Диссертация (785882), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Для узла BBB-1 не определялись глобальные коэффициенты жёсткости и демпфирования.7.1.2. Расходные характеристикиНа рис. 7.1 приведены обобщённые результаты по значениям эффективного зазора для исследованных уплотнений в зависимости ототношения давлений. Эффективный зазор рассчитывается из значениярасхода согласно ур. (6.1а).Как и ожидалось, лабиринтные конфигурации SSS с тремя различными радиальными зазорами под гребешками демонстрируют наибольшие значения расхода среди рассмотренных уплотнений.Наименьший расход демонстрирует конфигурация щёточно-лабиринтного уплотнения SSB-3 с щёточным уплотнением B-3, установленным с нулевым номинальным зазором. Расход остальных конфигурацийлежит между значениями для конфигураций SSB-3 и SSS-3. Наибольший расход среди узлов с щёточными уплотнениями имеет конфигурация BSS-2A.Щёточные уплотнения, изготовленные с использованием толстойпроволоки, в конфигурациях SSB и BSS демонстрируют уменьшенныезначения расхода по сравнению с щёточными уплотнениями, изготовленными из тонкой проволоки, при прочих равных параметрах.Расположение щёточного пакета в конфигурации уплотнения (впереди или позади двух гребешков) в целом незначительно влияет на расходную характеристику.
Однако, конфигурации SSB-2A и BSS-2A демонстрируют заметные различия в значениях расхода.Отсутствие защитного кольца перед пакетом в щёточных уплотнениях B-2A, B-2B и B-2C заметно увеличивает расход по сравнению сщёточным уплотнением B-1, имеющим защитное кольцо. В остальномщёточные уплотнения B-1 и B-2B имеют одинаковые параметры.Использование трёх одинаковых щёточных уплотнений в конфигу-3577.1.
Сравнительный анализ характеристик исследованных уплотненийРис. 7.1. Обобщённые результаты по расходу уплотненийрации BBB-1 незначительно уменьшает расход по сравнению с единичным щёточным уплотнением в конфигурациях SSB-1 и BSS-1.Второе щёточное уплотнение B-4, используемое с нулевым номинальным зазором, демонстрирует заметное увеличение расхода по сравнению с щёточным уплотнением B-3 вследствие отличий в конструкцииопорного кольца. Также возможно влияние способа изготовления щёточного пакета.Расход в конфигурации SSB-4 с контактным щёточным уплотнением B-4 сопоставим с расходом конфигураций, включающих щёточныеуплотнения, устанавливаемые с положительным номинальным зазором(BBB-1, BSS-1, SSB-2C).Треугольные пустоты в щёточном пакете B-3 S, возникающие привыполнении описанной выше процедуры сегментирования щёточногоуплотнения, приводят к значительному увеличению расхода, значениекоторого, однако, всё же меньше значений расхода через лабиринтныеуплотнения и щёточно-лабиринтные уплотнения с щёточными пакетамиB-2A и B-2B.Снижение характеристики эффективного зазора для ряда конфигураций с щёточными уплотнениями говорит об эффекте опускания волокон в направлении к поверхности вала при увеличении перепада дав3587.1.
Сравнительный анализ характеристик исследованных уплотненийления в щёточном пакете (происходит закрывание свободного зазора).Для ориентировочного сравнения ниже приведены средние значения эффективного зазора других типов исследованных уплотнений:∙ 20-ти гребешковое сквозное лабиринтное уплотнение (радиальныйзазор 0.1 мм): ℎ ≈ 36 мкм;∙ 8-ми гребешковое лабиринтное уплотнение с демпферными карманами (радиальный зазор 0.3 мм): ℎ ≈ 135 мкм;∙ Идеальное бесконтактное пальчиковое уплотнение (минимальныйрадиальный зазор 0.02 мм): ℎ < 10 мкм.7.1.3. Локальные динамические коэффициенты жёсткостиНа рис. 7.2 показаны зависимости локальных динамических коэффициентов жёсткости исследованных уплотнений в зависимости от произведения величины перепада давления на величину начальной закрутки потока газа Δ .
Локальные динамические коэффициенты жёсткостиопределяются из локальных аэродинамических сил, возникающих в камерах уплотнительных конфигураций (см. ур. (5.8)).Все рассмотренные лабиринтные уплотнения, а также конфигурации щёточно-лабиринтных уплотнений, в которых щёточные уплотнения устанавливаются с положительным номинальным зазором, демонстрируют отрицательную локальную прямую жёсткость. К этой категории также относится конфигурация с сегментированным контактнымщёточным уплотнением.
Максимальные отрицательные значения коэфℓфициента имеет лабиринтное уплотнение SSS-1 с наименьшим радиальным зазором под гребешками.Конфигурации с контактными щёточными уплотнениями, а такжеузел, состоящий из трёх щёточных уплотнений с положительным номинальным зазором, демонстрируют положительные и низкие значенияℓкоэффициента .3597.1. Сравнительный анализ характеристик исследованных уплотненийРис.
