RU2280243C1 - Bench for testing bearings - Google Patents
Bench for testing bearings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2280243C1 RU2280243C1 RU2005101393/28A RU2005101393A RU2280243C1 RU 2280243 C1 RU2280243 C1 RU 2280243C1 RU 2005101393/28 A RU2005101393/28 A RU 2005101393/28A RU 2005101393 A RU2005101393 A RU 2005101393A RU 2280243 C1 RU2280243 C1 RU 2280243C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bearing
- turbine
- test
- bearings
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования работоспособности покрытий для пар трения в узлах вращения, например пары: вращающийся вал и неподвижный лепестковый элемент газодинамического подшипника или вращающийся вал и неподвижная втулка и т.п.The invention relates to the field of research of the operability of coatings for friction pairs in rotation nodes, for example, pairs: a rotating shaft and a fixed flap element of a gas-dynamic bearing or a rotating shaft and a fixed sleeve, etc.
Изобретение позволяет определить сравнительную работоспособность испытуемых покрытий в паре трения газового подшипника, например, в газодинамическом лепестковом подшипнике - между валом и лепестком при различных рабочих температурах и нагрузках по отношению к «стандартному» известному покрытию в стандартных условиях, например, при 15°С.The invention allows us to determine the comparative performance of the test coatings in a friction pair of a gas bearing, for example, in a gas-dynamic flap bearing - between the shaft and the flap at different operating temperatures and loads with respect to the "standard" known coating under standard conditions, for example, at 15 ° C.
Известен стенд, приведенный в статье «Some Composite Bearing and Seal Materials for Gas Turbine Arpplications - A Review. Sliney. E. Transections of the ASME, v.112 oct., pp.486-488, 1990», содержащий вращающийся диск и неподвижный палец, которые образуют пару трения, нагревательный элемент, электрический фидер, карданный шарнир.There is a well-known stand given in the article “Some Composite Bearing and Seal Materials for Gas Turbine Arpplications - A Review. Sliney. E. Transections of the ASME, v.112 oct., Pp. 486-488, 1990 ”, comprising a rotating disk and a fixed finger that form a friction pair, a heating element, an electric feeder, and a universal joint.
Недостатком данного стенда является то, что противоизносные свойства покрытий в паре трения исследуются на образцах, имеющих простые формы, не соответствующие конфигурации пары трения реальных конструкций тонкого лепесткового элемента газодинамического подшипника, претерпевающего в процессе работы механические и тепловые деформации. Поскольку поверхность трения имеет простую форму, то невозможно пересчитать полученные результаты на реальные условия работы подшипника в турбомашинах при динамических процессах, имеющих место на переходных режимах их запуска - остановки.The disadvantage of this stand is that the anti-wear properties of coatings in a friction pair are studied on samples that have simple shapes that do not match the configuration of a friction pair of real structures of a thin flap element of a gas-dynamic bearing, which undergoes mechanical and thermal deformations during operation. Since the friction surface has a simple shape, it is impossible to recalculate the results obtained on the actual operating conditions of the bearing in turbomachines during dynamic processes occurring in transitional modes of their start-stop.
Известен стенд, принятый за прототип, приведенный в статье «Performance and Durability of High Temperature Foil Air Bearings for Oil-Free Turbomachinary» C.Della Corte, V.Lukashevicz, M.J.Walco, H.Heshmat, NASA /TM-2000-209187/ REV1, pp.1, 3, 10, 2000», содержащий испытуемый газовый подшипник, импульсную воздушную турбину, вал привода, установленный на шариковых подшипниках, смазываемых маслом, нагреватель, нагружающее устройство, систему подвески и систему измерения крутящего момента.A well-known stand adopted for the prototype described in the article “Performance and Durability of High Temperature Foil Air Bearings for Oil-Free Turbomachinary” by C. Della Corte, V. Lukashevicz, MJWalco, H. Heshmat, NASA / TM-2000-209187 / REV1, pp.1, 3, 10, 2000 ”, comprising a test gas bearing, a pulsed air turbine, a drive shaft mounted on oil-lubricated ball bearings, a heater, a loading device, a suspension system and a torque measuring system.
Стенд позволяет испытывать покрытия непосредственно в конструкции подшипника при деформации элементов, имеющей место в реальных условиях его работы.The stand allows you to test the coating directly in the design of the bearing during the deformation of the elements, which takes place in the real conditions of its operation.
