تاثير هندسه بافت هاي سطح پوسته بر شاخص هاي عملكرد حالت پايدار ياتاقان هاي ژورنال هيدروديناميكي

Effect of Shell Surface Texture Geometry on the Steady State Performance Indexes of Hydrodynamic Journal Bearings

بهبود شاخص هاي رفتاري ياتاقان هاي ژورنال روغني با توجه به توسعه فزاينده به كارگيري آنها به عنوان تكيه گاه اجزاي دوار در ماشين آلات صنعتي از اهميت ويژه اي برخوردار است. ايجاد ناهمواري هاي (بافت) منظم با هندسه متنوع در سطح داخلي پوسته ياتاقان از جديدترين روش هاي پيشنهادي محققان حوزه روانكاري براي ارتقاي كارآيي ياتاقان هاي ژورنال هيدروديناميكي است. در پژوهش حاضر، مقايسه عملكرد ياتاق ان هاي ژورنال مدور با بافت هاي مكعبي، استوانه اي و بيضي گون با عمق هاي متغير با چينش در نواحي مختلف پوسته ارزيابي شده است. به اين منظور معادله رينولدز حاكم بر روان كاري هيدروديناميكي ياتاقان هاي ژورنال روغني با توجه به تغييرات ضخامت فيلم روان كار، متاثر از هندسه، عمق و محل ايجاد بافت ها، اصلاح و به كمك روش حل عددي اجزاي محدود، با فرض شرط مرزي رينولدز براي تعيين محدوده كاويتاسيون، بررسي شده است. پس از استخراج پروفيل فشار توزيعي در فيلم سيال روان كار، پارامترهاي عملكرد حالت پايدار ياتاقان هاي مورد ارزيابي با بافت هاي متفاوت، محاسبه و مورد مقايسه قرار گرفته است. نتايج گوياي آن است كه ايجاد بافت با هر نوع شكل هندسي سبب كاهش مقادير فشار در فيلم سيال روانكار و تغيير در پارامترهاي عملكرد ياتاقان مي شود. قرارگيري بافت ها در محدوده متناظر با فشار ماكزيمم، از بروز تغييرات قابل ملاحظه مولفه هاي عملكرد و قرارگرفتن آنها در ناحيه فيلم روان كار كاويته شده از تاثير قابل چشم پوشي بافت ها بر عملكرد مجموعه حكايت دارند. همچنين نتايج نشان دهنده آنست كه اختلاف در پارامترهاي عملكرد ياتاقان هاي داراي بافت هاي كم عمق با هندسه هاي مورد ارزيابي، قابل ملاحظه تر بوده و با افزايش گودي بافت ها، تاثير شكل هندسي بر عملكرد مجموعه تضعيف خواهد شد.

Improvement of behavioral indicators of oil journal bearings has particular importance due to the increasing development of their application as support of rotary components in industrial machinery. Creation of regular roughness (texture) with various geometries on the inner surface of a bearing shell is one of the newest methods proposed by the lubrication researchers to enhance the performance of the hydrodynamic journal bearings. In this study, the comparison of the performance of circular bearings with variable cubic, cylindrical and ellipsoid textures of different depths arranged in a different zone of the shell has been evaluated. For this purpose, the governing Reynolds equation on hydrodynamic lubrication of oil journal bearing was modified considering the changes of the film thickness affected by the geometry and position of the textures. This equation was solved by finite element numerical method, applying the assumption of the Reynolds boundary condition for determining cavitation zone. After obtaining the lubricant pressure profile, the parameters of steady-state performance of the bearing with different texture types were calculated and compared together. Results indicate that the creation of textures with any geometry reduces the lubricant pressure and changes the parameters of the bearing performance. Also, the placement of textures in the maximum pressure area leads to significant changes in performance components while their positioning in the lubricant cavitation region has a weak effect on the bearing behavior. Further, the results show that the difference in characteristics of bearing performance with shallow textures is more considerable and with the increase of textures depth the effect of geometry form on the performance will be reduced.