Расчёт динамических характеристик торцовых уплотнений турбомашин

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Вибрация ротора является одной из основных причин выхода из строя механических уплотнений. Известные динамические модели уплотнений часто не могут объяснить причину выхода из строя. Предлагаемая систематизация динамических моделей, включая модели, разработанные авторами, оказывается неоценимой для прогнозирования динамического поведения уплотнений в процессе эксплуатации в конкретных турбомашинах или объяснения причин выхода уплотнений из строя. Одномассовая динамическая модель может быть использована для контактных механических уплотнений и простых сухих газовых уплотнений. В то же время двухмассовая динамическая модель используется для моделирования рабочих процессов в сухих газовых уплотнениях при сложной нагрузке. Трёхмассовая динамическая модель предназначена для моделирования работы различных сложных типов механических уплотнений. Эта модель используется для точного определения диапазона нормальных условий эксплуатации для таких типов уплотнений и определения механизма потери герметичности при чрезмерных вибрациях ротора.

Об авторах

Сергей Викторинович Фалалеев

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева

Автор, ответственный за переписку.
Email: falaleev.sv@ssau.ru

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой конструкции и проектирования двигателей летательных аппаратов

Россия, г. Самара

Ренат Раисович Бадыков

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева

Email: renatbadykov@gmail.com

кандидат технических наук, доцент кафедры конструкции и проектирования двигателей летательных аппаратов

