Sirt podshipniklarini tushunish
A sirpanma podshipniki — oddiy podshipnik, gilza podshipniki yoki suyuqlik plyonkali podshipnik deb ham ataladigan — aylanuvchi valini yumalovchi elementlar o'rniga yupqa, bosimli yog' plyonkasida ushlab turadi. Podshipnik ichidagi valning aylanuvchi qismi — journal— val o'zi yog'ni torayib boruvchi, pona shaklidagi bo'shliqqa tortib kiritganda hosil qiladigan gidrodinamik yog' plyonkasi yordamida statsionar podshipnik yuzasidan uzoqroqda ushlab turiladi. Bosimli pona to'liq rotor yuklamani metall-metallga teginishsiz ko'taradi. Yog' plyonkasi katta dampingta'minlagani sababli, sirt podshipniqlari yuqori tezlikdagi, yuqori yuklamali mashinalar — turbinalar, generatorlar, yirik kompressorlar — uchun tabiiy tanlov bo'lib, bu qurilmalarda vibration va rotorni barqarorlashtirishni nazorat qilish muhim ahamiyat kasb etadi.
1. Ta'rif: Sirt podshipniki nima?
Sirt podshipnikida val ishlash tezligida podshipnikka tegmaydi. Aksincha, u o'nlab mikrometr qalinlikdagi yog' ponasida biroz markazdan chetlashgan holda suzib yuradi. Ushbu yagona fakt uni yuklama sharlar yoki roliklar orqali Hertz kontaktida ko'taradigan yumalovchi elementli podshipnikdan farqlaydi. Sirt podshipnikining afzalliklari bevosita yog' plyonkasidan kelib chiqadi: juda yuqori yuk ko'tarish qobiliyati, plyonka o'rnatilgandan keyin nihoyatda past ishqalanish, sokin ishlash va yirik rotorlarni rezonans chastotalari orqali va undan yuqori tezliklarda silliq aylantirishga imkon beruvchi so'nish xususiyati. kritik aylanish tezliklarini. Val va uning podshipniklari birgalikdagi xatti-harakati tizim sifatida o'rganiladi, chunki rotor-podshipnik tizimi, ularning hech birini alohida holda tushunib bo'lmaydi.
2. Ishlash tamoyili: gidrodinamik moylash
Yog' plyonkasi qanday hosil bo'ladi
Sirg'anma podshipnik gidrodinamik moylashga tayanadi — val tezlikka erishganda bu jarayon quyidagi ketma-ketlikda rivojlanadi:
- Dastlabki aloqa: dam olish holatida val o'z og'irligi ostida teshik tubiga o'tirib, metall metallga tegadi.
- Aylanish boshlanadi: val aylanishni boshlagach, yopishqoqlik kuchi moylovchi modda bo'shliqqa tortiladi.
- Ponasimon qatlam hosil bo'lishi: val va teshik orasidagi torayuvchi geometriya yog'ni ponasimon bo'shliqqa siqadi.
- Bosim hosil bo'lishi: torayuvchi ponaga majburan kiritilgan yog' gidrodinamik bosim hosil qiladi.
- Lift-off: bu bosim kuchi val og'irligidan oshgan zahoti, val ko'tarilib to'liq plyonkada erkin harakatlanadi.
- Steady state: val bosimli plyonkada suzadi, teshik markazidan siljigan muvozanat holatini egallaydi va metall bilan aloqa bo'lmaydi.
Valning o'rnatilgan holati — bo'shliq ichidagi ekssentrikligi — o'zgarmas emas. U yuklama va tezlikka qarab siljiydi, va bu o'zgaruvchan muvozanat quyida tavsiflangan podshipnikning murakkab dinamik xatti-harakatiga asos bo'ladi.
Yog' plyonkasining qalinligi
- Minimal plyonka qalinligining odatiy qiymati 10–100 mikrometr (0.0004–0.004 dyuym) — son-sanoqsiz nozik, ammo sirtlarni bir-biridan ajratib turish uchun yetarli.
