TiltOpt - Software tool for optimizing the microgeometry of a radial tilting-pad journal bearing

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F49777513%3A23520%2F24%3A43974575" target="_blank" >RIV/49777513:23520/24:43974575 - isvavai.cz</a>

Result on the web

<a href="https://www.kme.zcu.cz/sw/TiltOpt" target="_blank" >https://www.kme.zcu.cz/sw/TiltOpt</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

TiltOpt - Softwarový nástroj pro optimální nastavení mikrogeometrie radiálního kluzného ložiska s naklápěcími segmenty

Original language description

Softwarový nástroj na základě zadaných rozměrů částí ložiska a nastavení předtížení segmentů navrhne optimální umístění a předtížení segmentů s ohledem na eliminaci nežádoucího samobuzeného kmitání. Nástroj respektuje projektové rozměry ložiska, především nominální vůli, a technické možnosti nastavení předtížení, tj. dostupné šířky podkládacích plechů. Opcionálně nástroj navrhne úpravu geometrie náběžné hrany segmentů, pokud nastavení mikrogeometrie neodstraní problém samobuzeného kmitání. Základem grafického uživatelského rozhraní (front-end) je sešit tabulkového procesoru Microsoft Excel doplněný o ovládací prvky ActiveX. Aplikační vrstva je implementována v programovacím jazyku Matlab. Implementovaný matematický model je popsán v publikacích J. Rendl, Š. Dyk, and L. Smolík. Nonlinear dynamic analysis of a tilting pad journal bearing subjected to pad fluttering. Nonlinear Dynamics, 105(3):2133–2156, Aug 2021, a Š. Dyk, J. Rendl, R. Bulín, and L. Smolík. Influence of detailed ball-and-socket modelling on tilting pad journal bearings dynamics. Nonlinear Dynamics, 111(9):8155–8171, May 2023.

Czech name

TiltOpt - Softwarový nástroj pro optimální nastavení mikrogeometrie radiálního kluzného ložiska s naklápěcími segmenty

Czech description

Softwarový nástroj na základě zadaných rozměrů částí ložiska a nastavení předtížení segmentů navrhne optimální umístění a předtížení segmentů s ohledem na eliminaci nežádoucího samobuzeného kmitání. Nástroj respektuje projektové rozměry ložiska, především nominální vůli, a technické možnosti nastavení předtížení, tj. dostupné šířky podkládacích plechů. Opcionálně nástroj navrhne úpravu geometrie náběžné hrany segmentů, pokud nastavení mikrogeometrie neodstraní problém samobuzeného kmitání. Základem grafického uživatelského rozhraní (front-end) je sešit tabulkového procesoru Microsoft Excel doplněný o ovládací prvky ActiveX. Aplikační vrstva je implementována v programovacím jazyku Matlab. Implementovaný matematický model je popsán v publikacích J. Rendl, Š. Dyk, and L. Smolík. Nonlinear dynamic analysis of a tilting pad journal bearing subjected to pad fluttering. Nonlinear Dynamics, 105(3):2133–2156, Aug 2021, a Š. Dyk, J. Rendl, R. Bulín, and L. Smolík. Influence of detailed ball-and-socket modelling on tilting pad journal bearings dynamics. Nonlinear Dynamics, 111(9):8155–8171, May 2023.

Type

R - Software

CEP classification

—

OECD FORD branch

20302 - Applied mechanics

Project

<a href="/en/project/TK04020057" target="_blank" >TK04020057: Improving the reliability of steam turbine operation considering radial bearings life</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2024

Confidentiality

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Internal product ID

TiltOpt

Technical parameters

TiltOp je účelový software určený pro výpočty dynamiky radiálních kluzných ložisek s naklápěcími segmenty. Hlavním účelem softwaru je predikce nežádoucí chování a optimalizace geometrie uvedených ložisek. Tento software na základě uživatelem zadaných rozměrových a provozních charakteristik ložiska automaticky sestaví výpočtový model a umožňuje provádět simulace nelineárního chování modelovaného systému. Pohybové rovnice jsou odvozeny pomocí Lagrangeových rovnic a respektují nelineární setrvačné účinky. Výpočtový model dále zahrnuje detailní model uložení naklápěcích segmentů, který zahrnuje třecí účinky v uložení a vliv vůlí v uložení. V modelu jsou uvažovány hydrodynamické síly od jednotlivých olejových filmů, které se nacházejí mezi čepem hřídele a naklápěcími segmenty. Hydrodynamické síly jsou počítány z hydrodynamických tlaků, které jsou řešením Reynoldsovy rovnice. Výpočtový model umožňuje respektovat turbulentní proudění v olejových filmech a rozdílné integrální teploty jednotlivých filmů. V případě, že dojde k vymezení vůlí mezi čepem a segmentem, vzniknou kontaktní elastické síly, jejíchž velikost je odhadnuta pomocí Hertzovy teorie. Detailně je implementovaný výpočtový model popsán v publikacích https://doi.org/10.1007/s11071-021-06748-x https://doi.org/10.1007/s11071-023-08266-4. Software je implementován v programovacím jazyku Matlab a může být distribuován i jako kompilovaná aplikace využívající Matlab Runtime. Grafické uživatelské rozhraní pro zadání vstupních dat a ovládání běhu programu je implementováno v tabulkovém procesoru Microsoft Excel s využitím ovládacích prvků ActiveX. Komunikaci mezi grafickým uživatelským rozhraním a Matlabem zajišťuje Visual Basic for Applications. Kontakt: Ing. Luboš Smolík, Ph.D., NTIS VP3 FAV ZČU v Plzni, dynlab@ntis.zcu.cz

Economical parameters

Ekonomické přínosy pro uživatele výsledku: Cíloví uživatelé jsou výrobci kluzných ložisek a točivých strojů a provozovatelé těchto zařízení. Ekonomické přínosy se pro jednotlivé typy uživatelé liší. Např. v případě provozovatelů velkých točivých strojů je hlavním přínosem optimalizace provozu a údržby ložiskových uzlů. Ta zvýší spolehlivost až o jednotky hodin ročně, případně ušetří jednotky náhradních dílů (segmentů ložisek, pivotů) za život zařízení. V modelovém případě hlavního výrobního bloku elektrárny Temelín každá hodina provozu činí cca 2,2 mil. Kč za vyrobenou silovou elektřinu při ceně silové elektřiny 85 EUR/MWh. Ekonomické přínosy pro vlastníka výsledku (ZČU): Západočeská univerzita plánuje prodej licencí výsledku nejméně do roku 2027 s očekávaným ročním příjmem 100 tis. Kč. Výstup dále bude využit pro rozšíření portfolia smluvního výzkumu a při výuce.

Owner IČO

49777513

Owner name

Západočeská univerzita v Plzni