ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТА СТРУЙНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОСТАТИЧЕСКИМ ПОДШИПНИКОМ

Предмет исследования. Рассматривается концепция применения струйных систем управления, известных также как пневмоника, в управлении положением вала в газостатических подшипниках. Струйные системы имеют преимущества в тех задачах, где не хватает быстродействия традиционных механических, электрических или гидравлических сервоприводов. Типичным представителем такого класса задач является управление положением вала в газовых подшипниках с принудительной подачей газа в зазор между валом и подшипником. Управление в данном случае подразумевает изменение давления или расхода газа, подаваемого в зазор по одной из минимум трех осей, с частотой, превышающей номинальную частоту вращения вала. Таким образом, от системы требуется высокое быстродействие. Задачей настоящей работы является проектирование дискретного струйного элемента, отработка его геометрии и характеристики переключения. Основные результаты. Спроектирован дискретный струйный элемент для безмасляной бесконтактной трансмиссии, работающей на хладагенте, достигнуто время переключения 0,2–0,3 мс, что на порядок меньше требований авиационных систем управления, которые обычно работают с частотой порядка 200 Гц. Показано, что при подаче управляющего сигнала с недостаточным уровнем давления возникают периодические колебания с высокой частотой, следовательно, отдельной задачей проектирования является определение минимального допустимого давления в управляющем канале. 

1. Гаврилов В.В. Проблемы и технология создания газовых подшипников для перспективных турбома- шин безмасловых систем. Аналитический обзор № 415. М.: ЦИАМ, 2004.

2. Bulat M.P., Bulat P.V. The history of the gas bearings theory development // World Applied Sciences Journal. 2013. V. 27. N 7. P. 893–897. doi: 10.5829/idosi.wasj.2013.27.07.13718

3. Small Aircraft Propulsion: The Future is Here [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.nasa.gov/centers/glenn/about/fs01grc.html, свободный. Яз. англ. (дата обращения 19.08.15).

4. Смирнова О.С., Булат П.В., Продан Н.В. Применение управляемых газо- и гидростатических под- шипников в турбонасосных агрегатах многоразовых комбинированных ЖРД // Фундаментальные ис- следования. 2013. № 4–2. C. 335–339.

5. Swanson E.E., Walton J.F., Heshmat H. A test stand for dynamic characterization of oil-free bearings for modern gas turbine engines // Proc. ASME Turbo Expo 2002. Amsterdam, Netherlands, 2002. V. 1. P. 39– 48. doi: 10.1115/GT2002-30005

6. Шалобаев Е.В. К вопросу об опорах с газовой смазкой, применяемых в машинах и приборах (обзор литературы) [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://sites.google.com/site/shalobaevev/salobaev-ev-k-voprosu-ob-oporah-s-gazovoj-smazkoj-primenaemyh-v-masinah-i-priborah, свободный. Яз. рус (дата обращения 19.08.15)

7. Bulat M.P., Bulat P.V. Basic classification of the gas-lubricated bearing // World Applied Sciences Journal. 2013. V. 28. N 10. P. 1444–1448. doi: 10.5829/idosi.wasj.2013.28.10.13924

8. Степанов Г.П., Петухов А.А., Белуков А.А. Газостатический радиальный подшипник с регулятором положения вала. Заявка на изобретение 2007118732 от 28.05.2007.

9. Степанов Г.П., Белуков А.А., Петухов А.А., Степанов С.Г. Газостатический упорноосевой подшипник с регулятором положения вала. Патент РФ, №2357122.

10. Усков В.Н., Булат П.В. Об исследовании колебательного движения газового подвеса ротора турбохо- лодильных и детандерных машин. Часть II. Колебания давления в соплах питающей системы на сверхкритическом режиме работы // Вестник международной академии холода. 2013. № 1. C. 57–60.

11. Булат П.В., Усков В.Н. Об исследовании колебательного движения газового подвеса ротора турбохо- лодильных и детандерных машин. Часть I. Постановка задачи // Вестник международной академии холода. 2012. № 3. С. 3–7.

12. Булат П.В., Продан Н.В. О низкочастотных расходных колебаниях донного давления // Фундамен- тальные исследования. 2013. № 4–3. С. 545–549.

13. Beschastnyh V.N., Bulat P.V. Method of sliding bearings static characteristics calculation // American Journal of Applied Sciences. 2014. V. 11. N 11. P. 1959–1963. doi: 10.3844/ajassp.2014.1959.1963

14. Булат М.П., Продан Н.В. Расчет гибридного трехлепесткового газостатического подшипника // Фун- даментальные исследования. 2013. № 4–2. C. 272–275.

15. Продан Н.В., Булат М.П. Оптимизация опорной поверхности газостатического подшипника // Фунда- ментальные исследования. 2013. № 4–2. C. 316–320. 

16. Степанов Г.П., Хромов К.С. Оценка возможности создания быстродействующей струйной системы управления положением вала авиационного ГТД с высокоскоростными подшипниками на газовой смазке. Научно-технический отчет. ЦИАМ №500-3550, 2001.

17. Саяпин В.В., Урываева Е.А. Струйные приводы «КИТЭМА» – экологически чистые системы управ- ления шаровыми кранами газораспределительных станций и магистральных газопроводов // Наука и конструирование. 2009. № 2. С. 27–29.

18. Рехтен А.В. Струйная техника: основы, элементы, схемы. М.: Машиностроение, 1980. 237 с.

19.Лебедев И.В., Трескунов С.Л., Яковенко В.С. Элементы струйной автоматики. М.: Машиностроение, 1973. 360 с.

20. Вулис Л.А., Кашкаров В.П. Теория струй вязкой жидкости. М.: Наука, 1965. 431 с.

21. Залманзон Л.A. Теория элементов пневмоники. М.: Наука,1968. 508 с.

22. Гимранов Э.Г., Свистунов А.В. Газодинамика активного канала струйного сверхзвукового усилителя системы управления положением корпуса летательного аппарата // Вестник УГАТУ. 2013. Т. 17. № 1. С. 21–26.

23. Bulat M.P., Bulat P.V. Comparison of turbulence models in the calculation of supersonic separated flows // World Applied Sciences Journal. 2013. V. 27. N 10. P. 1263–1266. doi: 10.5829/idosi.wasj.2013.27.10.13715.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License