Моделирование условий втекания свежей смазки в межподушечном канале упорного подшипника скольжения

Описаны различные варианты моделирования смешения горячей смазки, расположенной выше по потоку подушки подшипника скольжения, и свежей смазки маслоподающего межподушечного канала. Результат смешения формирует распределение температур смазки около входной кромки последующей подушки, расположенной ниже по потоку. В конечном итоге это распределение определяет тепловое состояние смазочного слоя, выходные характеристики и потери мощности подшипника. Исследован упорный подшипник скольжения с неподвижными подушками центробежного или винтового компрессора. Моделирование смешения сведено к разным граничным условиям для усеченного уравнения движения Навье – Стокса, являющимся также частью общей периодической термоупругогидродинамической (ПТУГД) математической модели работы подшипника. Проведено сравнение результатов численных расчетов характеристик упорного подшипника при разных граничных условиях втекания с результатами других программ. Для этих целей использована численно реализованная программа расчетов Sm2px3Txt. На основании полученных результатов сделаны выводы о необходимости достаточного поступления свежей смазки в маслоподающем канале для компенсации боковых утечек подушки и при усложнении режима работы упорного подшипника, например, при уменьшении зазора, увеличении частоты вращения или перемещении упорного диска.

1. Максимов В.А., Баткис Г.С. Высокоскоростные опоры скольжения гидродинамического трения. Казань: Фэн, 2004. 406 с.

2. Heshmat H., Pinkus O. Mixing inlet temperatures in hydrodynamic bearings // J. Tribol. 1986. V. 108, No 2. P. 231–244. https://doi.org/10.1115/1.3261168.

3. He M., Byrne J.M., Cloud C.H., V´azquez J.A. Steady state performance prediction of directly lubricated fluid film journal bearings // Proc. 41st Turbomachinery Symp. Collect.: Turbomachinery and Pump Symposia. Houston, TX: Texas A&M Univ. Turbomach. Lab., 2012.

4. Mitsui J., Hori Y., Tanaka M. Thermohydrodynamic analysis of cooling effect of supply oil in circular journal bearing // J. Lubr. Technol. 1983. V. 105, No 3. P. 414–420. https://doi.org/10.1115/1.3254629.

5. Sasaki T., Mouri Y., Takahashi S., Matsumoto I. Performance improvement of bearings in mechanical drive steam turbine by direct lubrication // Mitsubishi Heavy Ind., Ltd. Tech. Rev. 1987. V. 24. P. 202–206.

6. Хадиев М.Б., Хамидуллин И.В. Компрессоры в технологических процессах. Расчет подшипников скольжения центробежных и винтовых компрессоров: монография. Казань: КНИТУ, 2021. 260 с.

7. Hagemann T., Schwarze H. A model for oil flow and fluid temperature inlet mixing in hydrodynamic journal bearings // J. Tribol. 2019. V. 141, No 2. Art. 021701. https://doi.org/10.1115/1.4041211.

8. Grzegorz R., Michal W. CFD Analysis of the lubricant flow in the supply groove of a hydrodynamic thrust bearing pad // Proc. ASME/STLE 2007 Int. Joint Tribol. Conf. Parts. A and B. San Diego, CA: ASME, 2007. Art. IJTC2007-44304. P. 307–309. https://doi.org/10.1115/IJTC2007-44304.

9. Усков М.К., Максимов В.А. Гидродинамическая теория смазки: этапы развития, современное состояние, перспективы. М.: Наука, 1985. 143 с.

10. Федотов П.Е., Федотов Е.М., Соколов Н.В., Хадиев М.Б. Sm2px3Tx𝜏 – Динамически нагруженный упорный подшипник скольжения при постановке обратной линейной и нелинейной задачи. Св-во о гос. рег. прогр. для ЭВМ № 2024681330, 2024.

11. Максимов В.А., Хадиев М.Б., Федотов Е.М. Определение гидродинамических и тепловых характеристик упорных подшипников математическим моделированием // Вестн. машиностроения. 2004. № 6. С. 39–45.

12. Sokolov N.V., Khadiev M.B., Maksimov T.V., Fedotov E.M., Fedotov P.E. Mathematical modeling of dynamic processes of lubricating layers thrust bearing turbochargers // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1158, No 4. Art. 042019. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1158/4/042019.

13. Федотов П.Е., Федотов Е.М., Соколов Н.В., Хадиев М.Б. Sm2px3Tx𝜏 – Динамически нагруженный упорный подшипник скольжения при постановке прямой задачи. Св-во о гос. рег. прогр. для ЭВМ № 2020615227, 2020.

14. Соколов Н.В., Хадиев М.Б., Федотов П.Е., Федотов Е.М. Сравнение квазитрехмерной и полной трехмерной постановок работы упорного подшипника скольжения // Вестн. Самарск. ун-та. Аэрокосм. техн., технол. и машиностроение. 2023. Т. 22, № 3. С. 143–159. https://doi.org/10.18287/2541-7533-2023-22-3-143-159.

15. Соколов Н.В., Федотов П.Е. Картина тепловых потоков упорного подшипника скольжения // Изв. вузов. Машиностроение. 2024. № 1. С. 77–89. https://doi.org/10.18698/0536-1044-2024-01-77-89.

16. Соколов Н.В., Хадиев М.Б., Федотов П.Е., Федотов Е.М. Переходные режимы работы упорного подшипника скольжения компрессорной машины // Омск. науч. вестн. Сер. «Авиац.-ракет. и энергетич. машиностроение». 2025. Т. 9, № 1. С. 14–23. https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-1-14-23.

17. Соколов Н.В. Влияние перемещения диска на характеристики упорного подшипника скольжения // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2025. № 1 (152). С. 108–130.