рисунок 11 - Расчетные эпюры гидродинамических давлений и форма зазора в ЭМП сегменте наружного ряда с новой геометрией и учетом деформаций для подпятника гидроагрегата ст. №9 ВоГЭС имени В.И. Ленина
На рисунке 11 показаны расчетные эпюры гидродинамических давлений и расчётные формы зазоров в наружном сегменте с новой макрогеометрией.
Изготовленные в соответствии с расчетной макрогеометрией ЭМП сегменты были установлены на гидроагрегат № 9 Волжской ГЭС им. В.И. Ленина, где были проведены всеобъемлющие натурные испытания. Результаты этих натурных испытаний приведены в подразделе 4.4.5 диссертации. Проведенные испытания и опыт безремонтной эксплуатации эластичных металлопластмассовых опор скольжения в подпятнике гидроагрегата № 9 Волжской ГЭС имени В. И. Ленина показали, что применение новых конструкций позволило:
1. Восстановить и обеспечить длительную высокую работоспособность и надежность подпятника гидроагрегата № 9.
2. Снять все ограничения по пускам и режимам работы агрегата в условиях, когда баббитовые серийные сегменты становится полностью неработоспособными (сплошной грубый задир и подплавление поверхности трения после выполнения двух-трёх пусков агрегата).
3. Увеличить маневренность гидроагрегата в 40 и более раз. (Эластичные металлопластмассовые опоры скольжения не ограничивают время выстоя агрегата перед последующим пуском, предусмотренного инструкцией по эксплуатации гидроагрегатов).
4. Исключить лавинный процесс повреждения сегментов.
5. Исключить повреждение зеркала диска пяты.
6. Уменьшить потери на трение при пусках в 2,5-3 раза.
7. Уменьшить потери на трение в установившемся режиме работы агрегата.
8. Исключить трудоемкую ручную операцию - шабровку поверхностей трения.
9. Сократить время простоя агрегата в ремонте.
10. Исключить подъем ротора на гидроцилиндрах с последующим его опусканием на подпятник перед пуском агрегата после того, как агрегат не работал более 100 часов.
11. Обеспечить проворот ротора краном во время ремонтов без подъема ротора на гидроцилиндрах и без смазки поверхностей трения органическим жиром (говяжьим салом).
Результаты проведенных исследований показали, что новые эластичные опоры скольжения весьма эффективны в подпятниках гидроагрегатов при удельной нагрузке 5,5 МПа. Аналогичные испытания ЭМП опор скольжения при удельных нагрузках 6,0 МПа были проведены на Саратовской ГЭС, Братской, Усть-Илимской, Плявиньской и Саяно-Шушенской ГЭС. Более того, в дальнейшем нами были проведены натурные испытания в супернагруженных ЭМП сегментах в подпятниках гидроагрегата № 8 Волжской ГЭС им. В.И. Ленина при удельной нагрузке 10,16 МПа и на гидроагрегате № 12 Братской ГЭС при нагрузке 10,6 МПа.
На рисунках 12, 13, 14, 15, 16, 17 приведены определенные в процессе натурных испытаний рабочие параметры супернагруженных сегментов, включающие в себя распределение температур и гидродинамических давлений по поверхности трения испытуемых сегментов и найденную расчетно-экспериментальным путем форму зазора в среднем окружном сечении и радиальном сечении ЭМП сегментов, что показано на рисунках 18 и 19.
