تأثیر پریلود، سرعت و نسبت خروج از مرکزی روتور بر عملکرد ترموهیدرودینامیکی یاتاقان های ژورنال دولبُ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اردکان، اردکان، ایران

چکیده

تحلیل عملکرد یاتاقان‌های ژورنال روغنی با توجه به رشد روزافزون بکارگیری آنها به‌عنوان تکیه‌گاه‌ قطعات دوار در طیف گسترده‌ای از ماشین‌های صنعتی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد. تنش‌های برشی و نیروهای اصطکاکی متناسب با سرعت لایه‌های روانکار در نقاط مختلف فضای لقی یاتاقان، زمینه تغییر شرایط دمایی را فراهم می‌آورند. عوامل مختلفی نظیر افزایش سرعت‌ محور، کاهش پهنای فضای لقی و کوچکی ضرایب انتقال حرارت روانکار، محور و پوسته یاتاقان زمینه تشدید تغییرات دمایی روانکار را موجب می‌گردند. با توجه به اینکه در نظر گرفتن اثرهای حرارتی می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد استاتیکی یاتاقان‌های ژورنال داشته و نتایج را تا حد قابل توجهی به شرایط عملکرد واقعی نزدیک سازد از این رو در پژوهش حاضر تأثیر پارامترهای طراحی نظیر سرعت دوران محور و میزان پریلود یا غیرمدوری بر تغییرات دمایی و کیفیت توزیع فشار فیلم روانکار، قابلیت حمل بار و زاویه وضعی تعادلی روتور در فضای لقی یاتاقان‌های دو لُب بررسی شده‌ است. به همین منظور معادلات رینولدز، انرژی و انتقال حرارت بر اساس شرایط جریان روانکار، محور و یاتاقان با بکارگیری روش حل عددی درونیابی مشتق تعمیم یافته‌ بازنویسی شده و مورد استفاده قرار گرفته‌اند. ارزیابی این معادلات امکان استخراج توزیع دما و فشار در فیلم سیال روانکار و تعیین تغییرات دمایی یاتاقان در هر گام تحلیل را فراهم می‌آورند. پس از طی مراحل تکرار، شرایط دمایی پایدار در نقاط مختلف فیلم روانکار، محور و پوسته یاتاقان برقرار می‌گردد. پارامترهای عملکرد یاتاقان با بکارگیری توزیع فشار حرارتی حاصل از حل معادله رینولدز با در نظر گرفتن شرایط دمایی و لزجت نهایی روانکار قابل محاسبه می‌باشند. مقایسه عملکرد یاتاقان‌های دو لُب با در نظر گرفتن اثرهای دمایی و بدون آن از کاهش لزجت و تضعیف توزیع فشار ایجاد شده در روانکار و در پی آن کاهش بار قابل حمل توسط یاتاقان بویژه در سرعت‌های دورانی بالای روتور حکایت دارد. همچنین نتایج، کاهش اثرهای دمایی بر عملکرد یاتاقان‌های مورد ارزیابی با افزایش میزان غیرمدوری را نمایش می‌دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effects of Preload, Speed and Eccentricity Ratio of Rotor on the Thermohydrodynamic Performance of Two Lobe Journal Bearings

نویسندگان [English]

  • A. Rasoolizadeh Shooroki 1
  • A. Dashti Rahmatabadi 1
  • M. Zare Mehrjardi 2
1 Department of Mechanical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
2 Faculty of Engineering, Ardakan University, Ardakan, Iran
چکیده [English]

Due to the growing use of oil journal bearings, as an effective support for the rotating
parts of industrial machines, analysis of their performance is of importance. The shear stresses and
the frictional forces, proportional to the speed of the lubricant layers in different points of the bearing
clearance space, causes variation in the temperature of the lubricant, journal and bearing shell. However
the bearing design parameters also have effects on the lubricant temperature. So, in the present work,
the effects of design parameters such as the journal speed and the preload factor of the noncircular lobe
journal bearing on the temperature variations which result in variation of the pressure distribution of the
lubricant as well as changes in the load carrying capacity and attitude angle of the noncircular two lobe
journal bearings are investigated. Then the bearing performance parameters are calculated using the final
thermal pressure distribution of lubricant. Comparing the performance of two lobe bearings, with the
thermal effects and without them, shows that the lubricant viscosity and the pressure distribution in the
bearings decreases by increasing the rotational velocity of the journal. Also the results indicate that the
effects of lubricant temperature changes on the bearing performance decreases by increasing the amount
of the bearing preload.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Two lobe journal bearings
  • Thermo-hydrodynamic analysis
  • Preload
  • Newtonian lubricant
  • GDQ method

مراجع

[1] W. Crosby, Thermal considerations in the solution of finite journal bearings, wear, 64(1) (1980) 15-32.
[2] Y. Nagaraju, M. Joy, K. P. Nair, Thermohydrodynamic analysis of a two-lobe journal bearing, International journal of mechanical sciences, 36(3) (1994) 209-217.
[3] M. T. Ma, C. Taylor, An experimental investigation of thermal effects in elliptical journal bearings, Tribology International, 29(1) (1996) 19-26.
[4] S. Banwait, H. Chandrawat, Effect of misalignment on thermohydrodynamic analysis of elliptical journal bearings, Journal of the Institution of Engineers (India),(2000) 93-101.
[5] D. Singh, B. Majumdar, Computer-aided design of hydrodynamic journal bearings considering thermal effects, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology,219(2) (2005) 133-139.
[6] P. Mishra, R. Pandey, K. Athre, Temperature profile of an elliptic bore journal bearing, Tribology International, 40(3) (2007) 453-458.
[7] A. Chauhan, R. Sehgal, R. K. Sharma,Thermohydrodynamic analysis of elliptical journal bearing with different grade oils, Tribology International, 43(11) (2010) 1970-1977.
[8] E. S. Prasad, T. Nagaraju, J. P. Sagar, Thermohydrodynamic Performance of a Journal Bearing with 3D-Surface Roughness and Fluid Inertia Effects, International Journal of Applied Research in Mechanical Engineering (IJARME), 2 (2012) 18-24.
[9] A. Singla, P. Singh, A. Kumar, A. Chauhan, S. Bala, Thermo-hydrodynamic analysis on temperature profile of circular journal bearing using computational fluid dynamics, Recent Advances in Engineering and Computatioal Sciences (RAECS), 1 (2014) 1-6.
[10] A. Rahmatabadi, M. Z. Mehrjardi, M. Fazel, Performance analysis of micropolar lubricated journal bearings using GDQ method, Tribology International, 43(11) (2010) 2000-2009.
[11] Y. Hori, Hydrodynamic lubrication, First Edittion,Tokyo: Springer, (2006) 60-189.
[12] A. Rahmatabadi, R. Rashidi, Effect of mount angle on static and dynamic characteristics of gas-lubricated, noncircular journal bearings, Iranian Journal of Science and Technology Transactions of Mechanical Engineering (IJSTM), 30(B3) (2006).
[13] A. Chauhan, R. Sehgal, R. K. Sharma, A study of thermal effects in an offset‐halves journal bearing profile using different grade oils, Lubrication Science, 23(5) (2011) 233-248
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 49، شماره 4
اسفند 1396
صفحه 697-708

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار