Einfluß der Taschen und der Ölzuführung auf die statischen und dynamischen Kenngrößen von Turbinenlagern

Zusammenfassung

Für hohe Umfangsgeschwindigkeiten werden wegen der verbesserten Stabilitätseigenschaften und Lagerkühlung i.a. besondere Gleitlagerformen mit nichtkreiszylindrischer Bohrung und relativ grossen Schmiertaschen eingesetzt, bei denen der Einfluß der Taschen und Ölzuführung nicht mehr vernachlässigt werden darf. Im Rahmen der Forschungsaufgabe “Turbinenlager/Tascheneinfluß” werden deshalb die statischen und dynamischen Lagerkennlinien unter Berücksichtigung des Taschen- und ölzuführungseinflusses theoretisch und experimentell bestimmt und die sich dabei ergebende Veränderung des Schwingungs- und Stabilitätsverhaltens der in solchen Lagern laufenden Rotoren theoretisch und experimentell abgeschätzt.

Der Bericht beginnt mit der theoretischen Bestimmung der Teilkennlinien und Ähnlichkeitsgrößen des Taschen-Ölzuführungsbereichs und mit deren experimenteller Überprüfung an einer Impedanz-Meßeinrichtung. Mit diesen Teilkennlinien lassen sich dann für die vollständigen Turbinenlager die dimensionslosen Lagerkennwerte (statische Tragkraft, Verlustleistung, Öldurchsatz sowie Federungs- und Dämpfungskoeffizienten) in Abhängigkeit aller wichtigen Parameter (Lagerbohrungsform, Breitenverhältnis, statische Zapfenexzentrizität, dimensionsloser Ölzuführungsdruck, Druckgefälle in der Ölzuführung, Taschenwiderstände in Umfangs- und Breitenrichtung, Strömungszustand in der Ölzuführung und im Lager) theoretisch ermitteln. Die Zuverlässigkeit dieser Kennlinien wird durch Messungen am Turbinenlager-Prüfstand für weite Parameterbereiche bestätigt. Die Veränderungen des Stabilitätsverhaltens werden in bekannter Weise am Beispiel einfacher Rotorformen berechnet und durch Schwingungsmessungen an hochtourigen Rotoren experimentell nachgewiesen.

Die Parametervariationen ergeben in gewissen Bereichen eine starke Abhängigkeit der statischen und dynamischen Lagerkennlinien von den Ölzuführungs- und Taschenparametern; darüber hinaus erhält man genauere Werte für den Gesamt-Öldurchsatz. Bei günstiger Wahl der Ölzuführungsparameter läßt sich für viele praktische Anwendungsfälle eine entscheidende Erhöhung der Stabilitätsgrenze erreichen. Dazu sind definierte Drosselstellen zwischen äußerem Ringkanal und allen Schmiertaschen erforderlich.