сотрудник
Луганск, Россия
сотрудник
Луганск, Россия
УДК 621.671 Центробежные насосы
Цель исследования: синтез бесконтактных приводов различного назначения, шпинделя на газостатических подшипниках станка шлифования и безвального динамического насоса, исследование их параметров и характеристик. В работе решаются задачи разработки методики синтеза бесконтактных приводов для рабочих машин различного назначения, выполнения компьютерных экспериментов по исследованию параметров и характеристик газостатических подшипников шпинделя и гидродинамических параметров потока жидкости во вращающемся рабочем колесе насоса, разработки математической модели устойчивости кольцевого ротора в силовом поле. Исследования выполняются двумя теоретическими методами – аналитическим методом по классическим методикам расчётов и вычислительными компьютерными экспериментами в САЕ-программах машиностроительных САПР, а адекватность разработанной математической модели устойчивости кольцевого ротора проверяется в натурном эксперименте. Новизна работы заключается в разработке обобщённой методики синтеза бесконтактных приводов рабочих машин, в которой используются два независимых метода теоретических исследований, а также предложенной математической модели устойчивости вращающегося кольцевого ротора в силовом поле. Приведены результаты исследований параметров и характеристик газостатических подшипников шпинделя и центробежного безвального насоса двумя методами, описан обобщённый алгоритм их синтеза. Выводы: разработана обобщённая методика синтеза бесконтактных приводов различного назначения – шпинделей на газостатических подшипниках и «безвальных» динамических насосов, которые являются высокоскоростными, энергоэффективными и обладают высокой надёжностью ввиду фактического отсутствия износа подвижных элементов конструкций; представлены результаты исследования параметров и характеристик газостатических подшипников шпинделя и гидродинамических параметров потока жидкости во вращающемся рабочем колесе безвального насоса, полученные двумя методами; разработана математическая модель устойчивости вращающегося кольцевого ротора без механических опор, а её адекватность экспериментально подтверждена демонстрацией устойчивого вращения в жидкости рабочего колеса в форме кольцевого ротора.
синтез, привод, метод, эксперимент, математическая модель
1. Ерошин, С. С. Повышение эффективности машин применением рабочих органов без механических опор / С. С. Ерошин, В. Е. Брешев // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2005. №5(17). С. 82-85.
2. Brian Rowe, W. Hydrostatic, Aerostatic, and Hybrid Bearing Design / W. Brian Rowe. Oxford, 2012. 334 р.
3. Wiley, J. Air Bearings. Theory, Design and Applications / J. Wiley. Farid Al-Bender KU Leuven, Department of Mechanical Engineering Leuven Belgium, 2021. 595 р.
4. Брешев, В. Е. Анализ технических преимуществ применения аэростатических опор в шпинделях технологических машин / В. Е. Брешев // Вестник ЛГУ им. В. Даля. 2023. № 7(73). С. 141-145.
5. Космынин, А. В. Шпиндели на газовых опорах – перспективный путь развития высокоскоростной обработки металлов / А. В. Космынин, М. Р. Петров // Современные проблемы науки и образования. 2006. №6. С. 47-48.
6. Брешев, В. Е. Развитие теории и методов проектирования приводов бесконтактного типа с комбинированным и пассивным обеспечением устойчивости: монография / В. Е. Брешев. Луганск: Изд-во ЛГУ им. В. Даля, 2016. 208 с.
7. Космынин, А. В. Газовые подшипники высокоскоростных турбоприводов металлообрабатывающего оборудования / А. В. Космынин, В.С. Виноградов. – Владивосток: Дальнаука, 2002. 327 с.
8. Меркин, Д. Р. Введение в теорию устойчивости движения / Д. Р. Меркин. 4-е изд. СПб.: Лань, 2003. 304 с.
9. Брешев, В. Е. Приводы машин с кольцевыми рабочими органами без механических опор: монография / В. Е. Брешев, С. В. Шевченко. Луганск: Изд-во ЛНУ им. В. Даля, 2017. 186 с.
10. Modeling and analysis of a high-speed spindle with hybrid bearings considering the influence of bearing parameters. / J. Yang [et al] // Mechanical Systems and Signal Processing. 2009. №130. Р.262-279.
11. Брешев, В. Е. Вычислительные эксперименты по исследованию динамической устойчивости высокоскоростного шпинделя на газостатических подшипниках / В.Е. Брешев, Ю.С Долженко // Прогрессивные технологи и системы машиностроения: Сб. науч. тр. XXXI МНТК Машиностроение и техносфера XXI века, г. Севастополь, 16-22 сентября 2024. Донецк: Изд-во ДонНТУ, 2024. Вып. 2(85). С. 31-40.
12. Пинегин, С. В. Статические и динамические характеристики газостатических опор / Пинегин С. В., Табачников Ю. Б., Сипенков И. Е. М.: Наука, 1982. 265 с.
13. Космынин, А. В. Подшипники на газовой смазке высокоскоростных роторов [Электронный ресурс]: научная электронная библиотека / А. В. Космынин, В. С. Виноградов, В. С. Щетинин, А. В. Смирнов // Современные наукоёмкие технологии. 2009. №1. – URL: http://www.rae.ru/snt/?section=article_index (дата обращения: 08.10.2024).
14. Alfred Jäger air bearing spindle. Die Spindeltypen LS 125-62 mit 125 000U/min zeichnen sich durch hohe Rundlaufgenauigkeiten. – URL: https://www.youtube.com/watch?v=g6ZkF2Vv1S0 (дата обращения: 19.11.2024).
15. Рябичев, В. Д. Аналитический метод исследования энергосберегающих опор с газовой смазкой для оборудования механической обработки / В. Д. Рябичев, В. Е Брешев // Ресурсосберегающие технологии производства и обработки давлением материалов в машиностроении: Сб. науч. тр. 2021. № 2(35). С. 29-36.
16. SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике /А. А. Алямовский [и др.]. СПб: БХВ-Петербург, 2008. 1040 с. – (Мастер).
17. Брешев, В. Е. Вычислительные компьютерные эксперименты по исследованию характеристик газостатического подпятника шпинделя шлифовального станка / В. Е. Брешев, Ю. С. Долженко // Вестник ЛГУ им. В. Даля. 2024. №2(80). С. 28-34.
18. Долженко, Ю.С. Многопараметрический синтез шпинделей на газостатических подшипниках / Ю.С. Долженко // Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн: Сб. науч. тр. X Международной научно-практической конференции, г. Тамбов, 21-22 октября 2024 г.: Изд-во ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2024. Вып.10. С. 84-91.