Недостатками данного стенда являются:The disadvantages of this stand are:
- испытанию подвергается только один подшипник;- only one bearing is tested;
- требуется пересчет полученных при испытаниях результатов для сравнения с результатов испытаний других пар трения;- recalculation of the test results is required to compare with the test results of other friction pairs;
- конструктивная сложность стенда, заключающаяся в необходимости применения дополнительной консольной системы подвески ротора турбины на шариковых подшипниках и системы для их смазки маслом.- the structural complexity of the stand, consisting in the need to use an additional cantilever suspension system of the turbine rotor on ball bearings and a system for lubricating them with oil.
Задачей настоящего изобретения является повышение достоверности проводимых испытаний подшипников с различными покрытиями, упрощение конструкции стенда для испытаний подшипников различных форм и размеров.The objective of the present invention is to increase the reliability of the tests of bearings with various coatings, simplifying the design of the test bench for testing bearings of various shapes and sizes.
Технический результат достигается на стенде для проведения испытаний подшипников в имитируемых рабочих условиях, содержащем вал с приводной импульсной турбиной, который установлен в корпусе с каналами для подачи рабочего тела на колесо турбины и отвода его из турбины, испытуемый подшипник с нанесенным на него испытуемым покрытием, установленный в обойме, расположенный на валу импульсной турбины и снабженный нагревателем, обойма испытуемого подшипника подвешена внутри корпуса на упругих элементах, кроме того, стенд снабжен нагрузочным устройством, термодатчиком и датчиком измерения крутящего момента, причем в стенд введен контрольный подшипник, установленный в обойме, которая подвешена внутри корпуса на упругих элементах, при этом приводная импульсная турбина расположена на валу в его средней части, который установлен на двух опорах, внутри которых симметрично по отношению к импульсной турбине расположены контрольный и испытуемый подшипники, причем нагрузочное устройство подсоединено к нижней части обойм испытуемого и контрольного подшипников с возможностью обеспечения одинаковой нагрузки на оба подшипника, а между турбиной и испытуемым подшипником размещен разделительный тепловой экран.The technical result is achieved on a test bench for bearings in simulated operating conditions, containing a shaft with a pulse drive turbine, which is installed in a housing with channels for supplying a working fluid to the turbine wheel and withdrawing it from the turbine, a test bearing with a test coating applied to it, installed in the cage, located on the shaft of the pulse turbine and equipped with a heater, the cage of the test bearing is suspended inside the housing on elastic elements, in addition, the stand is equipped with load a device, a temperature sensor and a torque measurement sensor, and a control bearing mounted in a cage, which is suspended inside the housing on elastic elements, is introduced into the stand, while the drive pulse turbine is located on the shaft in its middle part, which is mounted on two bearings, inside of which are symmetrically in relation to the impulse turbine, the control and test bearings are located, and the load device is connected to the bottom of the cages of the test and control bearings with the possibility of baking the same load on both bearings, and between the turbine and the test bearing is situated separating the heat shield.
Также контрольный подшипник может быть дополнительно снабжен нагревателем и термодатчиком.Also, the control bearing can be additionally equipped with a heater and a temperature sensor.
Также на контрольный подшипник может быть нанесено испытуемое покрытие.A test coating may also be applied to the test bearing.
Также конструкции испытуемого и контрольного подшипников могут быть одинаковыми или различными.Also, the designs of the test and control bearings may be the same or different.
Сущность изобретения заключается в том, что приводная импульсная турбина установлена на валу в его средней части и симметрично по отношению к импульсной турбине расположены испытуемый и контрольный подшипники (в частном случае одинаковой конструкции и геометрии). Стенд снабжен нагрузочным устройством, которое установлено так, что нагрузки на испытуемый и контрольный подшипники одинаковы, и измерителем крутящего момента. Испытуемый подшипник установлен в обойме, которая подвешена внутри корпуса на упругих элементах, и снабжен нагревателем для обеспечения требуемого его теплового режима. Контроль состояния осуществляется с помощью термодатчика, например термопары.The essence of the invention lies in the fact that the drive pulse turbine is mounted on the shaft in its middle part and the test and control bearings are located symmetrically with respect to the pulse turbine (in the particular case of the same design and geometry). The stand is equipped with a loading device, which is installed so that the loads on the test and control bearings are the same, and a torque meter. The test bearing is mounted in a cage, which is suspended inside the housing on elastic elements, and is equipped with a heater to ensure its required thermal regime. Status monitoring is carried out using a temperature sensor, such as a thermocouple.
