Причины возникновения вибрации в агрегате электронасосном космического аппарата и способы ее снижения

Автор: З.А. Юдина, М.И. Синиченко, А.П. Ладыгин, Ф.К. Синьковский, Д.Б. Усманов

Журнал: Космические аппараты и технологии.

Рубрика: Ракетно-космическая техника

Статья в выпуске: 2, 2021 года.

Бесплатный доступ

Разработка высокоресурсных электронасосных агрегатов, ориентированных для эксплуатации в составе ракетно-космической, авиационной и транспортной техники, является важной задачей. Данные агрегаты являются активными устройствами преобразования энергии, обеспечивают функциональность системы терморегулирования. Его отказ приводит к непоправимым последствиям: неисправностям сопрягаемого оборудования, отказам системы в целом, авариям со значительным экономическим ущербом. Вибрация для электронасосного агрегата является наиболее неблагоприятным фактором, сказывающимся на его надежности. Данное обстоятельство обуславливает актуальность, целесообразность и важность поставленных задач исследования виброактивности электронасосного агрегата – причин появления вибраций и способами борьбы с ними. Рассмотрены основные источники вибраций в электронасосном агрегате космического аппарата, а именно: механические, гидродинамические и электротехнические. Рассмотрены рекомендации зарубежных и отечественных авторов по мерам борьбы с каждым источником. Было проведено исследование технического уровня существующих разработок, результатов, основных технических решений и тенденций развития технических решений для решения проблемы по снижению виброактивности электронасосных агрегатов. На основании данного обзора были сформулированы основные направления дальнейших исследований виброактивности, которые способны привести к ее снижению в существующих конструкциях электронасосных агрегатов.

Еще

Электронасосный агрегат, космический аппарат, виброактивность

Короткий адрес: https://sciup.org/14118290

IDR: 14118290   |   DOI: 10.26732/j.st.2021.2.01

Список литературы Причины возникновения вибрации в агрегате электронасосном космического аппарата и способы ее снижения