Рисунок 12 - Распределение температуры в среднем окружном сечении ЭМП сегмента № 17 наружного ряда гидроагрегата А-8 ВоГЭС им. В.И. Ленина (р = 10,15 МПа)
Рисунок 13 - Распределение температуры в среднем окружном сечении ЭМП сегмента № 17 внутреннего ряда гидроагрегата А-8 ВоГЭС им. В.И. Ленина (р = 10,15 МПа)
Рисунок 14 - Распределение температуры в радиальном сечении наружного ряда гидроагрегата А-8 ВоГЭС им. В.И. Ленина (р = 10,15 МПа)
Рисунок 15 - Распределение температуры в радиальном сечении внутреннего ряда гидроагрегата А-8 ВоГЭС им. В.И. Ленина (р = 10,15 Па)
Рисунок 16 - Распределение гидродинамического давления в окружном направлении по среднему радиусу ЭМП сегмента № 15 наружного ряда гидроагрегата А-8 ВоГЭС им. В.И. Ленина
Эксцентриситет 11,6 %; удельное давление 10,15 МПа; мощность 115 МВт; АМКБ - исходный профиль; АМ К Б - профиль упругого слоя после нагружения; А - входная кромка сегмента; Б - выходная кромка сегмента; 1 - диск пяты; 2 - фторопластовое покрытие; 3 - упругий материал МР; 4 - стальное основание сегмента
Рисунок 17 - Распределение гидродинамического давления в радиальном сечении сегмента № 15 наружного ряда гидроагрегата А-8 ВоГЭС им. В.И. Ленина
Рисунок 18 - Форма зазора в среднем окружном сечении наружного ЭМП сегмента гидроагрегата А-8 ВоГЭС имени В.И. Ленина (р = 10,15 МПа)
1 - диск пяты; 2 - фторопластовое покрытие; 3 - упругий материал МР; 4 - стальное основание сегмента. Эксцентриситет 11,6 %; удельное давление 10,15 МПа; мощность 115 МВт;
Рисунок 19 - Форма зазора в радиальном сечении наружного ЭМП сегмента гидроагрегата А-8 ВоГЭС имени В.И. Ленина (р = 10,15 МПа).
На всех режимах работы гидроагрегата, включая холодные и горячие пуски, а также выбеги ротора без торможения, эластичные сегменты работали надежно более 25 лет.
Проведенные испытания открыли реальную перспективу для проектирования и создания гидроагрегатов нового поколения с единичной мощностью 1 млн. кВт и осевым усилием на подпятник 6000-7000 тс, что подтверждено актами о внедрении.
Дальнейшие численные решения контактногидродинамической задачи были выполнены к.т.н. Ю.И. Байбородовым, к.т.н. В.А.Садыковым, к.т.н. М.И. Курушиным, к.т.н. А.И. Данильченко, к.т.н. А.В. Терещенко, к.т.н. Е.П. Жильниковым, к.т.н. Дьяченко, к.т.н. В.Н. Васиным, к.т.н. А.Н. Тихоновым, к.т.н. В.П. Тукмаковым, к.т.н. М..Я. Савкой, к.т.н. Ю.А. Инциным и другими, подтвердившими справедливость выводов, сделанных в выполненном анализе в общей математической форме уравнения (29).
Следует особо отметить, что теоретическое решение по определению радиальной координаты центра гидродинамических давлений ЭМП сегментов имеет научно-технический приоритет, защищенный патентом РФ № 2262013 от 02.02.2004 г., и подтверждено натурными испытаниями на гидроагрегатах Жигулевской ГЭС, Саяно-Шушенской ГЭС и ГЭС-2 «Каскада Кубанских ГЭС» филиалов ОАО «ГидроОГК», что подтверждено актами о результатах испытаний и технической справкой.
В Главе 5 («Разработка и исследование эластичных опор скольжения для реверсивных подпятников генераторов-двигателей Загорской ГАЭС») приведены разработка конструкции ЭМП сегментов подпятника с нулевым тангенциальным эксцентриситетом для обратимых генераторов-двигателей, а также результаты натурных испытаний, выполненных на гидроагрегате № 5 Усть-Илимской ГЭС.
Разработанные нами конструкции ЭМП сегментов с нулевым эксцентриситетом были заложены в конструкцию подпятников гидроагрегатов Загорской и Кайшадорской ГАЭС, которые работают надежно, без повреждений с 1982 года по настоящее время.
В Главе 6 («Технология изготовления и организация производства эластичных металлопластмассовых сегментов для подпятников гидроагрегатов ГЭС») изложены технология изготовления и организация производства ЭМП сегментов для подпятников гидроагрегатов ГЭС. Разработанная технология была передана нами Чебоксарскому опытно-экспериментальному заводу «Энергозапчасть», где было создано производство ЭМП сегментов.