7.2. Обобщённые результаты по локальным коэффициентам жёсткости исследованных уплотнений3607.1. Сравнительный анализ характеристик исследованных уплотненийРасположение щёточного уплотнения в конфигурациях SSB и BSSоказывает значительное влияние на локальный прямой коэффициентжёсткости. При этом конфигурация BSS-1 близка по значениям к уплотнению SSS-3 и находится между конфигурациями SSS-1 и SSB-1.Используемая процедура сегментирования щёточного пакета значительно изменяет локальные прямые коэффициенты жёсткости, делаяповедение конфигурации с ЩУ подобным поведению чисто лабиринтного уплотнения. Ориентация плоскости разреза по отношению к векторуэксцентриситета вала незначительно влияет на результаты.Приведённые результаты по локальным перекрёстным коэффициентам жёсткости не позволяют делать однозначные выводы.
И максиℓмальные, и минимальные значения коэффициента демонстрируютконфигурации с щёточными уплотнениями.Минимальные значения локального перекрёстного коэффициентажёсткости имеет конфигурация BSS-1, что связано с гашением закрутки входного потока в щёточном пакете и малым давлением в последуℓющих камерах лабиринта. Максимальные значения коэффициента имеет конфигурация SSB-4 с контактным щёточным уплотнением, чтов свою очередь связано с высоким уровнем давлений в камерах передщёточным уплотнением.Лабиринтные уплотнения лежат в среднем диапазоне значений коℓ, при этом, как и ожидалось, уменьшение радиальногоэффициента зазора под гребешками заметно увеличивает перекрёстную жёсткость.Положение щёточного пакета также оказывает заметное влияние налокальную перекрёстную жёсткость. Конфигурация из трёх щёточныхуплотнений BBB-1 демонстрирует несколько увеличенные значения коℓэффициента по сравнению с конфигурацией BSS-1.Используемая процедура сегментирования щёточного пакета приводит к значениям локального перекрёстного коэффициента жёсткости,ℓлежащим выше значений соответствующего лабиринтного уплотнения SSS-3.Необходимо отметить, что окончательные выводы о динамическомповедении уплотнений следует делать на основании значений глобальных динамических коэффициентов жёсткости и демпфирования.3617.1.
Сравнительный анализ характеристик исследованных уплотнений7.1.4. Глобальные динамические коэффициенты жёсткостиНа рис. 7.3 представлены значения глобальных динамических коэффициентов жёсткости для исследованных уплотнений в зависимостиот параметра Δ .Глобальный прямой коэффициент жёсткости отрицателен для лабиринтных уплотнений и щёточно-лабиринтного уплотнения BSS-1. Последняя конфигурация с щёточным пакетом, расположенным впередигребешков, демонстрирует максимальные отрицательные значения .Лабиринтные уплотнения показывают нелинейный характер глобального прямого коэффициента жёсткости с пиком, лежащим в диапазоне Δ = 20 .
. . 30 МПа·м/с. Можно сказать, что величина радиальногозазора под гребешками оказывает незначительное влияние на значениякоэффициента в исследованных лабиринтных уплотнениях SSS.Положение щёточного пакета значительно изменяет функцию прямой жёсткости: установка щёточного уплотнения после двух гребешковприводит к положительному коэффициенту со значениями, близкими по модулю значениям конфигурации с щёточным уплотнением,установленным впереди двух гребешков.Конфигурации с контактными щёточными уплотнениями демонстрируют высокие положительные значения глобального прямого коэффициента жёсткости.
Это связано с контактным взаимодействием между волокнами и поверхностью вала. Отличия между двумя контактными щёточными уплотнениями (конфигурации SSB-3 и SSB-4) в приведённом диапазоне Δ незначительны.Описанная процедура сегментирования щёточного пакета приводитк относительно небольшому уменьшению глобального прямого коэффициента жёсткости.Результаты по глобальным перекрёстным коэффициентам жёсткости демонстрируют, что определяющую роль в формировании аэродинамической перекрёстной жёсткости играет величина минимального радиального зазора.3627.1.
Сравнительный анализ характеристик исследованных уплотненийРис. 7.3. Обобщённые результаты по глобальным коэффициентам жёсткости исследованных уплотнений3637.1. Сравнительный анализ характеристик исследованных уплотненийКак лабиринтные, так и щёточно-лабиринтные уплотнения с малым зазором имеют более высокие значения коэффициента по сравнению с лабиринтным уплотнением с увеличенным радиальным зазором под гребешками.Конфигурации с щёточными уплотнениями, которые имеют остаточный зазор в диапазоне 0 < ℎ < 0.27 мм, показывают максимальныезначения глобальной перекрёстной жёсткости, которые заметно вышезначений для лабиринтного уплотнения SSS-1 с радиальным зазором 0.27 мм.
Положение щёточного уплотнения в конфигурациях SSB иBSS не оказывает значительного влияния на коэффициент .Как отмечалось выше, в конфигурациях с контактными щёточными уплотнениями основной эффект оказывает механическое взаимодействие между пакетом и валом. Глобальные перекрёстные коэффициенты жёсткости в конфигурациях с контактными щёточными уплотнениями очень малы и принимают отрицательные значения при увеличении параметра Δ . Сегментирование щёточного уплотнения приводитк небольшому увеличению значений перекрёстной жёсткости.7.1.5. Глобальные динамические коэффициентыдемпфированияНа рис. 7.4 показаны значения глобальных динамических коэффициентов демпфирования для исследованных уплотнений в зависимостиот параметра Δ .Лабиринтные конфигурации и щёточно-лабиринтные уплотнения состаточным зазором в щёточном пакете демонстрируют в целом линейное увеличение прямого коэффициента демпфирования при увеличениипараметра Δ .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
