Исследование уровня нагруженности подшипниковых узлов турбокомпрессора с рабочими колесами из композиционных материалов

Описывается процедура расчетной оценки по снижению нагруженности подшипникового узла турбокомпрессора наддува автотракторных дизелей за счет использовании композиционных материалов для рабочих колес ротора. Наиболее значимыми параметрами для проведения такой оценки являются: сила реакции в масляном слое подшипника, момент трения в масляном слое, относительные внутренний и внешний зазоры в подшипниках. В качестве основного расчетного инструмента данного исследования использовался пакет прикладных программ «Гибкий ротор», зарегистрированный в реестре прикладных программ для ЭВМ под № 2006611094. В исследовании были рассмотрены следующие варианты конструктивного выполнения роторов с сочетанием колес, изготовленных из различных материалов: 1) рабочие колеса из традиционных металлических материалов: колесо компрессора – из алюминиевого сплава, колесо турбины – из жаропрочного никелевого сплава (базовый вариант); 2) колесо компрессора – из композита, колесо турбины – из жаропрочного никелевого сплава; 3) колесо компрессора – из алюминиевого сплава и колесо турбины – из композита; 4) колесо компрессора и колесо турбины – из композитов. По данным оценочных исследований предложены наиболее рациональные варианты варьируемых сочетаний колес в составе конструкции ротора. В целом результаты проведенных расчетов показали, что снижение массово-инерционных характеристик ротора благодаря применению композиционных материалов с низкой плотностью приводит к уменьшению нагрузок на подшипники и сокращению потерь на трение до 3 раз. Установленное снижение моментов трения сокращает интенсивность диссипации механической энергии в подшипниках. Это положительно сказывается на энергетической эффективности турбокомпрессора и позволяет снизить температуру нагрева масла от трения.