Design and Theoretical Analysis of a Prototype Tilting-Pad Radial Bearing with Adjustable Clearance

The article introduces a design and analysis results of a prototype ORC (organic Rankine cycle) turbo generator rotor assembly of 300kW power, supported by tilting-pad bearings of original design. The calculations were performed for a prototype turbo generator rotor. The shaft of this machine is supported with two radial bearings, lubricated with an unusual lubricant – a low-boiling-point agent. The main objective of the presented research was to perform calculations verifying the feasibility of using hydrodynamic tilting-pad radial bearings with a low-viscosity lubricant to support a rather massive and high-speed rotor of the developed turbo generator and to determine the geometry and design of the bearings which would ensure optimal kinetostatic and dynamic properties of the rotating system, while simultaneously providing ease of assembly and smooth clearance adjustment.

W artykule przedstawiono konstrukcję oraz wyniki analiz teoretycznych zespołu wirnika prototypowego turbogeneratora ORC o mocy elektrycznej 300 kW podpartego w zaprojektowanych łożyskach z segmentami wahliwymi o oryginalnej konstrukcji. Obliczenia wykonano dla wirnika prototypowego turbogeneratora. Wał tej maszyny jest podparty w dwóch łożyskach poprzecznych, które są smarowane nietypowym czynnikiem smarnym – czynnikiem niskowrzącym. Podstawowym celem prezentowanych badań było obliczeniowe sprawdzenie możliwości zastosowania hydrodynamicznych poprzecznych łożysk z klockami wahliwymi i czynnikiem smarnym o małej lepkości do podparcia dość masywnego i wysokoobrotowego wirnika projektowanego turbogeneratora oraz wybór takiej geometrii i konstrukcji łożysk, która zapewniałaby najlepsze właściwości kinetostatyczne i dynamiczne układu wirującego przy jednoczesnym zachowaniu łatwości montażu i płynnej regulacji luzu.