В Главе 7 («Создание нового промышленного производства и широкое внедрение эластичных металлопластмассовых опор скольжения на крупнейших гидроэлектростанциях мира») представлены материалы о создании по приказу Минэнерго СССР № 211а от 29.09.81 г. при нашем научном руководстве и нашем непосредственном участии первого в мире производства ЭМП опор скольжения. Данное производство работает по настоящее время и поставило ЭМП подшипники скольжения в 35 зарубежных стран.
В Главе 8 («Исследование работоспособности эластичных металлопластмассовых опор скольжения на гидроагрегатах № 6 и № 3 Волжской ГЭС имени В.И. Ленина при повышенной температуре масла в ванне подпятника») приведены результаты натурных испытаний ЭМП сегментов на гидроагрегате № 6 ВоГЭС им. В.И. Ленина при повышенной до +60оС температуре масла в ванне подпятника.
Выполненные исследования позволили нам сделать следующие выводы.
1. ЭМП сегменты обладают высокой надежностью и работоспособностью при температуре масла в ванне подпятника до +60°С.
2. Повышение температуры масла в ванне подпятника до +60°С не оказывает заметного влияния на тепловой режим работы гидрогенератора и охлаждающего его воздуха.
3. Эксплуатация гидроагрегатов Волжской ГЭС имени В.И. Ленина, оснащенных ЭМП опорами скольжения, при температуре масла в ванне +60°С позволяет в 2,6-3 раза уменьшить потери на гидродинамическое трение, по сравнению с обычными условиями эксплуатации (температура масла в ванне подпятника +(28-35)°С).
4. Эксплуатация гидроагрегатов, оснащенных ЭМП опорами скольжения, позволяет уменьшить расход воды из верхнего бьефа на охлаждение подпятника также в 2,6-3 раза при температуре масла в ванне +60°С и увеличить КПД гидроагрегатов на (0,2-0,3) %.
5. Повышение температуры масла в ванне до +60°С и эксплуатация гидроагрегатов Волжской ГЭС им. В.И. Ленина при этой температуре масла дает большой ежегодный экономический эффект (141000 рублей по данным на 1982 год).
...Подобные документы
Назначение и принцип работы подшипников скольжения. Свойства политетрафторэтилена. Технология сборки подшипников скольжения. Определение зависимости предела прочности композита от амплитуды колебаний. Прочностные характеристики от амплитуды колебаний.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 17.05.2015Разработка плана контактной сети перегона, определение объемов строительных работ. Выбор технических средств для сооружения опор. Расчет количества "окон" для сооружения опор контактной сети методом с пути. Разработка графика работы установочного поезда.
курсовая работа [631,0 K], добавлен 19.07.2011Выполнение заданий по определению реакций опор одно- и многопролетной балки под действием системы сил, произвольно расположенных на плоскости. Расчёт прочности и жёсткости. Динамический расчет движения автомобиля. Расчет цилиндрических зубчатых передач.
курсовая работа [378,1 K], добавлен 27.02.2016Классификация подшипников по виду трения и воспринимаемой нагрузке. Устройство и область применения подшипников скольжения, их достоинства и недостатки. Назначение и виды фрикционных муфт, материал для их изготовления. Конструкция фрикционного диска.
контрольная работа [2,2 M], добавлен 28.12.2013Анализ влияния технологических режимов формирования на структуру, физико-механические свойства композиционных гальванических покрытий. Разработка технологического процесса восстановления вкладышей подшипников скольжения коленчатого вала дизеля Д100.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 08.12.2012Технический процесс прокатного производства сортопрокатного цеха. Оборудование обжимно-прокатного стана. Вибрация привода прокатных клетей. Техническое состояние механического оборудования. Расчет подшипников скольжения. Определение мощности двигателя.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 23.07.2013Определение длины цилиндрической части тонкостенного аппарата, уточнение длины и объема. Расчет прочности рубашки обогрева. Принятие окончательного решения. Выбор фланца и проверка прочности. Общий вид формулы Мизеса. Выбор опор и строповочных устройств.
