Адаптивные покрытия для лепестковых газодинамических подшипников. Подбор материалов MODENGY с учетом температурного режима работы элементов

1. Основные сферы применения и особенности обслуживания лепестковых газодинамических подшипников
2. Применение адаптивных покрытий для ЛГП

Основные сферы применения и особенности обслуживания лепестковых газодинамических подшипников

Лепестковые газодинамические подшипники (ЛГП) – это безмасляные опоры, которые используются в высокоскоростных энергетических установках.

Несущую поверхность ЛГП образуют упругие металлические пластины малой толщины, которые устанавливаются вокруг вала энергетической машины.

По мере увеличения скорости вращения ротора между лепестками подшипника и поверхностью вала образуется газовый клин, который полностью разделяет поверхности деталей. Таким образом при высоких скоростях вращения износа компонентов практически не наблюдается.

Применение лепестковых газодинамических подшипников позволяет:

• Увеличить верхний температурный предел эксплуатации установки за счет отказа от масла, которое теряет свои смазочные свойства при высоких температурах. Благодаря этому повышается эффективность работы энергетических машин
• Уменьшить габариты агрегатов, так как система смазки занимает около 20 процентов от веса всей установки
• Уменьшить частоту и длительность технического обслуживания оборудования
• Исключить возникновение вихревой неустойчивости вала, так как ЛГП обладают высокими стабилизирующими свойствами. Несущая способность газового подшипника значительно увеличивается по мере роста скорости вращения ротора
• Повысить экологичность установок за счет отказа от масла
• Продлить ресурс энергетических установок
• Увеличить максимальную скорость вращения ротора

Прочный газовый клин образуется только после того, как вал набирает большую скорость вращения. В моменты пуска-останова энергоустановок, в переходных либо аварийных режимах работы лепестки подшипников касаются поверхности вала.

Поэтому для защиты элементов от преждевременного износа на поверхность пластин, обращенную к валу, наносят материалы, реализующие технологию твердой смазки – антифрикционные покрытия.

Для обслуживания лепестковых газодинамических подшипников подходят исключительно твердые смазки, прочно сцепленные с лепестками, так как другие материалы не работоспособны в условиях эксплуатации высокоскоростных энергетических установок.

Однако известные на сегодня твердые смазки не могут работать в широком диапазоне температур, в котором функционируют современные энергетические агрегаты: от -50 до +700 °С и более.

Одни из них теряют свои свойства при нагреве, другие проявляют смазочные характеристики в высокотемпературной области.

Например, дисульфид молибдена при температуре выше +350 °С начинает окисляться и выделять триоксид молибдена, следствием чего является повышение его коэффициента трения.

Графит реализует свои смазочные свойства только при наличии в своем составе влаги, которая начинает испаряться при нагреве выше +200 °С.

Оксиды некоторых металлов снижают трение сопряженных компонентов только при температуре более +400 °С.

Получаем, что для эффективной защиты лепестковых газодинамических подшипников при малой скорости вращения вала необходимо использовать материалы, которые комбинируют в себе различные твердые смазки и добавки и могут изменять свою структуру и свойства при переходе из одной температурной области в другую. Такими материалами являются адаптивные покрытия.

Применение адаптивных покрытий для ЛГП

Адаптивные покрытия – это инновационные материалы, которые появились вследствие развития технологии твердой смазки и антифрикционных твердосмазочных покрытий.

Адаптивный механизм составов заключается в формировании новых структур при переходе из одного температурного режима в другой.

При чем такие материалы должны возвращаться в свое исходное состояние после возвращения из высокотемпературной области.

Данные материалы находятся на стадии разработки, однако существенные успехи в применении адаптивных покрытий на элементах лепестковых газодинамических подшипников уже достигнуты.

Данная организация осуществляет разработку и производство антифрикционных твердосмазочных покрытий, которые успешно применяются для снижения трения в различных отраслях промышленности.

В ответ на потребности производителей высокоскоростных энергетических установок специалисты компании обратили внимание на возможности расширения температурного диапазона эксплуатации своих материалов и областей их применения.

Далее приведены характеристики покрытий, нашедших применение в лепестковых газодинамических подшипниках.

MODENGY 1014:

• Твердые смазочные материалы в составе: дисульфид молибдена, политетрафторэтилен
• Термическая стойкость: +255 °С
• Серый цвет
• Нанесение методом распыления
• Особенности: гладкая текстура

MODENGY 1007 / MODENGY 1077:

• Твердые смазочные материалы в составе: графит, керамика
• Термическая стойкость: +350 °С
• Серо-черный цвет
• Нанесение методом распыления
• Особенности: версия 1077 с повышенной износостойкостью

• Твердые смазочные материалы в составе: дисульфид вольфрама, графит
• Термическая стойкость: +500 °С
• Серый матовый цвет
• Нанесение методом распыления
• Особенности: низкий коэффициент трения

• Твердые смазочные материалы в составе: высокотемпературная адаптивная композиция
• Термическая стойкость: +730 °С
• Серо-черный цвет
• Нанесение методом распыления
• Особенности: многоступенчатый режим полимеризации

В качестве примера на рисунке 1 приведен внешний вид упорного лепесткового газодинамического подшипника с покрытием MODENGY 1014.

Оно обладает хорошей адгезией с основой, широким диапазоном рабочих температур, высокими разделительными свойствами. Благодаря применению материала обеспечивается повышение ресурса элементов ЛГП.

Рис.1. Элементы ЛГП с покрытием MODENGY 1014

При подборе материалов для обслуживания безмасляных подшипников высокоскоростных энергетических установок необходимо учитывать не только температурный диапазон эксплуатации деталей, но и другие факторы, например, вид рабочей среды. Поэтому для выбора оптимального решения для снижения трения и износа ЛГП рекомендуется обратиться к производителю покрытий.я

Возврат к списку