  • Кузнецова З. А., Синиченко М. И., Кузнецов А. Д., Клешнина И. А., Синьковский Ф. К. Исследование влияния конструктивных параметров рабочего колеса на величину осевой нагрузки центробежного электронасосного агрегата // Сибирский журнал науки и технологий. 2020. Т. 21. № 3. С. 389–399. doi: 10.31772/2587-6066-2020-21-3-389-399
  • Краев М. В., Лукин В. А., Овсянников Б. В. Малорасходные насосы авиационных и космических систем. М. : Машиностроение, 1985. 128 с.
  • Григорьева Н. В. Вибрация энергетических машин : справ. пособие. Л. : Машиностроение, 1974. 464 с.
  • Перевощиков С. И. Разработка научных основ управления вибрацией гидродинамического происхождения в центробежных насосах магистральных нефтепроводов : дисс. д-ра техн. наук: 05.02.13. Тюмень : ТюмГНГУ, 2004. 48 с.
  • Быховский И. И. Основы теории вибрационной техники. М. : Машиностроение, 1968. 362 с.
  • Джафари П. Снижение вибрации гидродинамического происхождения насосно-силовых агрегатов // Научный вестник МГТУ ГА. 2011. № 173. С. 137–140.
  • Hammond, Osama H. I. Compound fault diagnosis of centrifugal pumps using vibration analysis techniques : doctoral thesis. University of Huddersfield, 2018. 181 p.
  • Luo Y., Yuan Sh., Yuan J., Lu J. Research on Characteristic of the vibration spectral entropy for centrifugal pump // Hindawi Publishing Corporation Advances in Mechanical Engineering. 2014. 9 p.
  • Si Q., Yuan Sh., Yuan J., Liang Y. Investigation on Flow-induced noise due to backflow in low specific speed centrifugal pumps // Hindawi Publishing Corporation Advances in Mechanical Engineering. 2013. 11 p.
  • Lu J., Liu X., Zeng Y., Zhu B., Hu B., Yuan Sh., Hua H. Detection of the flow state for a centrifugal pump based on vibration // MDPI. 2013. 18 p.
  • Cui B., Li J., Zhang Ch., Zhang Y. Analysis of radial force and vibration energy in a centrifugal pump // Hindawi Mathematical Problems in Engineering. 2020. 12 p.
  • Basic principles for the design of centrifugal pump installations. Sterling SIHI, 2003. 389 c.
  • Yang A., Lang D., Li G., Chen E., Dai R. Numerical research about influence of blade outlet angle on flow-induced noise and vibration for centrifugal pump // Hindawi Publishing Corporation Advances in Mechanical Engineering. 2014. 11 p.
  • Zhang X., Wang P., Ruan X., Xu Zh., Fu X. Analysis of pressure pulsation induced by rotor-stator interaction in nuclear reactor coolant pump // Hindawi Shock and Vibration. 2017. 18 p.
  • M.M.E. van Osch. Rotor dynamics of a centrifugal pump. Technische Universiteit Eindhoven, 2006. 54 p.
  • Бобков А. В. Повышение эффективности малоразмерных центробежных насосов авиакосмических энергосиловых установок и систем терморегулирования : дисс. д-ра техн. наук: 05.07.05. М. : ГОУВПО «КнАГТУ», 2004. 399 с.
  • Wu Y., Li S., Liu S., Dou H.-S., Qian Z. Vibration of Hydraulic Machinery. Springer, 2013. 500 p.
  • Кузьмин А. В. Исследование характеристик лопастного насоса для добычи нефти при изменении геометрии проточной части его ступени : дисс. канд. техн. наук: 05.02.13. М. : ФГБОУ ВО «ЗГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина», 2018. 257 с.
  • Перевощиков С. И. Конструкция центробежных насосов (общие сведения) : учеб. пособие. Тюмень : ТюмГНГУ, 2013. 228 с.
  • Иванов Я. Н., Ивченко Л. Ф., Стебловцев А. А., Шнякин В. Н. Разработка конструкции и исследование электронасосного агрегата с ресурсом работы более 35000 часов // Авиационно-космическая техника и технология. 2003. № 5. С. 114–117.
  • Челомей В. Н. Вибрации в технике : справочник в 6-ти т. М : Машиностроение, 1980. Т. 3. 544 с.
  • Куцубина Н. В., Санников А. А. Теория виброзащиты и акустической динамики машин : учеб. пособие. Екатеринбург : УГЛТУ, 2014. 167 с.
  • Краев М. В., Лукин В. А., Овсянников Б. В. Малорасходные насосы авиационных и космических систем. М. : Машиностроение, 1985. 128 с.
  • Nurulhusna binti Mohd Mohtar. Vibration analysis of centrifugal pump : Dissertation of the Bachelor of Engineering. Universiti Teknologi Petronas. 2013. 37 p.
  • Волоховская О. А. Снижение виброактивности центробежных насосов путем изменения последовательности расположения рабочих колес на оси вала // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2010. № 4. С. 69–78.
  • Волоховская О. А. Об одном подходе к снижению уровня вибраций погружных центробежных насосов для нефтедобычи // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. № 4 (2). 2011. С. 82–84.
  • Валюхов С. Г., Ярославцев С. В., Патрахин Р. И. Экспериментальное исследование влияния параметров упругой муфты и дисбаланса консольных насосов на уровень виброактивности // Труды Х Междунар. науч.-техн. конф. «СИНТ’19». 2019. С. 134–142.