контрольная работа [574,0 K], добавлен 30.03.2016Общие понятия и критерии работоспособности, сварные и резьбовые соединения. Зубчатые цилиндрические, конические и червячные, фрикционные, цепные, ременные передачи, их кинематика и энергетика. Валы и оси. Подшипники скольжения и качения, обозначение.
методичка [142,0 K], добавлен 08.04.2013Общие сведения об опорах и элементах корпуса редуктора, выбор метода их расчета. Разработка программного обеспечения для создания графического комплекса по расчету опор и корпуса. Расчет валов и подшипников редуктора с помощь прикладной библиотеки.
дипломная работа [5,2 M], добавлен 07.02.2016Условия работы подшипника скольжения. Расчет подшипника вручную. Угловая и окружная скорость вращения вала. Расчет подшипника в APM WinMachine. Коэффициент торцевого расхода масла. Момент сил трения. Мощность, выделяющаяся в подшипнике за счет трения.
курсовая работа [820,6 K], добавлен 04.10.2008Волочильный инструмент и устройство многократного волочения без скольжения. Подготовка поверхности металла к волочению. Строение и количество окалины. Дополнительные операции по подготовке металла к волочению, патентирование заготовки, сила волочения.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.08.2013Обмен веществам между сервовитной пленкой и смазочным материалом. Эксплуатационные свойства смазочных масел. Окисление масла кислородом воздуха. Основные причины обводнения масла в смазочных системах. Антифрикционные свойства подшипников скольжения.
реферат [310,4 K], добавлен 03.11.2017Подбор и расчёт корпусных элементов аппарата и рубашки, штуцеров и люка. Выбор, проверка прочности и жесткости фланцевых соединений. Расчёт вала и элементов мешалки. Подбор опор, построение эпюр напряжений и деформаций для корпусных элементов аппарата.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 06.03.2013Проектирование пресса монтажного одностороннего. Конструирование опорного узла. Проверка условий самоторможения и прочности в опасном сечении. Расчет гайки, рукоятки, корпусов прессов. Определение коэффициента полезного действия винтовой пары скольжения.
контрольная работа [328,3 K], добавлен 17.10.2013Кинематический расчет привода. Расчет зубчатых передач, выбор материалов колес и допускаемых напряжений. Определение цепной передачи, валов, реакций опор и изгибающих моментов в сечениях вала. Расчет долговечности подшипников и валов на прочность.
курсовая работа [865,6 K], добавлен 15.05.2012Расчет реакции опор и давление в промежуточном шарнире составной конструкции. Определение системы уравновешивающихся сил, приложенных ко всей конструкции. Уравнение равновесия для правой части конструкции. Оформление полученных результатов в виде таблицы.
контрольная работа [157,9 K], добавлен 19.05.2012Ориентировочный расчёт и конструирование приводного вала. Проектирование ременной передачи. Описание работы шлифовальной головки. Проверка долговечности подшипников. Разработка программы для станка с ЧПУ. Проектирование конструкций в системе "КОМПАС".
дипломная работа [1,2 M], добавлен 12.08.2017Предназначение и конструкция турбины двигателя. Расчет надежности лопатки первой ступени турбины с учетом внезапных отказов и длительной прочности, а также при повторно-статических нагружениях и в конце выработки ресурса. Оценка долговечности детали.
курсовая работа [714,7 K], добавлен 18.03.2012Определение реакций опор твердого тела, реакций опор и сил в стержнях плоской фермы. Равновесие сил с учетом сцепления. Определение положения центра тяжести тела. Определение скорости и ускорения материальной точки по заданным уравнениям ее движения.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 05.11.2011Расчет и выбор посадок подшипников скольжения, с натягом для соединения зубчатого венца со ступицей, переходных посадок для соединения червячного колеса с валом. Материал зубчатого венца. Диапазон и число членов параметрического ряда механизма.
курсовая работа [458,4 K], добавлен 20.11.2010