Необходимость применения лепестковых газодинамических подшипников

Чем обусловлена необходимость в применении ЛГП

Производители современных высокоскоростных энергетических машин используют лепестковые газодинамические подшипники (ЛГП) в качестве опор вала своих установок. Эти подшипники имеют несущую поверхность из металлических пластин.

При высоких скоростях вращения между валом и лепестками образуется газовый клин из сжатого воздуха, который помогает центровать вал, демпфировать колебания и разделять рабочие поверхности вала и подшипника, тем самым предотвращая их износ.

Защита элементов ЛГП от износа

Из-за особенностей работы лепестковых газодинамических подшипников – температурных режимов и скоростей вращения – для их обслуживания необходимы материалы, которые реализуют технологию твердой смазки (антифрикционные твердосмазочные покрытия).

Эти покрытия помогают снизить трение между лепестками подшипников и валом в моменты пуска и остановки агрегатов, а также в аварийных и переходных режимах, когда газовый клин не отделяет сопряженные поверхности – на низких скоростях работы.

Покрытия должны обладать высокой износостойкостью, сохранять работоспособность в широком температурном диапазоне и прочно соединяться с основой.

Рабочие температуры энергетических установок могут достигать от -50 до +700 °С, однако многие известные твердые смазочные материалы не могут эффективно функционировать в таких подшипниках.

• Коэффициент трения графита увеличивается при температуре свыше +250 °С, так как влага, необходимая для его смазочных свойств, начинает испаряться
• Дисульфид молибдена при температуре +350 °С окисляется, образуя триоксид молибдена, что приводит к увеличению коэффициента трения
• Некоторые вещества (фторид кальция и оксиды металлов) начинают проявлять смазочные свойства только при температуре выше +400 °С, поэтому не могут эффективно защищать детали во время пуска и остановки

Для снижения трения и износа элементов ЛГП целесообразно применять адаптивные покрытия.

Адаптивные покрытия для ЛГП

Адаптивные покрытия – это материалы, которые могут самостоятельно изменять свои физико-механические свойства при изменениях окружающей среды. Например, при повышении температуры в покрытии возникают новые структуры, благодаря которым материал адаптируется к изменениям условий и возвращается в начальное состояние после охлаждения. Они состоят из нескольких видов твердых смазок и различных добавок.

Линейка адаптивных покрытий была разработана российской компанией «Моденжи», которая производит твердосмазочные материалы для снижения трения и износа.

На рисунке 1 показаны лепестки газодинамических подшипников до и после нанесения покрытия MODENGY 1014.

Рис.1. Элементы упорного лепесткового газодинамического подшипника до и после нанесения покрытия MODENGY 1014

Характеристики покрытий, нашедших применение в ЛГП

• MODENGY 1014 – покрытие серого цвета с гладкой текстурой, изготавливаемое на основе дисульфида молибдена и политетрафторэтилена (ПТФЭ). Работает при температуре до +255 °С и наносится распылением
• MODENGY 1007/1077 – покрытия серо-черного цвета, основанные на графите и керамике. Работают при температурах до +350 °С и также наносятся распылением. Версия 1077 обладает повышенной износостойкостью
• MODENGY 2560 – покрытие на основе дисульфида вольфрама и графита серого матового цвета, работающее при температурах до +500 °С. Наносится распылением и характеризуется низким коэффициентом трения
• MODENGY 1090 – покрытие на основе высокотемпературной адаптивной композиции серо-черного цвета. Обладает термической стойкостью до +730 °С и наносится распылением, а его отличительной особенностью является многоступенчатый режим полимеризации

При выборе оптимального материала для конкретного узла трения необходимо учитывать температурный режим его эксплуатации, тип рабочей среды (газа) и другие факторы. Поэтому для подбора адаптивных покрытий рекомендуется обращаться к производителю.