Техническим результатом применения данного стенда для проведения испытаний подшипников в имитируемых рабочих условиях является возможность проведения одновременных сравнительных испытаний, например, газодинамических подшипников с различными покрытиями в имитирующих условиях рабочей температуры в опоре ГТД, например ~500-600°С и «стандартных, нормализованных» условиях при t=15°С, и упрощение конструкции стенда, поскольку не требуется система смазки маслом.The technical result of using this test bench for bearing tests under simulated operating conditions is the possibility of simultaneous comparative tests, for example, gas-dynamic bearings with different coatings under simulated operating temperature conditions in the support of a gas turbine engine, for example, ~ 500-600 ° C and “standard, normalized” conditions at t = 15 ° С, and simplification of the stand design, since an oil lubrication system is not required.
Технический результат достигается введением новых элементов. К ним относится контрольный подшипник одинаковой с испытуемым подшипником конструкции, они симметрично расположены по отношению к приводной импульсной турбине. При этом устраняется необходимость в установке приводной импульсной турбины на дополнительной опоре со смазываемыми маслом шариковыми подшипниками, как показано в прототипе.The technical result is achieved by the introduction of new elements. These include a control bearing of the same design as the test bearing, they are symmetrically located with respect to the drive pulse turbine. This eliminates the need to install a drive impulse turbine on an additional support with oil-lubricated ball bearings, as shown in the prototype.
Стенд для проведения испытаний подшипников в имитируемых рабочих условиях содержит корпус с валом и приводную импульсную турбину, расположенную в его средней части. Вал установлен на двух опорах, внутри которых размещены, например, два газовых подшипника в обоймах одинаковой конструкции и размеров. На поверхности трения одного из подшипников, например испытуемого подшипника, нанесены испытуемые покрытия. Другой подшипник, контрольный, имеет «стандартные» покрытия. Обойма испытуемого подшипника с испытуемым покрытием снабжена нагревателем, обеспечивающим нагрев испытуемого подшипника до имитируемой рабочей температуры. Стенд снабжен системой нагружения (нагрузочным устройством) обоих подшипников одинаковой регулируемой рабочей нагрузкой. Испытуемый и контрольный подшипники установлены внутри обойм на упругих элементах. Испытуемый подшипник отделен от приводной импульсной турбины тепловым экраном.The test bench for bearings in simulated operating conditions includes a housing with a shaft and a pulse drive turbine located in its middle part. The shaft is mounted on two bearings, inside of which, for example, two gas bearings are housed in cages of the same design and size. On the friction surface of one of the bearings, for example a test bearing, test coatings are applied. Another bearing, control, has a "standard" coating. The cage of the test bearing with the test coating is equipped with a heater that heats the test bearing to a simulated operating temperature. The stand is equipped with a loading system (load device) of both bearings with the same adjustable working load. The test and control bearings are installed inside the cages on the elastic elements. The test bearing is separated from the drive pulse turbine by a heat shield.
Суть изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 изображена схема продольного разреза заявляемого стенда для проведения испытаний подшипников в имитируемых рабочих условиях.Figure 1 shows a diagram of a longitudinal section of the inventive stand for testing bearings in simulated operating conditions.
На фиг.2 изображено поперечное сечение А-А стенда фиг.1.Figure 2 shows a cross section aa of the stand of figure 1.
На фиг.3 изображено сечение Б-Б стенда фиг.1.Figure 3 shows a section bB of the stand of figure 1.
