История создания и перспективы применения твердосмазочных покрытий для лепестковых газодинамических опор высокоскоростных электротурбомашин

Аннотация

Высокоскоростные электротурбомашины (ЭТМ) с частотой вращения ротора в десятки-сотни тысяч оборотов в минуту являются в настоящее время основным функциональным элементом перспективных микротурбинных энергоустановок для систем малой распределённой энергетики и автономных систем электропитания, высокоскоростных центробежных компрессоров и воздуходувок. Практическая реализация данных ЭТМ стала возможной благодаря разработке бесконтактных опор с газовой смазкой — лепестковых газодинамических подшипников (ЛГП), исключающих применение систем масляной смазки и охлаждения, работоспособных в условиях значительных перепадов температур и внешних теплопритоков, обладающих высокими демпфирующими свойствами и вибростойкостью. Требуемый ресурс и надёжность ЛГП обеспечиваются свойствами и работоспособностью твердых смазочных покрытий (ТСП), наносимых на несущие поверхности лепестков. Основное назначение ТСП — «смазка» подшипника на этапах контактной работы пар трения при пусках, остановах в переходных и аварийных режимах работы ЭТМ. ТСП должны иметь высокие адгезию к металлической подложке, термо- и теплостойкости, малые износ и коэффициент трения, а также обладать прирабатываемостью. Рассмотрена история создания ТСП для ЛГП в СССР. Особое внимание уделено работам по освоению состава АИС-2 на основе фторопласта и полиимида, разработанному в 90-х гг.ХХв. на Новочеркасском заводе синтетических продуктов под руководством к.х.н. Г.Е. Андрейчиковой. Описан подход к конструированию, выбору компонентов, толщин и режимов термообработки при формировании покрытия АИС-2. Рабочая температура эксплуатации такого покрытия не превышает 300 °С, чего в настоящее время явно недостаточно. Приведены планы работ созданной в 2015 г. в НИУ «МЭИ» на кафедре ЭКАО и ЭТ лаборатории по разработке новых высокотемпературных ТСП типа АИС-3 и АИС-4 с рабочей температурой до 500 °С.