О монографии «прецизионные газовые подшипники»

Авторы монографии , , . , , , . Она издана в С.-Петербурге, в ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор» в 2007 г. В монографии рассмотрен широкий круг вопросов, касающихся как фундаментальных основ теории, так и технических приложений. Рассмотрены общие принципы и особенности проектирования узлов с газовыми опорами, дан анализ развития теории и практики газовой смазки за последние три десятилетия, намечены тенденции развития на ближайшие годы. Основные положения теории газовой смазки изложены ясно, подробно, с исчерпывающей глубиной. Убедительно показано, что классическая континуальная модель тонкого слоя вязкого газа — модель Рей ноль дса, предполагающая течение в смазочном слое подшипника или подвеса безынерционным и изотермическим, до сих пор остается надежным инструментом исследования в большинстве задач, представляющих практический интерес. Вместе с тем установлено, что для получения достоверных и физически адекватных результатов в некоторых нестационарных задачах необходим учет инерции и не изотермичное™. Впервые выявлен один из важных аспектов совершенствования классической модели -учет инерционного эффекта вблизи границы смазочного слоя с окружающей средой. В том, что этот учет может иметь практическое значение даже в стационарных задачах, рецензент убедился на примере выполненного им расчета простейшей опоры — кругового подпятника с центральным отверстием наддува. Реализация предложенной в монографии идеи показала, что учет внешнего инерционного эффекта дает заметное увеличение несущей способности опоры в нижней части нагрузочной характеристики. Значительное место в монографии занимает глава 4, посвященная методам решения уравнения Рейнольдса. Детально рассмотрены характерные случаи применения метола возмущений. Представлен анализ асимптотических — предельных по параметру сжимаемости А — решений. Асимптотический подход к расчету высокооборотных подшипников с циркулярным наддувом, впервые систематически изложенный в монографии, может оказаться наиболее рациональным методом исследования при больших значениях А, то есть тогда, когда подход, основанный на прямом численном решении, часто оказывается неэффективным. Рассмотрены асимптотические модели опор, поверхности которых профилированы канавками, создающими при вращении вала направленный поток газа и, как следствие, — несущую способность. Для сглаженного давления в профилированной области смазочного слоя выведено уравнение, обобщенное по отношению к аналогичным уравнениям, полученным ранее другими авторами; представлен весьма содержательный анализ различных асимптотических моделей. В разделах, завершаюших главу 4. дано краткое описание метода конечных элементов, его особенности и место среди остальных методов; приведен обзор основных разно в ид н остей конечно-разностных методов решения уравнения Рейнольдса, даны их качественные оценки. Рассмотрена проблема корректности дивергентных разностных схем для опор с наддувом, в которых питающие отверстия аппроксимируются точечными источниками. Эта проблема становится все более актуальной благодаря неуклонному росту вычислительных ресурсов, находящихся в распоряжении исследователей и позволяющих использовать схемы со все более мелкими сетками. В настоящее время выяснилось, что уменьшение шага сетки при расчете опор с наддувом часто приводит не к повышению точности результата, как следовало бы ожидать, а к понижению, иногда весьма значительному. В разделе 4.3.2, озаглавленном «Новый подход к численному анализу опор с наддувом», приведен анализ причин такого ухудшения точности и предложено принципиальное усовершенствование конечно-разностной схемы расчета опор с наддувом. Последнее представляется интересным, хотя и не бесспорным; следует отметить, что материал, изложенный в этом разделе, заслуживает отдельного обсуждения. В главе 5, наибольшей по объему и важности, рассмотрены основные задачи динамики опорных узлов с газовой смазкой, изложено современное состояние методов решения этих задач. Справедливо отмечено, что наряду с прямыми численными методами решения нестационарных задач, активно развивающимися и широко применяющимися в последнее время, сохраняют свое значение и продолжают совершенствоваться и ана-литико-численные подходы, основанные на линеаризации исходных уравнений и последующем численном решении линеаризованной задачи. Среди методов, основанных на линеаризации уравнения Рейнольдса, наиболее перспективным является разработанный Б.С.Григорьевым метод сопряженных уравнений, позволяющий автономизировать уравнения динамики. Значительное место в этой главе отведено исследованию устойчивости систем с газовыми опорами. Материал главы 5 настолько важен, обширен и интересен, что его детальное обсуждение выходит далеко за рамки настоящего отзыва; приходится ограничиться приведенной выше краткой характеристикой. Завершает «физико-математическую» часть книги глава 6, посвященная задачам оптимального проектирования газовых опор. Детально рассмотрены оба подхода к решению задач оптимизации: вариационный и параметрический; определено место каждого из них в инженерных расчетах. Материал этой главы содержит общие методологические основы оптимизации, применимые к широкому кругу технических устройств, поэтому будет полезен не только специалистам в области газовой смазки. В последних главах монографии описаны различные вопросы, связанные с техническими приложениями идей и результатов, содержащихся в предшествующих главах. Приведены результаты исследования газовых опор различных типов, исследованы профилированные газовые опоры, работающие в режиме микрокомпрессора. Отдельная глава посвящена исследованию одного из важнейших параметров гироскопического прибора на газовых подшипниках — момента увода. В последней, 9-й главе обобщен очень ценный опыт изготовления и эксплуатации устройств с газодинамическими подшипниками. Рассмотрены способы повышения надежности опор, значительное внимание уделено применению методов не разрушаю ще го контроля качества подшипников. Описаны методы нанесения микропрофиля на поверхность газовой опоры. По широте охвата материала, глубине его изложения монография превосходит все известные в настоящее время отечественные и зарубежные работы, посвященные опорам с газовой смазкой, поэтому она вызовет несомненный интерес среди научных работников и инженеров, занимающихся исследованиями в области расчета, проектирования и изготовления систем с газовыми опорами. Для студентов, аспирантов и начинающих исследователей книга окажется весьма полезной. В голове заинтересованного и пытливого читателя материал книги переработается в своего рода «питательную среду», в которой обязательно будут зарождаться новые научные идеи и конструкторские решения.