Стенд для проведения испытаний подшипников в имитируемых рабочих условиях (см. фиг.1) содержит вал 1 с приводной импульсной турбиной 2, испытуемый подшипник 3 и контрольный подшипник 4. На испытуемый подшипник 3 нанесено испытуемое покрытие (не показано). Испытуемый подшипник 3 снабжен нагревателем 5. Приводную импульсную турбину 2 устанавливают на валу 1, испытуемый и контрольный подшипники 3 и 4 размещают в корпусе 6 и устанавливают в обойме 16. Обойма 16 каждого подшипника 3 и 4 установлена внутри корпуса 6 на упругих элементах 8. Вал 1 снабжен датчиком 9 измерения крутящего момента. К нижней части обоймы 16 обоих подшипников 3 и 4 подсоединено нагрузочное устройство 10. Обойма 16 испытуемого подшипника 3 снабжена термодатчиком 11. На испытуемый подшипник 3 нанесено испытуемое покрытие. В корпусе 6 имеется канал 12 (см. фиг.2) для подачи рабочего тела на колесо турбины 2 и канал 13 для выхода рабочего тела из турбины 2. Корпус 6 испытуемого подшипника 3 отделен от турбины 2 тепловым экраном 14. Рабочее тело, например сжатый воздух, подается через канал 12 на колесо турбины 2 в импульсном режиме в количестве и с периодичностью, обеспечивающими разгон и останов колеса приводной импульсной турбины 2 от оборотов выбега до оборотов «всплытия» вала 1, при котором образуется несущая газовая пленка в испытуемом подшипнике 3 и исчезает сухое трение в испытуемом подшипнике 3 и исчезает сухое трение в исследуемой паре покрытий.The test bench for bearings under simulated operating conditions (see Fig. 1) contains a
Стенд для проведения испытаний подшипников в имитируемых рабочих условиях работает следующим образом.The stand for testing bearings in simulated operating conditions is as follows.
На вал 1 турбины 2 устанавливают, например, газовые подшипники 3 и 4, соответственно испытуемый и контрольный. С помощью нагрузочного устройства 10 устанавливают требуемую величину нагрузки на оба подшипника 3 и 4. Вследствие симметричности конструкции нагрузки на оба подшипника 3 и 4 одинаковы. Включают нагреватель 5 и устанавливают требуемое тепловое состояние деталей испытуемого подшипника 3, контролируемое с помощью термодатчика 11. Затем подается сжатый воздух на приводную импульсную турбину 2. При вращении приводной импульсной турбины 2 возникает сухое трение в контактируемой паре, например, испытуемого подшипника 3, что приводит к износу испытуемого покрытия в месте контакта. По мере увеличения частоты вращения приводной импульсной турбины 2 возрастает подъемная сила в клиновом воздушном зазоре между лепестком 15 (фиг.3) испытуемого подшипника 3 и валом 1. При достижении подъемной силой величины, равной величине приложенной нагрузки устройством 10, вал 1 «всплывает», т.е. достигаются «обороты всплытия» и при сохранении или дальнейшем увеличении частоты вращения износ покрытия в паре контакта прекращается. При отключении подачи рабочего тела на приводную импульсную турбину 2 частота ее вращения уменьшается, воздушный клин исчезает и вновь возникает сухое трение в паре контакта. Испытания испытуемого подшипника 3 с исследуемым покрытием по такой программе изменения частоты вращения продолжаются до тех пор, пока не будет достигнуто намеченное число циклов «пуск-останов» или износ поверхности исследуемой пары трения достигнет основного материала подшипника.On the
Результаты испытаний на износ испытуемого покрытия на испытуемом подшипнике 3 сравнивают с износом, полученным на контрольном подшипнике 4 при «стандартной» температуре, в качестве которой может быть выбрана, например, t=15°С.The results of the wear test of the test coating on the test bearing 3 are compared with the wear obtained on the control bearing 4 at a “standard” temperature, for example, t = 15 ° C.
При необходимости контрольный подшипник 4 может быть также дополнительно снабжен своим нагревателем. На контрольный подшипник может быть нанесено испытуемое покрытие. В этом случае становится возможным проведение сравнительных испытаний 2-х различных комбинаций испытуемых покрытий в паре трения при одинаковых условиях для подшипников по нагрузке и по температуре.If necessary, the control bearing 4 can also be additionally equipped with its own heater. A test coating may be applied to the test bearing. In this case, it becomes possible to conduct comparative tests of 2 different combinations of the tested coatings in a friction pair under the same conditions for bearings in terms of load and temperature.
В таблице приведены примеры сравнения результатов испытаний.The table shows examples of comparison of test results.
Изобретение позволяет определить сравнительную работоспособность испытуемых покрытий в паре трения, например газового подшипника, например, в газодинамическом лепестковом - между валом и лепестком, при различных рабочих температурах и нагрузках по отношению к «стандартному» известному покрытию в стандартных условиях, например при 15°С.The invention allows to determine the comparative performance of the tested coatings in a friction pair, for example, a gas bearing, for example, in a gas-dynamic flap - between the shaft and the flap, at different operating temperatures and loads in relation to the "standard" known coating under standard conditions, for example at 15 ° C.
