Экспериментальное определение подъемной силы и жесткости цилиндрических аэростатических опор, страница 2

            Из вышеизложенного следует. что рассмотренная методика позволяет производить только ориентировочные расчеты. Сами расчеты не доведены до формы принятой в инженерной практике и имеюзщиеся графические данные не отвечают всем возникающим потребностям.

            Однако, анализ данных, приведенных в [62,64], а также опытные данные, накопленные в ЭНИМСе и ОКБ СА, дают возможность  качественно определить влияние ряда параметров и тем самым ограничиться при постановке экспериментов определенным сочетанием этих параметров.

            Рассмотрим, как влияют некоторые параметры на подъемную силу опор. Прежде всего подчеркнем, что подъемная сила опор пропорциональна их площади. Сравнение простых сопел, сопел с карманами и сопел с микроканавками показывает, что подъемная сила опоры с простыми соплами составляет только 2/3 от значения этой величины для сопел с круговыми карманами. А таже величина у опоры с микроканавками на 25% превышает аналогичную величину у  опоры с круговыми карманами. Кроме того, если простые сопла располагаются по окружности на расстоянии меньшем, чем 13 мм их взаимодействие приводит к уменьшению подъемной силы, в то же время как у опоры с круговыми карманами это расстояние не имеет значения. Поэтому было решено исключить из экспериментов просто сопла поддува.  Оптимальным числом сопел принято считать от  6 до 12 в ряду. Опитимальный диаметр сопел поддува зависит от  диаметрального зазора. По эксплуатационным и технологическим соображениям решено было проводить эксперименты с соплами диаметром 0,3 мм. Таким  соплам соотверствуют зазоры, равные 30-50 мкм.

Из анализа данных, приведенных в [62,64], следует, что оптимальная длина опоры колебается от 1 до 1,5 D. Там же утверждается,    что опора с двухрядным расположением сопел имеет преимущество по сравнению с опорой с однорядным центральным расположением сопел. Причем, отношение  l / d должно быть равно 0,25. Однако, на практике встречаются  случаи, когда  по конструктивным соображениям необходимо применить опору с центральным расположением сопел, или при их  двухрядном расположении - приблизить сопла к краю.Поэтому было решено провести эксперименты и с такими опорами.

15.2 Методика эксперимента

            Эксперименты проводились с цилиндрическими опорами, которые были изготовлены с  поднутрениями вокруг сопел поддува (карманами) и микроканавками.

            Методика экспериментов была следующей:

            Опоры были изготовлены с одним и двумя рядами сопел поддува. чертежи опор и их основные параметры показаны на рис. 15.2 и 15.3.

Диаметры сопел поддува. диаметр и глубина карманов, конфигурация и глубина микроканавок, а также сами диаметры опор и их длина были назначены исходя из сложившейся практики их проектирования  в ОКБ СА, ЭНИМСе, ВНИИЗМе, а также по данным литературы [62-66]. В процессе экспериментов определялось влияние этих параметров,  а также Р на подъемную силу и жесткость опор. Испытательная  установка для цилиндрических опор показана на рис. 15.4

            К испытуемой опоре крепится многооборотный индикатор МИГ с  ценой деления 1 мкм.  К втулке опоры прикрепляется рычаг, на который через динамометр и шаровую опору воздействует усилие пресса. Прикладываемое усилие (подъемная сила) измеряется динамометром. В отсутствии усилия получаем состояние. когда S₁=S_г и Е=0. По мере приложения усилия начинает возрастать Е. Это изменение фиксируется многообразным индикатором, и одновременно снимаются показания с динамометра.

            В экспериментах использовалось 5 образцов цилиндрических опор: две опоры (III и V) - с карманами (см.рис. 2) (причем при экспериментах можно было включить либо 6, либо 12 сопел поддува, расположенных в каждом из  двух рядов) и три опоры (I, II и IV) - с микроканавками (см.рис. 3).

15.3 Результаты экспериметов

            Максимальная достигаемая подъемная сила в зависимости от значения относительного эксцентриситета (Ео=Е/Sд) и давления поддува Р проводится в табл. 15.1,а распределение подъемной силы  в зависимости от эксцентриситета Е и давления поддува Р представлено на графиках (рис.15.5 – 15.11) В табл. 15.2 приведены жесткости указанных опор, взятые для различных участков характеристик W=f(E).

            Таблица 15.1Максимальная подъемная сила цилиндрических опор

                                        в зависимости от давления поддува

№ опоры	Wмакс., Н при  Емакс. относ.	Р, МПа					D, мм	S, мкм
		0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
I	W, Н	187	272	422	482	497	60	38
	E	0,37	0,34	0,37	0,37	0,37
II	W, Н	95	155	200	260	395	40	45
	Е	0,49	0,47	0,48	0,48	0,48
II 12 сопел	W, Н	-	356	491	521	566	60	58
	Е	-	0,48	0,48	0,48	0,48
IV	W, Н	104	124	169	214	289	25	37
	Е	0,49	0,49	0,49	0,49	0,49
V 12 сопел	W, Н	326	386	431	536	566	60	58
	Е	0,40	0,38	0,41	0,38	0,41
III 6 сопел	W, Н	136	356	416	461	521	60	58
	Е	0,43	0,45	0,45	0,43	0,45
V 6 сопел	W, Н	191	356	431	491	536	60	58
	Е	0,39	0,40	0,40	0,36	0,40

 Анализ графиков рис. 15.5 - 15.11 и табл. 15.2 позволяет сделать следующие выводы. У опор І, ІІ и ІV (опоры с микроканавками), длины которых одинаковы, подъемная сила приблизительно пропорциональна диаметру опоры. Сравнение опоры 1 с  опорами III и V, в которых работало по 6 сопел поддува в каждом ряду и длины котрых с учетом расстояния осей отверстий поддува от края опоры были примерно одинаковыми с длиной опоры 1, показывает, что подъемная сила у этих опор тоже была примерно одинаковой. Следовательно, подъемная сила у опор с микроканавками и у опор с карманами при равном количестве сопел поддува в  ряду не зависит от конструкции опоры, и значит применение опор с карманами в силу их конструктивной и технологической простоты предпочительнее. Анализ характеристик опор III и V с 12 и 6 соплами подпора в ряду показывает, что увеличение количества сопел подпора в ряду с 6 до 12 приводит к весьма незначительному (5-7%) возрастанию подъемной силы. Из [62] следует, что оптимальное число сопел в ряду - 8.