7.4. Расчет подшипниковых опор на долговечность

Расчет подшипниковых опор на долговечность производится по методике, изложенной в [2.c.68].

Зависимость, связывающая грузоподъемность подшипника С, кгс, с условной постоянной по величине нагрузкой, действующей на подшипник, Q, кгс, выражается как:

, (7.12)

где - частота вращения ротора, об/мин;

- расчетная долговечность подшипника, мин.

Грузоподъемность подшипников определяется по эмпирическим формулам

- для шариковых радиальных подшипников:

, (7.13)

- для роликовых радиальных подшипников:

, (7.14)

где - число тел качения;

- диаметр тела качения, мм;

- длина ролика подшипника, мм;

- поправка на диаметр тела качения;

- угол скоса для опорно-упорных подшипников, градусы.

В случае превышения частоты вращения ротора величины в 10000 оборотов в минуту, грузоподъемность подшипника определяется как:

, (7.15)

где - поправка на число оборотов;

- рабочая частота вращения ротора, об/мин;

- предельное число оборотов подшипника, указанное в каталоге, об/мин.

Приведенную нагрузку, действующую на подшипник, , кгс, определим по формуле:

, (7.16)

где - радиальная нагрузка, действующая на подшипник, кгс;

- осевая нагрузка, действующая на подшипник, кгс;

- коэффициент, приводящий осевую нагрузку в условную радиальную;

;

- коэффициент безопасности;

- температурный коэффициент.

Передняя опора ротора вентилятора – радиально-упорный шарикоподшипник с разрезной внутренней обоймой

Передняя опора ротора КНД – радиально-упорный шарикоподшипник с разрезной внутренней обоймой.

Передняя опора ротора КВД – радиально-упорный шарикоподшипник с разрезной внутренней обоймой.

Опорами роторов турбины высокого давления (ТВД), турбины низкого давления (ТНД), турбины вентилятора (ТВ), являющимися задними опорами роторов КВД, КНД и вентилятора, служат роликоподшипники.

Подшипники роторов вентилятора, КНД и КВД, за исключением подшипника КНД, стандартные выбираются по каталогу, [10]. Опорно-упорный подшипник КНД нестандартный и проектируется по индивидуальному заказу. Также по индивидуальному заказу проектируются роликоподшипники.

Основные конструктивные параметры роликовых и шариковых подшипников приведены на рисунке 8.2.1:

Рис. 7.3. Основные конструктивные параметры подшипников качения

Стандартные подшипники выбираются в соответствии с:

- ГОСТ 8995-75. Шариковые радиально – упорные четырехточечные подшипники.

Результаты выбора подшипников сведены в таблицу 7.5.

Таблица 7.5

Выбор подшипников

Распол.	Номер	Тип	d	D	B	α	z	do	m	nп	nр
			м	м	м	град.		м	кг	об/мин	об/мин
Вентилятор	176134	Шар	0,170	0,260	0,042	26	21	0,026	8,25	3200	6700
КНД	инд.	Шар	0,180	0,240	0,030	26	24	0,02		2600	9160
КВД	176130	Шар	0,150	0,225	0,030	26	24	0,02	4,6	3200	15955
ТВД	Инд.	рол	0,100	0,130	0,018	-	14	0,04		3400	15955
ТНД	Инд.	рол	0,100	0,130	0,018	-	14	0,04		3400	9160
ТВ	Инд.	рол	0,120	0,146	0,018	-	16	0,04		4000	6700

Согласно п. 7.3.1. и 7.3.2, осевая нагрузка на роторы составляет:

1) - осевая нагрузка на ротор КНД;

1) - осевая нагрузка на ротор КНД;

2) - осевая нагрузка на ротор КВД.

Радиальную нагрузку на ротор КНД распределим следующим образом: 70% радиальной нагрузки действует на передний опорно-упорный подшипник, 30% - на задний опорный подшипник.

Радиальную нагрузку на подшипники , кгс, определим по формуле:

,

где - масса ротора компрессорного каскада, кг.

Материал роторов принимается следующим:

материал ротора вентилятора: алюминиевый сплав, , за исключением лопаток первой ступени вентилятора, которые изготавливаются из стали,;

материал роторов КНД и КВД: титановый сплав, , за исключением трех последних ступеней КВД, которые изготавливаются из жаропрочной стали:.

Масса лопатки , кг, определяется по эмпирической формуле:

(7.17)

- хорда лопатки, м;

- толщина лопатки, м;

- длина лопатки, м;

- плотность материала лопатки, кг/м³.

Массы дисков, цапф и соединяющих диски элементов каскадов рассчитаны на ЭВМ с помощью программы Компас.

Окончательные расчетные массы роторов с лопатками составляют:

;

.

Результаты расчета подшипников на долговечность приведены в таблице 7.6.

Таблица 7.6

Результаты расчета подшипников на долговечность

Расп.		C		C'	R	A	R/A	kk	ks	kt	m	Q	h
-	-	кг	-	кг	кг	кг	-	-	-	-	-	кг	Ч
Вент.	0,999	332543	1,000	332543	70	1048	0,067	1,35	1	1,05	0,7	1140	24599
КНД	1,000	216077	1,000	216077	210	3840	0,055	1,35	1	1,05	0,7	4108	2456
КВД	1,000	216077	0,473	102170	126	1125	0,112	1,35	1	1,05	0,7	1295	3768
ТВД	0,999	10782974	0,403	4345659	54	-	-	1,35	1	1,35	-	98	1,91E+11
ТНД	0,999	10782974	1,000	10782974	90	-	-	1,35	1	1,35	-	164	1,25E+12
ТВ	0,999	11839488	1,000	11839488	30	-	-	1,35	1	1,35	-	55	9,1E+13

Согласно результатам расчета, долговечность опор превышает 2000 часов. Замена подшипников не требуется.