Подшипник из фольги , также известный как подшипник из фольги и воздуха , представляет собой тип воздушного подшипника . Вал поддерживается податливой подпружиненной футеровкой цапфы из фольги . Когда вал вращается достаточно быстро, рабочая жидкость (обычно воздух ) отталкивает фольгу от вала, так что контакта не происходит. Вал и фольга разделены высоким давлением воздуха, которое создается за счет вращения, которое втягивает газ в подшипник за счет эффекта вязкости. Для создания воздушного зазора необходима высокая скорость вала относительно фольги, и как только это достигается, износа не происходит. В отличие от аэростатических или гидростатических подшипников , алюминиевые подшипники не требуют внешней системы повышения давления рабочей жидкости, поэтому гидродинамический подшипник является самозапускающимся.
Разработка
Фольгированные подшипники были впервые разработаны в конце 1950-х годов компанией AiResearch Mfg. Co., входящей в состав корпорации Garrett, с использованием независимых фондов исследований и разработок для обслуживания военных и космических приложений. [1] [2] Впервые они были испытаны для коммерческого использования в охлаждающих турбинах самолетов Boeing 727 и Boeing 737 United Airlines в начале и середине 1960-х годов. [3] Фольгированные подшипники машин с воздушным циклом Garrett AiResearch были впервые установлены в качестве оригинального оборудования в 1969 году в системах экологического контроля DC-10 . Фольгированные подшипники Garrett AiResearch были установлены на все военные самолеты США взамен существующих подшипников качения с масляной смазкой. Способность работать при криогенных температурах газа и при очень высоких температурах дала подшипникам из фольги множество других потенциальных применений. [4]
Фольгированные подшипники текущего поколения с усовершенствованными покрытиями значительно превзошли ограничения более ранних конструкций. Существуют противоизносные покрытия, которые допускают более 100 000 циклов пуска/останова для типичных применений. [5]
Приложения
Турбомашины являются наиболее распространенным применением, поскольку подшипники из фольги работают на высоких скоростях. [6]
Коммерческое применение в производстве включает микротурбины, [7] нагнетатели топливных элементов, [8] и машины с воздушным циклом. Основным преимуществом фольгированных подшипников является отсутствие масляных систем , необходимых для традиционных конструкций подшипников. Другие преимущества:
Меньшая грузоподъемность, чем у роликовых или масляных подшипников.
Износ при запуске и остановке
Для работы необходима высокая скорость
Смотрите также
Жидкостный подшипник - тип подшипников, в которых между поверхностями подшипника используется жидкость или газ под давлением.
Трибология - наука и техника взаимодействующих поверхностей в относительном движении.
Рекомендации
^ Гири Л. Агравал (1997). «Технология фольгированных воздухо-газовых подшипников — обзор» (PDF) . Публикация 97-GT-347 . Американское общество инженеров-механиков .
^ Гири Л. Агравал (июль 1998 г.). «Фольгированные подшипники вывезены на землю» (PDF) . Машиностроение . Том. 120, нет. 7. Архивировано из оригинала (PDF) 15 апреля 2016 г. – через R&D Dynamics.
^ Шолер Бэнгс (февраль 1973 г.). «Фольгированные подшипники помогают авиапассажирам сохранять хладнокровие». Проектирование силовой передачи .
^ М. А. Барнетт; А. Сильвер (сентябрь 1970 г.). «Применение воздушных подшипников в высокоскоростных турбомашинах». Технический документ № 700720 . Серия технических документов SAE. Общество Автомобильных Инженеров . 1 . дои : 10.4271/700720. 700720.
^ Хешмат, Хушанг (сентябрь 2005 г.). «Крупный прорыв в области грузоподъемности, скорости и рабочей температуры фольгированных упорных подшипников». Технический документ № WT2005-63712 . Американское общество инженеров-механиков . WT2005-63712. Архивировано из оригинала 14 февраля 2008 г. Проверено 25 сентября 2006 г.
^ РМ «Фред» Клаасс; Кристофер ДеллаКорте (2006). «В поисках безмасляных газотурбинных двигателей». Технические документы SAE . САЭ . 2006-01-3055. Архивировано из оригинала 30 сентября 2007 г. Проверено 18 августа 2007 г.
^ Любелл, Д.; ДеллаКорте, К.; Стэнфорд, М. (2006). «Эволюция испытаний и опыт использования безмасляных двигателей с использованием высокотемпературного фольгированного воздушного подшипника». Материалы выставки ASME Turbo Expo 2006: Энергия для суши, моря и воздуха . Том. 5: Судостроение, микротурбины и малое турбомашинное оборудование, применение в нефтегазовой отрасли, конструкции и динамика, части A и B. ASME . стр. 1245–1249. дои : 10.1115/GT2006-90572. ISBN0-7918-4240-1. GT2006-90572.
^ «Компрессоры с фольгированными подшипниками, применяемыми в топливных элементах» . 13 апреля 2020 г.
^ Некоторые ранние истории описаны в Гири Л. Агравале (1997), «http://www.rddynamics.com/pdfs/foil-97-gt-347.pdf — Обзор» (PDF). Публикация 97-ГТ-347. Американское общество инженеров-механиков.
Внешние ссылки
Исследовательский центр Гленна НАСА «Создание революции в турбомашиностроении»
Отделение трибологии и механических компонентов НАСА
R&D Dynamics Corporation Высокоскоростные турбомашины с опорой на фольгированные подшипники
Лаборатория турбомашин и энергетических систем УТА