The paper describes the determination of axial forces acting on the elements of the air system of the pneumatic braking device, the determination of the axial forces acting on the rotor blades of the pneumatic braking device, the determination of the total axial force acting on the radial-steering bearing

Kozhukhov, K.A.

Novikova, Yu.D.

Popov, G.M.

Rostovtsev, D.I.

Volkov, A.A.

Волков, А.А.

Кожухов, К.А.

Новикова, Ю.Д.

Попов, Г.М.

Ростовцев, Д.И.

Russian

Samara University

158 УДК 621.822.5 РАСЧЁТ ОСЕВЫХ УСИЛИЙ,  ДЕЙСТВУЮЩИХ НА РАДИАЛЬНО-УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК  ©2018  Ю.Д. Новикова, Г.М. Попов, А.А. Волков, Д.И. Ростовцев, К.А. Кожухов Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва CALCULATION OF AXIAL FORCES ACTING ON A RADIAL-STEERING BEARING NovikovaYu.D., Popov G.M., Volkov A.A., Rostovtsev D.I., Kozhukhov K.A. (Samara National Research University, Samara, Russian Federation) The paper describes the determination of axial forces acting on the elements of the air system of the pneumatic braking device, the determination of the axial forces acting on the rotor blades of the pneumatic braking device, the determination of the total axial force acting on the radial-steering bearing. Развитие турбореактивных двигателей идёт по пути увеличения скоростей газа в различных элементах тракта двигателя, сни-жение его удельного веса, применения но-вых материалов, выдерживающих большие нагрузки и высокие температуры. Непре-рывно совершенствуются конструкции раз-личных узлов и технология их изготовления. Изучение сложных физических явлений, происходящих на различных участках тракта двигателя, и их взаимозависимости требует длительного времени. Поэтому наряду с предварительными инженерными расчётами приходиться экспериментально проверять работу как отдельных элементов,  так и дви-гателя в целом [1].  Экспериментальные стенды, на кото-рых проводятся испытания двигателей, представляют собой сложные сооружения [2], которые, помимо прочего, оснащены комплексом энергетического оборудования, включающего в себя тормозное устройство.  В связи с потребностью  ПАО "Кузнецов" в испытаниях новых двигателей, мощность которых превышает мощность выпускав-шихся ранее двигателей, возникла необхо-димость в получении тормозного устройства для ГТД с мощностью 32  МВт.  Однако при этом данное устройство должно быть уни-версальным и позволять испытывать двига-тели предыдущего поколения мощностью 25 МВт и турбины ГТД военных и транспорт-ных самолётов, разработкой которых также занимается ПАО "Кузнецов". На предыдущем этапе было установле-но, что наиболее подходящим вариантом яв-ляется пневматическое тормозное устройст-во (ПТУ), которое позволяет утилизировать вырабатываемую ГТД мощность за счёт сжа-тия воздуха [3] и получена конфигурация его газодинамического тракта, учитывающая все описанные выше требования (рис. 1).  Рис. 1. Конфигурации газодинамического тракта пневмотормоза (1 этап)Целью работ следующего этапа иссле-дований стало определение усилий, дейст-вующих на упорный шариковый подшипник, расположенный в задней опоре. 159 Суммарная осевая сила, действующая на ротор ПТУ, включает в себя осевые силы, обусловленные действием давления во внут-ренних полостях воздушной системы, а так-же газовых сил, действующих на рабочие лопатки пневмотормозного устройства. Определение осевых сил, обусловлен-ных действием давлений в полостях ПТУ, проводилось по известной зависимости (табл. 1): SpF ×= , (1) где F – осевая сила; р – давление, действую-щее на поверхность; S – осевая проекция площади поверхности.  Таблица 1 –  Значения осевых сил, действующих на элементы воздушной системы ПТУ  Частота  вращения, об/мин Диаметр отверстия  сменной шайбы, мм Суммарная осевая сила, Н Суммарная осевая сила, кгс 5000 110 68636.1 6998.93 5500 110 75514.9 7 700.377 Для определения давлений, действую-щих на поверхности элементов воздушной системы, была создана параметрическая мо-дель внутренних воздухов ПТУ. С её помо-щью был проведен гидравлический расчёт по методу гидравлических цепей с помощью программы, разработанной Харьковским по-литехническим институтом. Усилия, действующие на рабочие лопатки ПТУ на интересующих режимах работы, бы-ли определены в программном комплексе NUMECA и приведены в табл. 2.  Таблица 2 –  Значения осевых сил, действующих на рабочие лопатки ПТУ n, об/мин Лопатка Кол-во Осевая сила, при-ходящаяся на одну лопатку, Н Осевая сила, приходящаяся на венец, Н Осевая сила ротора, Н 5000 РК1 27 -857.371 -23149 -70956.8 РК2 39 -520.477 -20298.6 РК3 47 -393.786 -18507.9 РК4 47 -191.516 -9001.27 5500 РК1 27 -909.756 -24563.4 -78400.8 РК2 39 -590.654 -23035.5 РК3 47 -434.789 -20435.1 РК4 47 -220.571 -10366.8 С учётом описанных выше условий были выполнены расчёты суммарной осевой силы, действующей на ротор ПТУ. Суммар-ная осевая сила для частоты вращения  5000 об/мин составила -22758.3 Н (-2320.7 кгс), для частоты вращения 5500 об/мин -  -28301.01 Н (-2885.9 кгс). Библиографический список 1. Горбунов, Г.Б. Испытания авиационных воздушно-реактивных двигателей [Текст] / Г.Б. Горбунов, Э.Л. Солохин. – М.: Машино-строение, 1967. – 256 с.    2. Черкез, А.Я.  Испытания воздушно-реактивных двигателей [Текст] / А.Я. Черкез, И.И. Онищик, В.А. Овсянников, Е.М. Таран, В. Б. Рутовский– М.: Машиностроение, 1992. – 304 с.  3. Григорьев, В.А. Испытания авиаци-онных двигателей: учебник для вузов / В.АГригорьев, С.П. Кузнецов, А.С. Гишва-ров, А.Н. Белоусов, С.К. Бочкарев, С.А. Иль-инский, В.Т. Шепель.- М.: Машиностроение, 2009. – 504 с.  

CALCULATION OF AXIAL FORCES ACTING ON A RADIAL-STEERING BEARING

http://repo.ssau.ru/bitstream/Mezhdunarodnaya-nauchnotehnicheskaya-konferenciya-Problemy-i-perspektivy-razvitiya-dvigatelestroeniya/RASChET-OSEVYH-USILII-DEISTVUUShIH-NA-RADIALNOUPORNYI-PODShIPNIK-73131/1/ilovepdf_com-158-159.pdf

CALCULATION OF AXIAL FORCES ACTING ON A RADIAL-STEERING BEARING

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Samara University