تأثیر عمق بافت‌های سطحی پوسته بر عملکرد حالت پایدار یاتاقان‌های ژورنال گازی غیرمدور دو لُب

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اردکان، اردکان، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه میبد، میبد، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران

چکیده

توسعه روزافزون بکارگیری یاتاقان‌های ژورنال گازی به عنوان تکیه‌گاه‌ اجزاء دوار بویژه در سرعت‌های بالا سبب شده تا پژوهش برای دستیابی به مسیرهای ارتقاء عملکرد آنها در دهه‌های اخیر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار گردد. تغییر در ساختار هندسی این گروه از یاتاقان‌ها با ایجاد بافت‌های حفره‌ای منظم بر روی سطح داخلی پوسته با توجه به توسعه روش‌های نوین ماشینکاری و لیتوگرافی، از جدیدترین روش‌های پیشنهادی محققان حوزه روانکاری در راستای بهبود عملکرد این نوع از تکیه‌گاه‌ها می‌باشند. در پژوهش حاضر، تاثیر عمق حفره‌های استوانه‌ای سطحی بر عملکرد پایدار یاتاقان‌های ژورنال گازی غیرمدور دولُب بررسی شده‌است. به این منظور معادله رینولدز حاکم بر روانکاری یاتاقان‌های ژورنال گازی با توجه به تغییرات ضخامت فیلم روانکار، متأثر از حضور بافت‌های سطحی پوسته، اصلاح و با روش حل عددی اجزاء محدود تحلیل گردیده‌است. نتایج بیانگر آنست که ایجاد بافت‌های استوانه‌ای بویژه با عمق‌های‌ اندک در لُب تحتانی بر تغییر پارامترهای عملکرد مجموعه نظیر پروفیل فشار تاثیرگذارتر است. با عمیق شدن بافت‌ها بویژه با افزایش غیرمدوری یاتاقان، بار قابل حمل و اتلاف انرژی روانکار کاهش یافته و میزان زاویه وضعی راستای قرارگیری روتور روندی افزایشی را نشان می‌دهد. همچنین بر اساس نتایج در مقادیر پریلود متفاوت یاتاقان، انتخاب عمق بهینه بافت‌ها، دستیابی به عملکرد مطلوب‌تر مجموعه تکیه‌گاهی را ممکن می‌سازد.

کلیدواژه‌ها


[1] Raimondi AA (1961) A numerical solution for the gas lubricated full journal bearing of finite length. ASLE Trans 4: 131-155.
[2] Ausman JS (1963) Linearized PH stability theory for translatory half-speed whirl of long self-acting gas lubricated journal bearings. ASME J Basic Eng 83 :611-619.
[3] Chandra M, Malik M, Sinhasan R (1983) Comparative study of four gas-lubricated noncircular journal bearing configuration. Tribology Int 16: 103-108.
[4] Adiletta G, Guido AR, Rossi C (1996) Chaotic motion of a rigid rotor in short journal bearings. Nonlinear Dyn 10: 251-269.
[5] Wang CC, (2008) Theoretical and nonlinear behavior analysis of a flexible rotor supported by a relative short herringbone-grooved gas journal bearing system. Physica D 237 :2282-2295.
[6] Zhang Y, Hei D, Lü Y, Wang Q, Müller N      (2014) Bifurcation and chaos analysis of nonlinear rotor system with axial-grooved gas-lubricated journal bearing support. Chinese J Mech Eng 27: 358-368.
[7] Li J, Yang S, Li X, Li Q (2018) Effects of surface waviness on the nonlinear vibration of gas lubricated bearing-rotor system, shock and vibration. Shock Vib, Doi:10.1155/2018/8269384.
[8] Ali-Heidari Biouki M, Rahmatabadi AD, Zare Mehrjardi M (2018) The effect of shell texturing on the performance of noncircular hydrodynamic two lobe journal bearings. Modares Mechanical Engineering 18: 293-304. (In Persian)
[9] Tomar AK, Sharma SC (2020) An investigation into surface texture effect on hole-entry spherical bearing performance. Tribol Int 151, Doi: 10.1016/j.triboint.2020.106417.
[10] Rao TVVLN, Rani AMA, Nagarajan T, Hashim FM (2012) Partially textured slider and journal bearing analysis. J Teknol 58: 77-84.
[11] Manser B, Belaidi I, Khelladi S, Chikh MAA, Deligant M, Bakir F (2020) Computational investigation on the performance of hydrodynamic micro-textured journal bearing lubricated with micropolar fluid using mass-conserving numerical approach. J Eng Tribol 234(8): 1310-1331.
[12] Meng F, Zhang Y, Su L, Yu H, Zheng Y (2020) Dynamic characteristics of compound textured journal bearing. Proc Inst Mech Eng, Part J: J Eng Tribol, Doi: 10.1177/1350650120951378.
[13] Singh N, Awasthi RK (2020) Influence of dimple location and depth on the performance characteristics of the hydrodynamic journal bearing system. Proc Inst Mech Eng Part J: J Eng Tribol 234(9): 1500-1513.
[14] Rasoolizadeh A, Rahmatabadi AD, Zare Mehrjardi M (2021) Effect of volume percentage of nanoparticles added to the lubricant on the performance characteristics of the hydrodynamic textured journal bearings. Tabriz Mechanical Engineering Journal 51: 73-82. (In Persian)
[15] Feldman Y, Kligerman Y, Etsion I, Haber S (2006) The validity of the reynolds equation in modeling hydrostatic effects in gas lubricated textured parallel surfaces. J Tribol 128: 345-350.
[16] Qiu M, Delic A, Baeymaekers B (2012) The effect of texture shape on the load-carrying capacity of gas-lubricated parallel slider bearings. Tribol Lett 48: 315-327.
[17] Shi L, Wang X, Su X, Huang W, Wang X (2016) Comparison of the load-carrying performance of mechanical gas seals textured with micro dimples. J Tribol 138(2): 1-7.
[18] Guenat E, Schiffmann J (2020) Dynamic force coefficients identification on air-lubricated herringbone grooved bearing, Mech Sys Signal Proc 136, Doi: 10.1016/j.ymssp.106498.
[19] Reddy J (1984) An introduction to the finite element method. McGraw-Hill, U.S.A.
[20] Zare Mehrjardi M (2020) Dynamic stability of noncircular two-lobe journal bearings with couple stress lubricant regime. J Eng Tribol, Doi: 10.1177/1350650120945517.
[21] Castelli V, Elrod HG (1961) Solution of the stability problem for 360 degree self-acting gas bearing. ASME J Basic Eng 87: 199-212.