Выбор латуни или других полумягких материалов для подшипников скольжения в турбокомпрессорах, особенно для упорного подшипника, в первую очередь обусловлен их способностью врезаться в грязь и поддерживать гидродинамическую пленку жидкости между валом и поверхностью подшипника. Вот почему:
-
Встраиваемость: полумягкие материалы могут встраивать мелкие частицы мусора, которые могут попасть в масляную систему, не давая им вызывать задиры или повреждения более твердого вала. Это имеет решающее значение в высокоскоростной, высокотемпературной среде турбокомпрессора, где износ и разрыв являются значительными проблемами. Пожалуйста, предотвращайте отказ турбокомпрессора, вызванный загрязнением масла. Это контрастирует с более твердыми материалами, которые могут поцарапать или забить вал.
- Гидродинамическая смазка: полумягкий материал позволяет формировать гидродинамическую пленку жидкости, где давление масла поддерживает вал и предотвращает прямой контакт металла с металлом. Это снижает трение и износ, увеличивая срок службы подшипника. Следующий источник взят из Garrett Installer Connect Training
- Податливость: Эти материалы могут подстраиваться под небольшие несоосности или несовершенства вала, обеспечивая более равномерное распределение нагрузки и уменьшая концентрацию локальных напряжений. Следующий источник взят из Garrett - Advancing Motion
Концепция распределения нагрузки и снижения концентрации локальных напряжений имеет решающее значение для обеспечения долговечности и производительности подшипников турбокомпрессора. Вот более подробное объяснение:
Распределение нагрузки:
В турбокомпрессоре нагрузка относится к силам, действующим на систему подшипников из-за высоких скоростей вращения турбинных и компрессорных колес. Эти силы могут быть радиальными (действующими перпендикулярно валу) и осевыми (действующими вдоль вала). Правильно спроектированная система подшипников направлена на равномерное распределение этих нагрузок по поверхности подшипника. Это предотвращает чрезмерный износ на определенных участках, что может привести к преждевременному выходу из строя.
Концентрации напряжений:
Концентрации напряжений — это области, где напряжение значительно выше, чем у окружающего материала. Они могут возникать из-за различных факторов, таких как:
- Геометрические неоднородности: острые углы, выемки или резкие изменения диаметра вала могут создавать концентрацию напряжений.
- Дефекты материала: дефекты или включения в материале подшипника могут ослабить его и привести к концентрации напряжений.
- Несоосность: если вал и подшипник не выровнены идеально, это может привести к неравномерному распределению нагрузки и концентрации напряжений.
Уменьшение концентрации напряжений:
Несколько стратегий проектирования могут помочь снизить концентрацию напряжений в подшипниках турбокомпрессора:
- Радиусы скруглений: добавление плавных, закругленных углов (скруглений) в местах геометрических разрывов помогает более равномерно распределить напряжение.
- Выбор материала: выбор материалов с высокой прочностью и ударной вязкостью может противостоять концентрации напряжений и предотвратить распространение трещин.
- Обработка поверхности: Гладкая обработка поверхности вала и подшипника снижает трение и сводит к минимуму возникновение концентраций напряжений.
-
Правильная смазка: поддержание гидродинамической жидкостной пленки между валом и подшипником помогает распределить нагрузку и снизить износ.
Предотвращение выхода из строя турбокомпрессора из-за загрязнения маслом
Заключение:
Эффективно распределяя нагрузку и минимизируя концентрацию напряжений, подшипники турбокомпрессора могут надежно работать при высоких скоростях и нагрузках. Использование полумягких материалов в подшипниках скольжения является ключевой стратегией в достижении этой цели, способствуя общей производительности и долговечности турбокомпрессоров.
Хотя шарикоподшипники обладают преимуществами с точки зрения скорости отклика и долговечности, их более высокая стоимость и сложность восстановления делают опорные подшипники из полумягких материалов практичным и надежным выбором для многих применений турбокомпрессоров, особенно тех, где важными факторами являются экономическая эффективность и простота обслуживания.