تاثیر ایجاد بافت‌های سطحی و بکارگیری نانوسیال روانکار بر پایداری دینامیکی

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اردکان، ایران.

2 دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، ایران.

3 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اردکان، ایران.

4 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه میبد، ایران.

10.22044/jsfm.2025.15887.3948

چکیده

هر گونه تغییر در ساختار روانکار و هندسه اجزاء، تغییر عملکرد یاتاقان‌های ژورنال به‌عنوان یکی از انواع متداول تکیه‌گاه در ماشین‌آلات صنعتی را سبب می‌شود. امروزه با پیشرفت تکنولوژی زمینه تولید نانوسیال‌ها و سطوح بافت‌دار برای بهبود کُنش‌های سیال و سازه در قطعات مکانیکی از جمله یاتاقان‌ها فراهم گردیده‌است. در پژوهش حاضر تاثیر عمق بافت‌‌های استوانه‌ای و بکارگیری نانو‌ذرات دی‌اکسید تیتانیوم بر عملکرد پایا و پایداری دینامیکی یاتاقان‌های ژورنال هیدرودینامیکی غیرمدور دولُب ارزیابی شده‌است. بدین منظور پس از استخراج معادله رینولدز حاکم بر روانکاری یاتاقان مورد مطالعه، مدل رفتاری دینامیکی خطی جهت بررسی وضعیت پایداری مجموعه تکیه‌گاهی بکار گرفته شده‌است. در نهایت، پارامترهای بار قابل حمل، زاویه وضعی، جرم بحرانی و نسبت فرکانس چرخش گردابی به‌عنوان مشخصه‌های عملکرد پایا و دینامیکی مجموعه تحت تأثیر عمق و مکان بافت‌ها و غلظت نانوذارت TiO_2 مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج گویای بهبود مشخصه‌های عملکرد سیستم در صورت بکارگیری بافت‌های سطحی در مکان و عمق مناسب بویژه ناحیه پرفشار سطح داخلی یاتاقان هستند. همچنین افزایش غلظت نانوذرات در روغن پایه، ارتقاء شاخص‌های عملکرد پایای سیستم را نمایش می‌دهند. بطور کلی نتایج مطالعه حاضر از امکان بهینه‌سازی و ارتقاء عملکرد یاتاقان‌های مورد ارزیابی با بکارگیری اصولی بافت‌های سطحی و میزان غلظت نانوذرات ترکیبی حکایت دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Etsion I, Burstein L (1996) A model for mechanical seals with regular microsurface structure. Tribol Trans 39(1):677–683.
  • Han Y, Fu Y (2019) Comparison of hydrodynamic characteristics between circumferential and transversal microgrooved journal bearings. Lub Sci 31(2):285–298.
  • Sharma S, Jamwal G, Awasthi RK (2019) Enhancement of steady state performance of hydrodynamic journal bearing using chevron-shaped surface texture. Proc Inst Mech Eng Part J: J Eng Tribol 233(12):1833–1843.
  • Kumar A, Sharma SC (2019) Optimal parameters of grooved conical hybrid journal bearing with shear thinning and piezoviscous lubricant behavior. J Tribol 141(7):071702:1–13.
  • Manser B, Blaidi I, Hamrani A, Khelladi S (2019) Performance of hydrodynamic journal bearing under the combined influence of textured surface and journal misalignment: A numerical survey. C R Méc 347(2):141–165.
  • Sharma N, Kango S (2020) Influence of high permeability parameter on the performance of textured porous journal bearings. Tribol Ind 42(3):370–381.
  • Xiang G, Han Y (2020) Study on the tribo-dynamic performances of water-lubricated microgroove bearings during start-up. Tribol Int 151:106395.
  • Singh N, Awasthi RK (2020) Theoretical investigation of surface texture effects on the performance characteristics of hydrodynamic two-lobe journal bearing. Proc Inst Mech Eng Part J: J Eng Tribol 234(11):1712–1725.
  • Bhasker B, Seetharamaiah N, Ramesh Babu P (2021) Thermal studies of steadily loaded surface textured noncircular journal bearing profiles to investigate the performance characteristics. Heat Transf 50(2):1911–1924.
  • Suryawanshi SR, Pattiwar JT (2018) Effect of TiO2 nanoparticles blended with lubricating oil on the tribological performance of the journal bearing. Tribol Ind 40(3):370–391.
  • Suryawanshi SR, Pattiwar JT (2019) Experimental study on an influence of bearing geometry and TiO2 nanoparticle additives on the performance characteristics of fluid film lubricated journal bearing. Tribol Ind 41(2):220–236.
  • احمدی نجف‌آبادی م، حسینی س، اخلاقی م (1395) استفاده از روش پخش‌آوایی به منظور بررسی روانکاری در یک یاتاقان لغزشی در حوزه زمان و فرکانس. مهندسی مکانیک مدرس ۱۶(6):۱۷۱–۱۸۰.
  • رشیدی میبدی ر، فرّهی‌فر ن، دشتی رحمت‌آبادی ا، زارع مهرجردی م (1396) بررسی پایداری یاتاقان‌های ژورنال غیرمدور لب‌دار روانکاری شده با فرّوسیال. مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها ۷(۲):۱۶۵–۱۷۷.
