Надежность и отказоустойчивость высокоскоростных машин определяет работу многих технологических процессов. В их числе транспортировка нефти, водоснабжение, процессы перекачки различных сред. Одним из основных факторов, влияющих на работоспособность насосов, является износ подшипниковых узлов, поток отказов которых составляет 30% от общего числа поломок. Поэтому разработка систем автоматизации направленных на повышение работоспособности является актуальной задачей в сфере повышения надежности и снижения затрат на их эксплуатацию.
В работе рассматривается технологическое решение задачи поддержания режима низкого трения в подшипниковых опорах, а так же проект стенда для экспериментального исследования.
Основным элементом стенда является вал, установленный в радиальных подшипниках скольжения, имеющих конструкцию, позволяющую использовать подъемную силу гидростатического эффекта смазки для вращения на малых скоростях.
Передача вращательного движения осуществляется через муфту посредством электродвигателя. В этом режиме работы вал не соприкасается с втулкой подшипника и осуществляет вращение без разрушения масляного слоя, что исключает возможность схватывания контактирующих поверхностей и снижает их износ. При повышении скорости вращения вала до критического значения начинает сказываться действие гидродинамического эффекта жидкостного трения. В этот момент производится корректировка режима масляного насоса, работа которого зависит от температуры и вязкости масла, а так же от давления в камере подшипника и радиальных нагрузок, изменяющихся в процессе повышения скорости вращения вала. При достижении номинальных оборотов в гидродинамическом режиме происходит полное разделение вала и втулки смазочным слоем, после чего масляный насос отключается.
Автоматизированное управление системы осуществляется на базе беспоисковой адаптивной системы (БАС) с идентификатором. Данная система производит не только полный контроль толщины масляного слоя, но и позволяет исключить износ опор скольжения в случаях переменных нагрузок и аварийных режимах работы.
Основной контур БАС образован обобщенным объектом управления ОУ (подшипниковая опора), автоматическим регулятором АР (масляный насос) и корректирующим устройством КУ (на базе контроллера). Контур адаптации образован устройством идентификации УИ и блоком настройки регулятора БНР Наблюдаемый выходной сигнал основного контура - толщина масляного слоя, в зазоре подшипника скольжения измеряемая при помощи индуктивного датчика расстояния.
Данная разработка имеет большое практическое значение во многих технологических процессах с использованием высокоскоростных машин и позволяет в значительной степени повысить их надежность.