- Yog' qatlami bir xil emas: u o'q va podshipnik teshigi orasidagi eng yaqin nuqtada minimal qalinlikka yetib, aylanma bo'ylab o'zgarib turadi.
- Qalinlik tezlik, yuk, moylovchi yog' qovushqoqligi va podshipnik bo’shlig’i — tezlikni yoki qovushqoqlikni oshirsangiz, qatlam qalinlashadi; yukni oshirsangiz, u yupqalashadi.
- Qovushqoqlik yog' isishi bilan pasayganligidan, qatlam qalinligi ish haroratiga ham sezgir bo'ladi — shu sababli katta mashinalarda yog' ta'minoti harorati nazorat qilinadigan parametr hisoblanadi.
3. Sirt podshipniklari turlari
Oddiy silindrsimon (to'liq sirt podshipnik)
- Eng sodda konstruksiya: yog' uzatish trubkasi bo'lgan oddiy silindrsimon teshik va to'liq 360° qamrab olish burchagi.
- Yaxshi yuk ko'tarish qobiliyatiga ega, ammo simmetrik qatlam uni beqarorlikka moyil qiladi — oil whirl — yuqori tezlikda va engil yukda.
- Tezligi o'rtacha bo'lgan motorlar, nasoslar va umumiy sanoat uskunalarida keng qo'llaniladi.
Qisman yoysimon podshipniklar
- Podshipnik yuzasi aylanmaning faqat bir qismini qoplaydi — odatda 120–180°.
- Yengilroq va kamroq yog' oqimini talab qiladi, ammo to'liq sirt podshipnikka nisbatan qattiqlik darajasi past.
- Yuk yo'nalishi aniq belgilangan, engil yukli qo'llanmalar uchun mos keladi.
Buriladigan yostiqchali podshipniklar
- Yuzasi har biri erkin aylanishi mumkin bo'lgan bir necha mustaqil yostiqchaga bo'lingan.
- Har bir yostiqcha o'zining gidrodinamik ponasimon qatlamini hosil qilib, yog' burmalashini keltirib chiqaradigan o'zaro ta'sir kuchini bosadi.
- Burmalashish va silkinishga nisbatan tabiiy barqaror bo'lganligi sababli, ular yuqori tezlikdagi turbomexanizmlar uchun sanoat standarti hisoblanadi.
- Qimmatroq va murakkabroq, ammo dinamik xususiyatlari sezilarli darajada ustunroq.
Bosimli to'siqli va siljitilgan podshipniklar
- Geometrik xususiyatlar — ariqlar, "to'siq" pillapoyasi yoki siljish (limon qisimi) bo'limi — qo'shilgan holda barqarorlikni oshirish uchun takomillashtirilgan silindrli podshipniklar.
- Bu xususiyatlar moyi pardasini ataylab yuklaydi va samarali so'ndirishni oshiradi.
- Ular oddiy silindrli podshipnik va qimmat qiymatli egiluvchi yostiqli konstruksiya o'rtasidagi amaliy murosaning natijasidir.
Egiluvchi rotor uchun egiluvchi yostiqli podshipnik ham yetarli so'ndirish ta'minlay olmasa, konstruktorlar qo'shimcha siqish plyonkali sönümleyici qo'shimcha energiyani yo'qotish uchun podshipnik bilan ketma-ket ulangan holda ishlatilishi mumkin.
4. Dinamik xarakteristikalar
Stiffness
Surilma podshipnikning qattiqligi bitta son emas; u tezlik va yuklamaga bog'liq koeffitsientlar to'plamidir:
- Low speed: low stiffness — yuklanish o'zgarishi bilan val o'qi holati sezilarli darajada o'zgaradi.
- High speed: gidrodinamik bosim maydoni to'liq rivojlanishi bilan qattiqliq ortib boradi.
- Yo'nalish bo'yicha o'zgaruvchanlik: gorizontal va vertikal yo'nalishlarda qattiqliq farq qiladi, shuning uchun podshipnik anizotrop tarzda javob beradi.
