Реєстраційний номер
0526U000172, Докторська дисертація
На здобуття
Доктор технічних наук
Дата захисту
19-06-2026
Статус
Захищена
Назва роботи
Наукові основи трибологічного забезпечення герметизації, змащення та стійкісних характеристик роторів відцентрових машин
Здобувач
Загорулько Андрій Васильович, Кандидат технічних наук
Консультант Марцинковський Володимир Альбінович
Опонент Воронін Сергій Володимирович
Опонент Мікосянчик Оксана Олександрівна
Опонент Аулін Віктор Васильович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Хмельницький національний університет
Опис
Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливої науково-технічної проблеми трибологічного забезпечення герметизації, змащення та стійкісних характеристик роторів відцентрових машин шляхом застосовування нових високоефективних конструкцій шпаринних і торцевих ущільнень та опор, а також конструктивних способів підвищення їх жорсткістних характеристик і демпфувальних властивостей.
На основі числового аналізу, виконаного методом скінченних об’ємів, визначено гідродинамічні сили та моменти, що виникають у зазорах «коротких» і «довгих» шпаринних ущільнень. Показано, що «довгі» шпарини характеризуються більшими коефіцієнтами жорсткості та демпфування і можуть ефективно використовуватись у якості ущільнень-опор. Встановлено, що при значному переважанні окружної швидкості над осьовою в ламінарному режимі течії потік у «довгій» шпарині набуває спіралеподібної структури, що може призводити до втрати динамічної стійкості ротора.
Експериментально та розрахунково досліджено вплив геометричних параметрів і наявності радіальних ребер у з’єднувальних камерах, збільшеного об’єму з’єднувальної камери та дифузорної форми другої шпарини на витоки та радіальні й тангенціальні сили реакції мастильного шару у зазорі дво- і трьохшпаринних ущільнень. Визначено особливості течії рідини в багатошпаринному ущільненні та встановлено вплив тангенціального коефіцієнта тертя на статорній поверхні на величину тангенціальної гідродинамічної сили.
Проведено розрахунковий аналіз герметичності та ротородинамічних характеристик демпферних лункових ущільнень. Порівняння їх характеристик зі стільниковими, з сіткою отворів та кишеньковими демпферними ущільненнями показало переваги запропонованих конструкцій і методів їх розрахунку для високообертових турбомашин.
Розроблено аналітичний метод розрахунку характеристик газового регулятора перепаду тиску прямої дії для систем сухих газових ущільнень, який забезпечує уникнення режимів динамічної нестійкості та підтримання необхідного перепаду тиску в усьому робочому діапазоні відцентрового компресора.
Методами обчислювальної гідродинаміки розв’язано задачі нестаціонарної течії мастильного шару в зазорі та термогазодинамічного розрахунку запірних торцевих імпульсних ущільнень. Проведено верифікацію розрахункових моделей за експериментальними даними, отриманими на спеціалізованих стендах. Визначено вплив геометричних параметрів, теплових і силових деформацій кілець, а також динамічних коефіцієнтів жорсткості і демпфування на ефективність роботи ущільнення.
Розроблено методику числового розрахунку термогідродинамічної задачі для упорного підшипника ковзання зі скребками та охолодженням термонавантаженої зони, що дозволяє аналізувати тепловий стан підшипника з отворами для охолодження та елементами відведення нагрітого мастила. Отримано нові наукові дані щодо гідродинамічного режиму змащення в упорному підшипнику ковзання.
Розроблено методику числового розв’язання задачі гідродинамічного змащення кулькових підшипників, які змащуються робочою рідиною, що перекачується (рідким азотом). Отримано результати числового визначення розподілу тисків, гідродинамічних сил та моменту тертя, які порівняно з даними експериментальних досліджень.
Отримано результати числового аналізу динаміки імпульсного газового ущільнення на основі розв’язання нестаціонарного рівняння Рейнольдса для мастильного шару та рівнянь руху статорного кільця. Показано, що після запуску агрегату торцеві поверхні розділяються газовою плівкою, товщина якої коливається навколо середнього значення, збільшується зі зростанням швидкості обертання та глибини камер і зменшується при підвищенні тиску ущільнювального газу.
Розроблено теоретичні основи розв’язання задачі гідродинамічного змащення з урахуванням контактної взаємодії поверхонь і податливості набивки для торцевого сальникового ущільнення з податливим дном та гідродинамічним розвантаженням пари тертя.
Виконано порівняльний аналіз динамічних характеристик безконтактних газових торцевих ущільнень з модифікованими поверхнями (конусність, спіральні канавки, хвилястість, радіальні канавки). Встановлено, що амплітуда коливань статора залежить від низки факторів, серед яких визначальними є кутова швидкість обертання та геометричні параметри модифікацій поверхні. Показано, що раціональний вибір робочих і геометричних параметрів дозволяє істотно зменшити амплітуду кутових коливань статора та забезпечити динамічну стійкість ущільнення.
За результатами досліджень створено методики числового та аналітичного розрахунку статичних і динамічних характеристик нових конструкцій ущільнень і опор відцентрових машин, які впроваджено на підприємствах машинобудівної галузі України. Окремі методики реалізовано у вигляді програмних модулів і додатків до програмного комплексу ANSYS.
Дата реєстрації
2026-06-04
Додано/оновлено в НРАТ
2026-06-04 / 2026-07-02