Применение заявляемого стенда для проведения испытаний подшипников в имитируемых рабочих условиях позволяет проводить сравнительные испытания подшипников с различными покрытиями в опоре ГТД, повышает точность и достоверность получения результатов испытаний и упрощает конструкцию стенда.The use of the inventive stand for testing bearings in simulated operating conditions allows comparative testing of bearings with various coatings in the support of the turbine engine, improves the accuracy and reliability of obtaining test results and simplifies the design of the stand.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005101393/28A RU2280243C1 (en) | 2005-01-24 | 2005-01-24 | Bench for testing bearings |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005101393/28A RU2280243C1 (en) | 2005-01-24 | 2005-01-24 | Bench for testing bearings |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2280243C1 true RU2280243C1 (en) | 2006-07-20 |
Family
ID=37028779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005101393/28A RU2280243C1 (en) | 2005-01-24 | 2005-01-24 | Bench for testing bearings |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2280243C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556304C1 (en) * | 2014-04-04 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Stand for testing gas-dynamic bearings |
RU2587758C1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Test bench for cyclic tests of gas-dynamic bearings |
-
2005
- 2005-01-24 RU RU2005101393/28A patent/RU2280243C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
PERFOMANCE AND DURABILITY OF HIGH TEMPERATURE FOIL AIR BEARINGS FOR OIL-FREE TURBOMACHINARY@ C.DELLA CORTE, V.LUKASHEVICZ, MJ.WALCO, H.HESHMAT, NASA (TM-2000-209187) REV1, pp.1, 3, 10, 2000. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556304C1 (en) * | 2014-04-04 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Stand for testing gas-dynamic bearings |
RU2587758C1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Test bench for cyclic tests of gas-dynamic bearings |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2007006210A1 (en) | Rolling contact fatigue tester for inspecting the simulated working condition | |
US20080168823A1 (en) | Roller fatigue test apparatus | |
CN105547697B (en) | A kind of ultrahigh speed rolling bearing performance tester | |
CN101226103A (en) | Device for testing elastic foil tablet transverse bearing departure rotary speed | |
CN102778313A (en) | Device for testing dynamic friction torque of precise micro rolling bearing | |
CN209513264U (en) | A kind of high-speed sealing bearing performance test machine | |
CN105716851A (en) | Rotating bending fatigue testing machine for valves | |
BR102019018444A2 (en) | DOUBLE-DISC TRIBOMETER SET AND METHOD FOR OPERATING A TRIBOMETER | |
KR101408330B1 (en) | lubricating and cooling test apparatus for high temperature turbines air foil bearing | |
RU2587758C1 (en) | Test bench for cyclic tests of gas-dynamic bearings | |
RU2280243C1 (en) | Bench for testing bearings | |
JP2001502807A (en) | How to detect the functional effectiveness of a lubricating oil | |
CN114136645A (en) | Inlet flow field measuring device for turbine component tester | |
LaTray et al. | A high speed test rig capable of running at 190,000 rpm to characterize gas foil thrust bearings | |
CN108760311A (en) | A kind of thrust ball bearing fatigue life experimental provision under vacuum environment | |
CN107907216B (en) | Brush seal dynamic temperature field measurement device | |
CN1316236C (en) | Measuring test table for turbocharger friction power | |
JP3283357B2 (en) | Thrust bearing life test equipment | |
CN108344654A (en) | A kind of ring-block friction wear testing machine | |
CN109238709B (en) | Device and method for measuring equivalent friction coefficient of rolling bearing | |
RU2556304C1 (en) | Stand for testing gas-dynamic bearings | |
Slaney | Hybrid ceramic bearing development for gas turbine engines | |
Reddy et al. | Experimental investigation on the performance characteristics of tilting pad journal bearings for small LD ratios | |
CN115342956B (en) | Ball-disc type aerospace bearing lubricant friction force testing machine | |
Jung | Evaluation of Coated Top Foil Bearings: Drag Friction Coefficient, Operating Drag Torque and Lift-Off Speed, and Dynamic Force Coefficients |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130125 |