- O'zaro bog'langan qattiqliq: bir yo'nalishdagi og'ish unga perpendikulyar kuch hosil qiladi. Bu o'zaro bog'lanish aynan aylana orbitaga energiya pumpalash va rotor beqarorligi.
Damping
Moyning buyuk fazilati uning ta'minlaydigan so'ndirishi hisoblanadi:
- Energiya, val oʻqi bo'shliq ichida harakat qilganda moʻy qovushqoq qirqilishi natijasida yo'qoladi.
- So'ndirish tezlik va moy qovushqoqligi oshishi bilan ko'payadi.
- Rotor critical speed.
- O'z-o'zidan qo'zg'aluvchi beqarorliklarning cheksiz o'sishini oldini olish uchun yetarli so'ndirish zaruriydir.
Tezlikka bog'liqlik
Qattiqlık va so'ndirish tezlik bilan o'zgarganligi sababli, ularga bog'liq barcha narsalar ham o'zgaradi:
- Qattiqlik tezlik oshishi bilan ortadi.
- So'nish tezlik oshishi bilan ortadi.
- Tizimning tabiiy chastotalar tezlik oshishi bilan ko'tariladi.
- Shuning uchun kritik tezliklar mashina tezlashishi bilan yuqoriga siljiydi — bu effekt Kempbell diagrammasi.
5. Afzalliklari va Cheklovlari
Yog' qatlami podshipnikning ajoyib kuchli tomonlari uchun ham, uning alohida talablari uchun ham mas'uldir.
- Yuqori yuklanish quvvati: dum-dumaloq podshipnikni ezib tashlashi mumkin bo'lgan juda og'ir rotorlarni ushlab turishi mumkin.
- Yuqori tezlikda ishlash imkoniyati: 50 000 ayl/daqiqa va undan yuqori tezliklarga mos keladi.
- Tezlikda past ishqalanish: gidrodinamik yog' qatlami hosil bo'lgandan so'ng, ishqalanish koeffitsienti juda past bo'ladi (taxminan 0,001–0,003).
- Ajoyib so'nish: kritik tezliklarda tebranishlarni boshqaradi va rotorni barqarorlashtirish imkonini beradi.
- Tashqi ta'sirsiz ishlash: dumalanuvchi elementlar yo'qligi dumalanish shovqini yo'qligini anglatadi.
- Zarba chidamliligi: yog' qatlami o'tkinchi va zarbali yuklanishlarni yumshatadi.
- Long life: xizmat jarayonida metall kontakti bo'lmaganligi sababli, eyilish minimal bo'ladi va o'nlab yillik ishlash mumkin.
- Oddiy asosiy konstruktsiya: oddiy silindrsimon tip mexanik jihatdan sodda va iqtisodiy jihatdan qulay.
Bularning qarshisida amaliy muammolar mavjud:
- Yuqori ishga tushirish ishqalanishi: tinch holatda yog' plyonkasi bo'lmaydi, shuning uchun mashina har bir ishga tushirishda ajralish momentini va qisqa muddatli chegara moylash yeyilishini engib o'tishi kerak.
- Moylash tizimi talab etiladi: toza, sovuq, to'g'ri bosimli moyli uzluksiz ta'minot majburiydir; podshipnikni moylashtirish bu ixtiyoriy emas, balki konstruktsiyaning asosiy elementidir.
- Aylanish va qamchilash xavfi: oddiy silindrsimon podshipniklar yog' aylanishiga va kritik tezlikning ikki barobariga yaqin shaft whip.
- Past tezlikda past qattiqlik: egiluvchan yog' plyonkasi podshipnikni past tezlikda yumaloq element podshipnikdan yumshoqroq qiladi va javob tezligini kamaytiradi.
- Harorat sezuvchanligi: ishlash ko'rsatkichlari yog' haroratini uning qovushoqlikka ta'siri orqali kuzatib boradi.
- Ifloslanishga sezuvchanlik: qattiq zarralar yumshoq babbitt yuzasini tirnashi yoki yog' kanallarini to'sishi mumkin.
