بررسي ترموهيدروديناميكي ياتاقان ژورنال با ارائه مدل دو بعدي

Thermo-hydro-dynamic investigation of journal bearing by a two dimensional model

ياتاقان هاي ژورنال در ماشين آلات صنعتي، كه تحت بارگذاري سنگين و با سرعت بالا در حال دوران هستند مورد استفاده قرار مي گيرند. ياتاقان هاي ژورنال دچار آسيب هاي حرارتي شديدي مي شوند به همين دليل نياز است كه توزيع دقيقي از دماي آنها در دسترس باشد تا از اين آسيب ها جلوگيري شود. در اين پژوهش يك مدل دو بعدي براي ياتاقان ژورنال استوانه اي با تغذيه فشاري براي برآورد عملكرد حرارتي آن ارائه شده است. بدين منظور از شرط هاي مرزي دقيق و مناسبي در سطح تماس سيال روانساز با ژورنال و ياتاقان استفاده شده است و با يك آناليز ترموهيدروديناميكي معادلات حاكم بر جريان سيال و معادلات انتقال حرارت به صورت كوپل حل شده اند. همچنين در اين بررسي جريان سيال روانساز آرام و به صورت گذرا در نظر گرفته شده است. نتايج حاصل از اين مدل دو بعدي با داده هاي آزمايشگاهي مورد مقايسه قرار گرفته است. توزيع شار حرارتي ورودي از سيال روانساز به ياتاقان نيز كه در مطالعات قبلي بيان نشده است برآورد گرديده است. نتايج نشان مي دهد شار حرارتي انتقالي از سيال روانساز به ياتاقان با گذشت زمان در زوايايي كه نزديك به مجراي ورود سيال روانساز مي باشد روندي صعودي و براي نقاط دور از آن روندي نزولي دارد. در انتها اثر پارامترهاي مختلف نظير سرعت چرخش ژورنال، جنس ژورنال، جنس ياتاقان و جنس سيال روانساز بر روي توزيع دما در سطح تماس سيال روانساز و ياتاقان و شار حرارتي ورودي از سيال روانساز به ياتاقان بررسي شده است.

Journal bearings are widely used in industrial machinery, working under heavy loading and high rotating velocity. These bearings are interfered sometimes with sever thermal damages. So the prediction of their exact working temperature is necessary. In this research a two dimensional model of pressure fed cylindrical journal bearing is presented to investigate its thermal performance. For this purpose, precise and useful boundary conditions are defined at journal-fluid-bearing interfaces. A thermo-hydro-dynamic analysis is used such that the governing equations of fluid flow and heat transfer are solved simultaneously. The lubrication fluid flow is assumed to be laminar and the unsteady condition has been assumed in the current work. The results of this two dimensional model are compared with experimental data. The heat flux distribution on the fluid-bearing interface is presented in this paper which has not been observed previously in literature. The results show that temporal changes of heat flux entering to the bearing is increasing near the fluid entrance and decreasing at farther points. Finally, the effect of various parameters such as journal rotation speed, journal material, bearing material and lubrication material are investigated on the temperature distribution and heat flux.