Россия, г. Самара

Максим Андреевич Бенедюк

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева

Email: maximbenedyuk@mail.ru

лаборант

Россия, г. Самара

Список литературы

  1. Фалалеев, С. В. Торцовые газодинамические уплотнения / С. В. Фалалеев, Д. К. Новиков, В. Б. Балякин, В. В. Седов. – Самара : Самарский научный центр Российской академии наук, 2013. – 300 с.
  2. Falaleev, S. V. Development of a dynamic model and study of the dynamic characteristics of an end gas dynamic seal / S. V. Falaleev, A. S. Vinogradov // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. – 2017. – vol. 46. – pp. 40-45.
  3. Ojile, J. Mechanical seal failure analysis / J. Ojile, J. Teixeira, C. Carmody. // Tribology Transactions. – 2010. – vol. 53. – pp. 630-635.
  4. Ruan, B. A semi-analytical solution to the dynamic tracking of noncontacting gas faceseals / B. Ruan // Journal of Tribology, ASME. – 2002. – vol. 124. – pp. 196-202.
  5. Miller, B. Numerical Formulation for the Dynamic Analysis of Spiral-Grooved Gas Face Seals / B. Miller, I. Green // Journal of Tribology, ASME. – 1998. – vol. 120. – pp. 345–352.
  6. Miller, B. Numerical Techniques for Computing Rotor dynamic Properties of Mechanical Gas Face Seals / B. Miller, I. Green // Journal of Tribology, ASME. – 2001. – vol. 123. – pp. 395-403.
  7. Green, I. A transient dynamic analysis of mechanical seals including asperity contact and face deformation / I. Green // Tribology and Lubrication Technology. – 2005. – vol. 61. – pp. 52–63.
  8. Lee, S. Analyses of both steady behavior and dynamic tracking of non-contacting spiral-grooved gas face seals / S. Lee, X. Zheng // Computers and Fluids. – 2013. – vol. 88. – pp. 326–333.
  9. Chen, Y. Dynamic characteristics and transient sealing performance analysis of hyperelliptic curve groove dry gas seals / Y. Chen, J. Jiang, X. Peng // Tribology International. – 2017. – vol. 116. – pp. 217–228.
  10. Chen, Y. Experimental and theoretical studies of the dynamic behavior of a spiral-groove dry gas seal at high-speeds / Y. Chen, X. Peng, J. Jiang, X. Meng, J. Li, / Tribology International. – 2018. – vol. 125. – pp. 17-26.
  11. Blasiak, S. A parametric and dynamic analysis of non-contacting gas face seals with modified surfaces / S. Blasiak, A. V. Zahorulko // Tribology International. – 2016. – vol. 94. – pp. 126-137.
  12. Sun, D. F. Frequency-Domain-Based Nonlinear Response Analysis of Stationary Ring Displacement of Noncontact Mechanical Seal / D. F. Sun, J. J. Sun, C. B. Ma, Q. P. Yu // Shock and Vibration. – 2019. – Article ID 7082538.
  13. Фалалеев, С. В. Методика расчета гидродинамических характеристик торцового уплотнения со сложной формой зазора / С. В. Фалалеев // Трение и износ. – 2015. – Т. 36, №2. – С. 230-237.
  14. Балякин, В. Б. Исследование температурного состояния торцового газодинамического уплотнения / В. Б. Балякин, С. В. Фалалеев // Трение и износ. – 2015. – Т. 36, № 3. – С. 213-217.
  15. Green, I. Fluid film dynamic coefficients in mechanical face seals / I. Green, I. Etsion // Journal of Tribology. – 1983. – vol. 105. – pp. 297–302.
  16. Ruan, B. Finite element analysis of the spiral groove gas face seal at the slow speed and the low pressure conditions - slip flow consideration / B. Ruan // Tribology Transactions. – 2000. – vol. 43. – pp. 411-418.
  17. Xu, J. CFD simulation of microscale flow field in spiral groove dry gas seal / J. Xu, X. Peng, S. Bai, X. Meng // Proceedings of 2012 8th IEEE/ASME International Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications, MESA. – 2012. – pp. 211–217.
  18. Wang, B. Flow dynamics of a spiral-groove drygas seal / B. Wang, H. Zhang, H. Cao // Chinese Journal of Mechanical Engineering (English Edition). –2013. – vol. 26. – pp. 78-84.
  19. Su, H. Thermohydrodynamics of bidirectional groove dry gas seals with slip flow / H. Su, R. Rahmani, H. Rahnejat // International Journal of Thermal Sciences. – 2016. – vol. 110. – pp. 270–284.
  20. Chen, Z. Numerical Simulation of the Influence of the Angle of End Face Gap on the Performance of Dry Gas Seal / Z. Chen, P. Zhao, J. Wang, H. Ji // Advanced Engineering Science. – 2018. – vol. 50. – pp. 203-210.
  21. Фалалеев, С. В. Применение гидродинамического демпфера осевых колебаний для снижения вибрации ГТД / С. В. Фалалеев, В. Б. Балякин // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. – 2014. – №3. – С. 72-75.
  22. Чегодаев, Д. Е. Динамические характеристики газового слоя торцового уплотнения с эластичной поверхностью / Д. Е. Чегодаев, С. В. Фалалеев // Трение и износ. – 1985. – Т.6, №5. – С. 945-949.
  23. Badykov, R. R. Gas film vibration inside dry gas seal gap / R. R. Badykov, S. V. Falaleev, H. Wood, A. S. Vinogradov // 2018 Global Fluid Power Society PhD Symposium (GFPS). – 2018.
  24. Фалалеев, С. В. Торцовые бесконтактные уплотнения двигателей летательных аппаратов: основы теории и проектирования / С. В. Фалалеев, Д. Е. Чегодаев. – Москва : Изд-во МАИ, 1998. – 276с.
  25. Badykov, R. R. Influence of turbomachinery vibration processes on the mechanical contact and dry gas seals / R. R. Badykov, S. V. Falaleev // 2020 International Conference on Dynamics and Vibroacoustics of Machines (DVM 2020). – 9243903.
  26. Балякин, В. Б. Герметичность вторичного уплотнения / В. Б. Балякин, С. В. Фалалеев, Д. К. Новиков // Газовая промышленность. – 2002. – №8. – С. 56-58.
  27. Green, I. Pressure and Sgueeze Effects on the Dynamic Characteristics of Elastomer O-rings Under Small Reciprocating Motion / I. Green, I. Etsion // Trans. ASME Jour. of Trib. – 1986. – v. 108, № 3. – pp. 439-445.
  28. Бадыков, Р. Р. Исследование сопряженных динамических процессов в торцовых газодинамических уплотнениях: диссертация … кандидата технических наук : защищена 4.09.2020 / Бадыков Ренат Раисович. – Самара, 2019. — 176 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Фалалеев С.В., Бадыков Р.Р., Бенедюк М.А., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».