- Aksial cheklash yo'q: jurnal podshipnik valini faqat radial yo'nalishda joylashtiradi; aksial yuklamalar alohida thrust bearing.
6. Jurnal podshipniklar qayerda qo'llaniladi
Jurnal podshipniklar rotorlar katta, tez yoki ikkalasi ham bo'lgan joylarda standart hisoblanadi:
- Bug va gaz turbinalari: bir necha megavattli elektr energiyasi ishlab chiqarish qurilmalari.
- Katta generatorlar: elektr stansiyalaridagi sinxron generatorlar.
- Markazdan qochma kompressorlar: yuqori aylanish tezligidagi, yuqori yuklamali sanoat mashinalari.
- Katta elektr motorlar: taxminan 500 ot kuchidan yuqori motorlarda ular ko'pincha qo'llaniladi.
- Dengiz harakatlantirish tizimi: vintli val va qayiq o'q qutisi podshipniklari.
- Qog'oz mashinalari: lentani olib o'tadigan katta vallar.
- Ichki yonuv dvigatellari: tishli mil asosiy va shatul-rod podshipniklari.
7. Rotor dinamikasi va dala balanslash bilan bog'liqligi
Qattiqlik va so'ndirish xususiyatlari rotorning xatti-harakatini ko'p jihatdan belgilaganligi sababli, sirpanma podshipniklar rotor dynamics:
- Kritik tezlik joylashuvi: podshipnik qattiqlik va so'ndirish xususiyatlari kritik tezliklarning qayerda joylashishini va u yerda tebranish cho'qqisining qanchalik baland bo'lishini belgilaydi.
- Stability: podshipnik turi yog' girdobi va val silkinishiga moyillikni ko'p jihatdan belgilaydi; bular hosil qiladigan sub-sinxron xarakterli chastotalarni maxsus sirt podshipnigi nuqson chastotasi kalkulyatori.
- Chastota xaritasi: Kempbell diagrammasi tezlik o'zgarishi bilan podshipnik qovushqoqligi o'zgarganda tabiiy chastotalarning qanday siljishini ko'rsatadi.
- Balanslashtirish reaksiyasi: podshipnik xususiyatlari shaklini belgilaydi ta'sir koeffitsientlari rotorning tuzatish vazniga qanday munosabat bildirishini boshqaradi.
Aynan shu oxirgi jihat podshipnikni kundalik texnik xizmat ko'rsatish bilan bog'laydi. Siljish podshipniklarida ishlaydigan turbina yoki kompressor 1× chastotada oshib ketgan unbalance tebranish amplitudasini ko'rsatganda, u o'z podshipniklarida, ish tezligida joyida balanslashtiriladi. Ikki kanalli portativ analizator, masalan, Balanset-1A sinxron amplituda va fazani o'lchaydi phase har bir podshipnikda, sinov ishlashidan rotorning ta'sir koeffitsientlarini hisoblaydi va zarur tuzatish og'irliklari — yig'ilgan rotor-podshipnik tizimining haqiqiy reaksiyasini aks ettirgan, jumladan, balanslashtirish mashinasi hech qachon takrorlay olmagan moy pardasi qovushqoqligi va so'ndirishni hisobga olgan holda — ni aniqlaydi. Tegishli ISO 21940-11 balans sifat sinfiga muvofiq tekshirilgan natija mashinaning amaliy ishlash jarayonidagi haqiqiy xatti-harakatini aks ettiradi.
Siljish podshiplari — muhim yuqori unumli mashinalarda o'rnini hech narsa bosa olmaydigan etuk va murakkab texnologiyadir. Ularning yuk ko'tarish quvvati, tezlik imkoniyatlari va so'ndirish xususiyatlarining o'ziga xos uyg'unligi moylashtirish va dinamik xatti-harakatning murakkabligini oqlaydi; bu xatti-harakatni amaliy tushunish esa yirik aylanuvchi uskunalarni diagnostika qiluvchi yoki balanslashtiradigan har bir mutaxassis uchun zarurdir.
