ASHRAE - American Society of Heating@ Refrigerating and Air-Conditioning Engineers@ Inc.
сфера применения
ВВЕДЕНИЕ В спиральных компрессорах обычно встречается поверхность упорного подшипника, совершающая орбитальное движение. В этом случае неподвижная поверхность является частью картера спирального компрессора, изготовленного из серого чугуна марки ASTM 35, а сопрягаемая поверхность находится на вращающейся улитке. Орбитальные спирали могут быть изготовлены из серого чугуна, ковкого чугуна или чугуна с шаровидным графитом или стали. Сталь дорогая и обычно не дает большого преимущества в прочности по сравнению с ковким чугуном. Серый чугун обычно является удовлетворительным и имеет самую низкую стоимость. Упорный подшипник спирального компрессора подвергается средней осевой нагрузке около 1150 фунтов (5118 Н) и скорости около 3600 об/мин (60) Гц на рынке Северной Америки и 3000 об/мин (50) Гц на европейском и азиатском континентах. Гидродинамические упорные подшипники обычно представляют собой подшипники с кольцевыми подушечками, в которых одна из движущихся поверхностей вращается относительно другой сопрягаемой поверхности. Часто на поверхности упорного подшипника вращения имеется какой-либо рисунок канавок (например, радиальный, спиральный или кольцевой), чтобы облегчить создание гидродинамического давления в смазочной пленке и облегчить транспортировку смазки через канавку. Уже давно известно (Раззак и Като, 1999), что эти рифленые элементы @ при правильном размере и расположении обеспечивают эффективную смазку и механизм поддержки нагрузки. В этом экспериментальном исследовании упорного подшипника скольжения, совершающего орбитальное движение, показано, что широкие и неглубокие круглые карманы, расположенные по периферии неподвижной упорной поверхности, смещают режим смазки с граничного на полную пленку. Вайдья и Садеги (2008) аналитически проиллюстрировали, что в орбитальном упорном подшипнике, обычно встречающемся в спиральных компрессорах, широкие и неглубокие круглые карманы улучшают смазочные характеристики упорного подшипника по сравнению с радиальными круглыми канавками. Ю и Садеги (2001) аналитически продемонстрировали эффективный метод поддержки нагрузки упорных шайб с жидкой смазкой. Они разработали вычислительную модель для решения уравнения Рейнольдса в полярной координате с использованием подхода конечного объема. В случае жидкой смазки @ геометрия канавок приводит к кавитации @, хорошее обсуждение которой представлено Броманом (2001) применительно к подшипникам со спиральными канавками. Таким образом, для обеспечения непрерывности массы в вычислительной модели Ю и Садеги была учтена кавитация. Они обнаружили, что упорные шайбы с канавками могут выдерживать значительные нагрузки при вращательном движении. Раззак и Като (1999) показали влияние наклона канавок на гидродинамическое поведение мокрых сцеплений. Они также продемонстрировали влияние инерции на гидродинамические характеристики мокрого сцепления. Тиан и др. (1989) изучали граничную смазку с учетом эффекта вспашки; они продемонстрировали, что волнистые поверхности титана значительно снижают коэффициент трения и износ. Андрей и др. (2004) показали, что использование ямочек расширяет параметры скоростной нагрузки для гидродинамической смазки. Размеры ямочек, указанные в их исследованиях, составляли 0,002 °C, 0,03 дюйма (0,05–0,76 мм) в глубину и 0,001 °C, 0,02 дюйма (0,0254–0,5) в ширину. Кулкарни (1990) предложил подход к расчету внутреннего и внешнего радиусов упорного подшипника с учетом осевой нагрузки, а также любого скручивающего момента. Тацуя и др. (2004) в своем теоретическом исследовании предоставили объяснение существующему состоянию смазки на упорной поверхности, приняв во внимание образование клина между упорными поверхностями, вызванное упругой деформацией упорной пластины при больших нагрузках. Эту упругую деформацию невозможно контролировать и, следовательно, ее нельзя использовать для улучшения существующих характеристик. Нориаки и др. (2004) в своем экспериментальном исследовании показали улучшение характеристик упорного подшипника скольжения за счет использования разницы давления между внутренней и внешней частью упорного подшипника. Ван и др. (2002) изучали влияние микропор, образовавшихся в результате лазерного текстурирования на поверхности SIC. Расчетные модели для гладких поверхностей показали, что за счет правильного выбора размеров круглых карманов на поверхности подшипника можно эффективно добиться перехода в работе упорного подшипника скольжения (упорного подшипника, совершающего орбитальное движение) от граничного режима к гидродинамическому режиму полнопленочной смазки. В этой экспериментальной работе был спроектирован и разработан испытательный стенд, позволяющий осуществлять прямое измерение трения в орбитальном упорном подшипнике скольжения с жидкой смазкой в условиях постоянной нагрузки. Это исследование показывает, что правильно подобранные макрокруглые карманы глубиной от 0,002 до 0,003 дюйма (0,5–0,076 мм) и шириной от 0,3 до 0,36 дюйма (7,62–9,14 мм) на упорных шайбах могут выдерживать большие нагрузки (700 фунтов/3115 Н) при примерно 3000 об/мин со значительным снижением коэффициента трения.