  • Hammza TM, Abdul Kareem AA, Abas EN (2020) Influence of the solid particles nanofluid on the dynamic behaviour of rotor fluid film journal bearing systems. J Mech Eng Res Dev 43(7):149–162.
  • Dhanola A, Garg HC (2020) Thermo hydrodynamic (THD) analysis of journal bearing operating with bio‑based nanolubricants. Arab J Sci Eng 45(3):9127–9144.
  • Dang RK, Chauhan A, Dhami SS (2021) Static thermal performance evaluation of elliptical journal bearings with nanolubricants. Proc Inst Mech Eng Part J: J Eng Tribol 235(8):1627–1640.
  • Awasthi RK, Maan JS (2021) Influence of surface texture on the performance of hydrodynamic journal bearing operating under turbulent regime. Tribol Online 16(2):99–112.
  • زارع مهرجردی م، رشیدی میبدی ر، مظفری م (1400) تأثیر عمق بافت‌های سطحی پوسته بر عملکرد حالت پایدار یاتاقان‌های ژورنال گازی غیرمدور دو لُب. مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها ۱۱(۶):۲۷۳–۲۸۶.
  • Nie T, Yang K, Zhou L, Wu X, Wang Y (2022) CFD analysis of load capacity of journal bearing with surface texture. Energy Rep 8(1):327–334.
  • Mishra S, Aggarwal S (2023) A review of performance of textured journal bearings. Tribol Online 18(7):494–507.
  • Singh S, Kango S (2023) Effect of sliding speed on thermo hydrodynamic performance of partially slip-textured slider bearings. Lub Sci 35(1):574–595.
  • Wang H, Bie W, Zhang S, Liu T (2023) Theoretical and experimental study of friction characteristics of textured journal bearing. Micromachines 14(3):577.
  • Profito FJ, Vladescu SC, Reddyhoff T, Dini D (2024) Numerical and experimental investigation of textured journal bearings for friction reduction. Tribol Int 195:109643.
  • Mishra S, Aggarwal S (2023) A critical review of the effect of nano-lubricant on the performance of hydrodynamic journal bearing. Tribol - Finn J Tribol 40(4):4–20.
  • Hameed MR, Ali SA, Hadwan HH, Toman AA, Mahdi MA (2024) CFD-FSI analysis of textured journal bearing working with nano lubricant. Diagnostyka 25(2):2024212.
  • Dal A (2024) Investigation of nanoparticle diameter influences on performance of hydrodynamic journal bearings operating with nanolubricant. Proc Inst Mech Eng Part J 238(5):545–558.
  • Biswas N, Mandal SK, Bhagwatkar I, Kumar R, Kaur J, Bhowmik A, Bhattacharjee B (2025) Effect of nanoparticle-based lubricants on various performance characteristics of journal bearings: A review. Eng Res Express 7(1):2501.
  • Peng F, Jabbarzadeh A (2025) The effect of geometrical shape of surface texture on the rheology and tribology of confined lubricants. Lubricants 13(1):13.
  • Muchammad M, Tauviqirrahman M, Rizki Y et al (2025) Elastohydrodynamic analysis of multistep texture effects and partial surface roughness on the tribological performance of steel journal bearings. Discov Appl Sci 7:301.
  • Jason YJJ, How HG, Teoh YH, Chuah HG (2020) A study on the tribological performance of nanolubricants. Mater Process 8(11):8111372.
  • Binu KG, Shenoy BS, Rao DS, Pai R (2014) Static characteristics of a fluid film bearing with TiO_2 based nano lubricant using the modified Krieger–Dougherty viscosity model and couple stress model. Tribol Int 75(2):69–79.
  • Cupillard S (2009) Thermo hydrodynamics of sliding contacts with textured surfaces. PhD Thesis, Luleå Univ Technol.
  • Tala-Ighil N, Fillon M, Maspeyrot P (2011) Effect of textured area on the performances of a hydrodynamic journal bearing. Tribol Int 44(1):211–219.
  • Mehrjardi MZ, Rahmatabadi AD, Meybodi RR (2016) A study on the stability performance of noncircular lobed journal bearings with micropolar lubricant. Proc Inst Mech Eng Part J: J Eng Tribol 230(1):14–30.
  • Zare Mehrjardi M (2020) Dynamic stability analysis of noncircular two-lobe journal bearings with couple stress lubricant regime. Proc Inst Mech Eng Part J: J Eng Tribol 235(6):1150–1167.
مکانیک سازه ها و شاره ها
دوره 15، شماره 2
خرداد و تیر 1404
صفحه 135-151

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار