تحلیل پایداری دینامیکی یاتاقان‌های ژورنال غیرمُدور سه لُب با روانکار تنش کوپل

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اردکان، اردکان، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران

3 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران

چکیده

طراحی یاتاقانها با ساختار هندسی متفاوت و استفاده از مواد افزودنی در کنار روانکارها از جمله راهکارهای پیشنهادی برای بهبود پایداری دینامیکی یاتاقان‌های ژورنال هیدرودینامیکی هستند. بکارگیری مدل‌های تحلیلی جدید در ارزیابی عملکرد روانکارهای نوساختار غیرنیوتنی نسبت به معادلات ناویر استوکس امری اجتناب ناپذیر می‌باشد. سیال تنش کوپل نمونه‌ای از این مدل‌هاست که در پژوهش حاضر پایداری یاتاقان‌های غیرمُدور سه لُب توسط آن بررسی شده‌‌است. به این منظور در ابتدا معادله‌ی رینولدز حاکم بر روانکاری هیدرودینامیکی یاتاقان ژورنال طول محدود بر پایه مدل تنش کوپل استخراج گردیده‌‌است. در ادامه با فرض مدل خطی برای اغتشاشات حرکتی مرکز روتور در قالب نوسانات سیکل محدود، مولفه‌های فشار دینامیکی و ضرایب سختی و میرایی معادل فیلم روانکار محاسبه شده‌اند. در نهایت با بررسی همزمان معادله رینولدز و معادلات حرکت روتور، جرم بحرانی و نسبت فرکانس چرخش گردابی مرکز روتور برای تعیین حوزه‌ی پایداری یاتاقان مشخص شده‌اند. نتایج از بهبود پایداری و توان میراکنندگی اغتشاشات حرکتی روتور توسط روانکار با افزایش پارامتر مشخصه تنش کوپل حکایت دارند. همچنین تاثیر تغییرات پارامتر مشخصه روانکار با افزایش میزان غیرمدوری یاتاقان‌های سه‌لُب بطور قابل توجهی افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     Ariman T., Turk M.A., Sylvester N.D., Micro Continuum Fluid Mechanics. International Journal of Engineering Science, Vol. 11, No. 8, pp. 905-930, 1973.
[2]     Ariman T., Turk M.A., Sylvester N.D., Micro Continuum Fluid Mechanics. International Journal of Engineering Science, Vol. 12, No. 4, pp. 273-287, 1974.
[3]     Stokes V.K., Couple Stresses in Fluids. Physics fluids, Vol. 9, No. 9, pp. 1706-1715, 1966.
[4]     Ramanaiah G., Sarkar P., Squeeze Films and Thrust Bearings Lubricated by Fluids with Couple Stress. Wear, Vol. 48, No. 2, pp.309-316, 1978.
[5]     Bujurke N.M., Patil H.P., Bhavi S.G., Porous Slider Bearing with Couple Stress Fluid. ACTA Mechanica, Vol. 85, No. 1, pp.99-113, 1990.
[6]     Lin J.R., Squeeze Film Characteristics between a Sphere and a Flat Plate: Couple Stress Fluid Model. Computers and Structures, Vol. 75, No. 1, pp.73-80, 2000.
[7]     Guha S.K., A Theoretical Analysis of Dynamic Characteristics of Finite Hydrodynamic Journal Bearings Lubricated with Couple Stress Fluids. Engineering Tribology, Vol. 218, No. 2, pp.125-132, 2004.
[8]     Naduvinamani N.B., Siddanguda A., Effect of Surface Roughness on the Hydrodynamic Lubrication of Porous Step-slider Bearings with Couple Stress Fluids. Tribology International, Vol. 40, No. 8, pp.780-793, 2007.
[9]     Binu K.G., Shenoy B.S., Rao D.S., Pai R., Static Characteristics of a Fluid Film Bearing with Tio_2 Based Nano Lubricant Using the Modified Krieger-Dougherty Viscosity Model and Couple Stress Model. Tribology International, Vol. 75, No. 3, pp.69-79, 2014.
[10] Naduvinamani N.B., Siddanguda A., Siddharam P., Effect of Surface Roughness on Static and Dynamic Characteristics of MHD Couple Stress Lubrication of Parabolic Slider Bearing, Tribology-Materials Surfaces and Interfaces, Vol. 11, No. 2, pp.107-115, 2017.
[11] Ram N., Influence of Couple Stress Lubricants on Hole-entry Hybrid Journal Bearings. Journal Tribology, Vol.14, No.1, pp.32-49.2017.
[12] Chetti B., Combined Effects of Turbulence and Elastic Deformation on the Performance of a Journal Bearing Lubricated with a Couple Stress Fluid, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, Vol. 232, No. 12, pp.1-7, 2018.
[13] Hanumagowda B., Raju B., Santhosh Kumar J.,  Vasanth K., Combined Effect of Surface Roughness and Pressure-dependent Viscosity over Couple-stress Squeeze Film Lubrication between Circular Stepped Plates, Journal of Engineering Tribology, Vol.232, No.5, pp.525–534, 2018.
[14] Pinkus S., Analysis of Elliptical Bearings. ASME Transactions, Vol. 78, No. 2, pp. 965-973, 1956.
[15] Malik M., Sinhasan R., Chandra M., Design Data for Three-lobe Bearings. ASLE Transactions, Vol. 24, No. 3, pp. 345-353, 1981.
[16] Nair K.P., Sukumaran Nair N.H., Jayadas N.H., Static and Dynamic Analysis of Elasto-hydrodynamic Elliptical Journal Bearing with Micropolar Lubricant. Tribology International, Vol. 40, No. 2, pp.297-305, 2007.
[17] Chetti B., Static and Dynamic Analysis of Hydrodynamic Four-lobe Journal Bearing with Couple Stress Lubricants, Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering, Vol. 5, No.1, pp.23-28, 2011.
[18] Nekoeimehr M., Rahmatabadi A.D., Rashidi Meybodi R., Behavior of Micropolar Lubricated Lobed Bearing: Influence of Noncircularity Parameters. Industrial lubrication Tribology, Vol. 65, No. 2, pp.100-107, 2013.
[19] Dhawan R., Verma S., Analyzing Micropolar Lubrication in Noncircular Hybrid Journal Bearings. Tribology Transactions, Vol. 57, No. 2, pp.182-189, 2014.
[20] Zare Mehrjardi M., Rahmatabadi A.D., Rashidi Meybodi R., A Study on the Stability Performance of Noncircular Lobed Journal Bearings with Micropolar Lubricant. Engineering Tribology, Vol. 230, No. 1, pp.14-30, 2015.
[21] Khatri C.B., Sharma S.C., Influence of Couple Stress Lubricant on the Performance of Textured Two Lobe Slot-entry Hybrid Journal Bearing System. Engineering Tribology, Vol. 231, No. 6, pp.366-384, 2016.
[22] Das B.J., Roy L., Analysis and Comparison of Steady-state Performance Characteristics of Two-axial Groove and Multi-lobe Hydrodynamic Bearings Lubricated with non-Newtonian Fluids. Proc IMechE, Part J: J Engineering Tribology, Vol.232, No.12, pp.1581–1596, 2018.
[23] Chetti B., Crosby W.A., Preload Effects on the Static Characteristics of Three-lobe Journal Bearings Lubricated with a Couple Stress Fluid, Industrial Lubrication and Tribology, Vol. 71, No.10, pp. 1136-1143, 2019.
[24] Kumar A., Kakoty S., Effect of Couple Stress Parameter on the Steady State Performance of Two Lobe Journal Bearing Operating with non-Newtonian Lubricant, Materials Today: Proceedings, Vol. 24, No.2, pp. 473-482, 2020.
[25] Chauhan A., Non-circular Journal Bearings. Springer Briefs in Materials, 2015.
[26] Khonsari M.M., Booser E.R., Applied Tribology- Bearing Design and Lubrication. Wiley, 2017.
[27] Chetti B., The Effect of Turbulence on the Performance of a Two-lobe Journal Bearing Lubricated with a Couple Stress Fluid. Industrial Lubrication and Tribology, Vol. 68, No. 3, pp. 336–340. 2016.
[28] Kumar A., Kakoty S., Effect of Couple Stress Parameter on the Steady State Performance of Two Lobe Journal Bearing Operating with non-Newtonian Lubricant, Materials Today
[29] Khatri C.B., Sharma S.C., Influence of Couple Stress Lubricant on the Performance of Textured Two Lobe Slot-entry Hybrid Journal Bearing System. Engineering Tribology, Vol. 231, No. 6, pp.366-384, 2016.
[30] Das B.J., Roy L., Analysis and Comparison of Steady-state Performance Characteristics of Two-axial Groove and Multi-lobe Hydrodynamic Bearings Lubricated with non-Newtonian Fluids. Proc IMechE, Part J: J Engineering Tribology, Vol.232, No.12, pp.1581–1596, 2018.
[31] Chetti B., Crosby W.A., Preload Effects on the Static Characteristics of Three-lobe Journal Bearings Lubricated with a Couple Stress Fluid, Industrial Lubrication and Tribology, Vol. 71, No.10, pp. 1136-1143, 2019.
[32] Kumar A., Kakoty S., Effect of Couple Stress Parameter on the Steady State Performance of Two Lobe Journal Bearing Operating with non-Newtonian Lubricant, Materials Today: Proceedings, Vol. 24, No.2, pp. 473-482, 2020.
[33]   Chauhan A., Non-circular Journal Bearings. Springer Briefs in Materials, 2015.
[34] Khonsari M.M., Booser E.R., Applied Tribology- Bearing Design and Lubrication. Wiley, 2017.
[35] Chetti B., The Effect of Turbulence on the Performance of a Two-lobe Journal Bearing Lubricated with a Couple Stress Fluid. Industrial Lubrication and Tribology, Vol. 68, No. 3, pp. 336–340. 2016.