Исследование теплового состояния сегментного подшипника ротора газотурбинного двигателя в зависимости от геометрии вкладышей и способа подачи масла

Высокое тепловыделение в масляном клине является одним из главных факторов, ограничивающих применение сегментных подшипников скольжения в качестве опор роторов авиационных газотурбинных двигателей. Целью исследования является изучение влияния способа подвода масла в сегментный подшипник скольжения на его тепловое состояние и определение конструктивных факторов, снижающих температуру в рабочем клине. Исследование проводилось на подшипниках диаметрами 100…320 мм с различной организацией подвода масла: через маслораздаточные канавки во вкладышах, через форсунки в межвкладышное пространство, с применением заходных фасок, с перепуском масла в торцы подшипника. Решение поставленных задач осуществлялось на объёмных геометрических моделях методами вычислительной гидродинамики в пакете ANSYS CFX. Получены картины распределения температур и давлений по поверхности нижнего, наиболее нагруженного вкладыша подшипника, для различных вариантов подвода масла и различной геометрии вкладышей подшипника; значения подъёмной силы подшипника, максимального давления в рабочем зазоре, массового расхода масла через элементы маслоподвода и слива; зависимости статических характеристик подшипника от расстояния между валом и форсунками. Подвод масла через маслораздаточные канавки, выполненные во вкладышах, является фактором, негативно влияющим на тепловое состояние подшипника, что связано с так называемым «запиранием» рабочего зазора. Показано, что организация маслоподвода через пространство между вкладышами более эффективна. Выполнение заходной фаски на гладких вкладышах позволяет упростить поступление масла в рабочий зазор. Рассмотренные конструктивные решения обеспечивают снижение максимальной температуры масла в подшипнике на 3…6 ^оС.