  • Ряховский О. А., Обозный Ю. С., Кушнарев В. И., Гуськов А. М. Магистральный нефтяной центробежный насос с ротором на подшипниках качения и способ улучшения характеристик насоса. Пат. № 2485352 Российская Федерация, 2013. Бюл. № 17.
  • Бургетт Д., Хартман Ю., Хельдманн Й. Виброизоляционный композитный материал подшипника скольжения, вкладыш подшипника скольжения и узел подшипника скольжения. Пат. № 2461746 Российская Федерация, 2012. Бюл. № 26.
  • Dry journal bearing. Patent US 3881791. 1975.
  • Merot Ph., Bozet J. L., Poysat P. Polymeric bearing with elastomer. Patent 2003/0012467 USA, 2003.
  • Богун В. С., Войтов С. Н. Многоступенчатый центробежный насос. Пат. № 2361117 Российская Федерация, 2009. Бюл. № 19.
  • Bloch H. P., Budris A. R. Pump user’s handbook life extension. Third edition. Fairmont Press, 2010. 506 p.
  • Harris T. A., Kotzalas M. N. Essential Concepts of Bearing Technology. Fifth edition. CRC Press, 2007. 375 p.
  • Ovacikli A. K. Condition Monitoring of Ball Bearings Using Vibration Analysis. Lulba University of Technology, 2010. 54 p.
  • Jauregui Correa J. C., Lozano Guzman A. Mechanical vibrations and condition monitoring. Elsevier, 2020. 202 p.
  • Шубов И. Г. Шум и вибрация электрических машин. Л. : Энергоатомиздат, 1986. 208 с.
  • Коротков Е. Б., Слободзян Н. С., Широбоков О. В., Киселев А. А., Надежин М. И. Наземная система комплексной диагностики электромеханических устройств космических аппаратов // Радиопромышленность. 2019. № 4. С. 54–62. doi: 10.21778/2413-9599-2019-29-4-54-62
  • Матвеев С. А., Жуков Ю. А., Коротков Е. Б., Широбоков О. В., Надежин М. И., Ладыгин А. П. Обзор методов диагностики электронасосных агрегатов спутниковых платформ // Радиопромышленность. 2020. Т. 30. № 3. С. 86–98. doi: 10.21778/2413-9599-2020-30-3-86-98
  • Логанов А. А., Овечкин Г. И., Бородин Л. М., Синиченко М. И., Шилкин О. В. Электронасосный агрегат. Пат. № 2574782 Российская Федерация, 2016. Бюл. № 4.
  • Белоусов Н. И. Многоступенчатый электронасосный агрегат. Пат. № 2162547 Российская Федерация, 2001. Бюл. № 3.
  • Логанов А. А., Овечкин Г. И., Бородин Л. М., Синиченко М. И. Смирнов В. В., Воловиков В. Г. Двухступенчатый электронасосный агрегат. Пат. № 2618777 Российская Федерация, 2008. Бюл. № 14.
  • Heat exchange module and serial pump thereof. Patent US 10198046. 2016.
  • Electro motor driven pump. Patent US 10465679. 2014.
  • Electro motor, pump divice using electric motor, and stator. Patent US 2167341. 2013.
  • Белоусов Н. И. Электронасосный агрегат. Пат. № 2208183 Российская Федерация, 2003. Бюл. № 19.
  • Белоусов Н. И. Дублированный электронасосный агрегат. Пат. № 2160389 Российская Федерация, 2000. Бюл. № 34.
  • Белоусов Н. И. Резервированный электронасосный агрегат. Пат. № 2160390 Российская Федерация, 2000. Бюл. № 34.
  • Белоусов Н. И. Электронасосный агрегат. Пат. № 2329401 Российская Федерация, 2008. Бюл. № 20.
  • Белоусов Н. И. Электронасосный агрегат. Пат. № 2357104 Российская Федерация, 2009. Бюл. № 15.
  • Белоусов Н. И. Дублированный электронасосный агрегат. Пат. № 2511788 Российская Федерация, 2014. Бюл. № 10.
  • Белоусов Н. И. Дублированный электронасосный агрегат. Пат. № 2329402 Российская Федерация, 2008. Бюл. № 20.
  • Белоусов Н. И. Дублированный электронасосный агрегат. Пат. № 2599402 Российская Федерация, 2016. Бюл. № 28.
  • Белоусов Н. И. Электронасосный агрегат. Пат. № 2162549 Российская Федерация, 2001. Бюл. № 3.
  • Белоусов Н. И. Электронасосный агрегат. Пат. № 2162548 Российская Федерация, 2001. Бюл. № 3.
  • Electrically driven pump. Patent US 10415582. 2016.
  • Electric-motor-driven liquid pump. Patent US 10337513. 2016.
  • Белоусов Н. И. Электронасосный агрегат. Пат. № 2680635 Российская Федерация, 2019. Бюл. № 6.
  • Белоусов Н. И. Электронасосный агрегат. Пат. № 2642877 Российская Федерация, 2018. Бюл. № 4.
  • Двирный В. В., Тестоедов Н. А., Бартенев В. А., Туркенич Р. П., Роскин С. М. Электронасосный агрегат. Пат. № 2396464 Российская Федерация, 2010. Бюл. № 22.
  • Белоусов Н. И. Электронасосный агрегат. Пат. № 2357103 Российская Федерация, 2009. Бюл. № 15.
  • Белоусов Н. И. Электронасосный агрегат. Пат. № 2358161 Российская Федерация, 2009. Бюл. № 16.
  • Electric fuel pump and pump mechanism for a fuel pump. Patent CA 2321608. 2000.
  • Яперов И. Ф. Электронасосный агрегат. Пат. № 45481 Российская Федерация, 2005. Бюл. № 13.
  • Electric fuel pump. Patent US 20170363052. 2017.
  • Electric fuel pump. Patent EU 3258096. 2017.
  • Electric pump unit. Patent US 10400767. 2015.
  • Electric coolant pump. Patent US 10415590. 2016.
  • Automotive electric liquid pump. Patent US 10458414. 2014.
  • Electric fuel pump uninterrupted power supply. Patent US 10054075. 2017.
  • System and method for cold temperature control of an electric oil pump. Patent US 10330096. 2014.
Еще
Статья