Подшипник из фольги - Foil bearing

Фольгированный подшипник
Подшипник из фольги и воздуха для вала сердечника ротора авиационного газотурбинного двигателя.

А фольга подшипник, также известный как фольгированный подшипник, это тип воздушный подшипник. Вал поддерживается эластичным подпружиненным фольга подкладка журнала. Как только вал начинает вращаться достаточно быстро, рабочий жидкость (обычно воздуха ) отталкивает фольгу от вала, чтобы не было контакта. Вал и фольга разделены высоким давлением воздуха, которое создается вращением, которое втягивает газ в подшипник за счет эффектов вязкости. Высокая скорость вала по отношению к фольге требуется для образования воздушного зазора, и как только это достигается, износ не происходит. В отличие от аэростатических или гидростатические подшипники, подшипники из фольги не требуют внешней системы наддува рабочей жидкости, поэтому гидродинамический подшипник самозапускается.

Развитие

Схема в разрезе подшипника из фольги, показывающая составные части (внутренние, движущиеся наружу) шейки вала, гладкую верхнюю пленку, выступ из пленки (обе пластины соединены) и, наконец, корпус подшипника
Подшипник из фольги
График зависимости допустимой нагрузки от скорости для подшипников первого и третьего поколения: нагрузка пропорциональна скорости вращения, длине подшипника и квадрату диаметра вала. Подшипники третьего поколения несут примерно в три раза большую нагрузку, чем подшипники первого поколения.
Допустимая нагрузка в зависимости от скорости вращения для подшипников Gen I и Gen III

Подшипники из фольги были впервые разработаны в конце 1950-х годов компанией AiResearch Mfg. Co. из Garrett Corporation используя независимые НИОКР фонды для обслуживания военных и космических приложений.[1][2] Впервые они были протестированы для коммерческого использования в United Airlines Боинг 727 и Боинг 737 охлаждающие турбины в начале и середине 1960-х гг.[3] Гаррет АйИсследование машина воздушного цикла подшипники из фольги были впервые установлены в качестве оригинального оборудования в 1969 г. DC-10 с системы экологического контроля. Подшипники из фольги Garrett AiResearch были установлены на всех военных самолетах США для замены существующих подшипников качения с масляной смазкой. Возможность работать на криогенный температура газа и при очень высоких температурах позволили фольговым подшипникам найти множество других потенциальных применений.[4]

Фольговые подшипники текущего поколения с улучшенным покрытием значительно превзошли ограничения более ранних конструкций. Существуют противоизносные покрытия, которые позволяют более 100 000 циклов включения / выключения для типичных применений.[5]

Приложения

Турбомашинное оборудование это наиболее распространенное применение, поскольку подшипники из фольги работают с высокой скоростью.[6] Основным преимуществом подшипников из фольги является устранение масло системы, требуемые традиционными конструкциями подшипников. Другие преимущества:

  • Более высокий КПД за счет меньших потерь тепла на трение; вместо жидкостное трение, основным источником тепла является паразитическое сопротивление
  • Повышенная надежность
  • Более высокая скорость
  • Более тихая работа
  • Шире Рабочая Температура диапазон (40–2 500K )
  • Высокая устойчивость к вибрации и ударным нагрузкам
  • Нет планового обслуживания
  • Нет внешней системы поддержки
  • Действительно без масла там, где существует проблема загрязнения
  • Возможность работы выше критическая скорость

Области текущих исследований:

  • Более высокая грузоподъемность
  • Улучшенное демпфирование
  • Улучшенные покрытия

Основные недостатки:

  • Более низкая грузоподъемность, чем у роликовых или масляных подшипников
  • Износ во время запуска и остановки
  • Для работы требуется высокая скорость

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Гири Л. Агравал (1997). «Технология фольгированных воздухо-газовых подшипников - Обзор» (PDF). Публикация 97-GT-347. Американское общество инженеров-механиков.
  2. ^ Гири Л. Агравал (июль 1998 г.). "Подшипники из фольги очищены до земли" (PDF). 1978-1980 (120). Архивировано из оригинал (PDF) 15 апреля 2016 г. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  3. ^ Челка Шолера (февраль 1973 г.). «Подшипники из фольги помогают авиапассажирам сохранять хладнокровие». Конструкция передачи мощности.
  4. ^ М. А. Барнетт и А. Сильвер (сентябрь 1970 г.). «Применение воздушных подшипников в высокоскоростных турбомашинах». Технический документ № 700720. Общество Автомобильных Инженеров. 700720.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  5. ^ Хешмат, Хушанг (Сентябрь 2005 г.). «Главный прорыв в области грузоподъемности, скорости и рабочей температуры фольговых упорных подшипников». Технический документ № WT2005-63712. Американское общество инженеров-механиков. WT2005-63712. Архивировано из оригинал на 2008-02-14. Получено 2006-09-25.
  6. ^ Р. М. «Фред» Клаасс и Кристофер ДеллаКорте (2006). «В поисках безмасляных газотурбинных двигателей». Технические документы SAE. SAE. 2006-01-3055. Архивировано из оригинал на 2007-09-30. Получено 2007-08-18.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  7. ^ Некоторая ранняя история описана в Giri L. Agrawal (1997) "http://www.rddynamics.com/pdfs/foil-97-gt-347.pdf - Обзор »(PDF). Публикация 97-GT-347. Американское общество инженеров-механиков.

внешняя ссылка