بررسي تاثير ميزان پيش بار بر رفتار ديناميكي غيرخطي ياتاقان ژورنال آيروديناميكي غيرمدور

Effects of Preload on Nonlinear Dynamic Behavior of Noncircular Aerodynamic Journal Bearing

در پژوهش حاضر تاثير ميزان پيش بار بر رفتار ديناميكي غيرخطي ياتاقان‌ ژورنال آيروديناميكي غيرمدور دو لب با استفاده از روش حل عددي اجزا محدود بررسي شده‌است. با فرض صلب بودن روتور، معادله رينولدز حاكم بر روانكاري ياتاقان‌ گازي در حالت استاتيكي و ديناميكي استخراج شده و نتايج مربوط به عملكرد ياتاقان در مقادير مختلف پريلود مورد ارزيابي قرار گرفته‌اند. همچنين جهت اعمال همزمان اثرات زماني در معادلات ديناميكي حركت روتور روش رانگ – كوتا مرتبه چهار بكارگرفته شده‌است. در نهايت به منظور سنجش كيفيت حركت روتور در فضاي لقي ياتاقان، با توجه به نتايج استخراج شده در بازه‌هاي زماني مطلوب، نمودارهاي پاسخ فركانسي، طيف تواني، مسير ديناميكي، نگاشت پوانكاره و نمودار دو شاخه‌گي مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نتايج حاصل، بروز رفتارهاي پريوديك، شبه نوساني و بي‌نظم منجر به برخورد سطوح روتور و ياتاقان را به ازاي مقادير مختلف پيش بار آشكار مي‌سازند. تحليل نمودارها گوياي آنست كه در صورت انتخاب مجموعه‌اي از شرايط مناسب بارگذاري، طراحي و مونتاژ براي سيستم‌هاي دوار شامل ياتاقان آيروديناميكي مي‌توان رفتار ديناميكي مركز محور را به نحوي كنترل نمود كه از هرگونه حركت اغتشاشي نامناسب و يا منجر به برخورد و سايش سطوح جلوگيري نمود.

In this article, using finite element method the effects of the preload on the nonlinear dynamic behavior of the noncircular two lobe aerodynamic journal bearing have been investigated. Assuming that the rotor is solid, the governing Reynolds equations for both the gas lubricant and rotor equation of motion in static and dynamic conditions have been derived and performance of the noncircular aerodynamic journal bearing in different conditions has been evaluated. Rung Kutta method has been used to solve the time dependent equations of motions of noncircular aerodynamic journal bearing and its gas lubricant. Using the numerical results, to investigate the motion of the center of the rotor in dynamic conditions, the graphs of frequency response, power spectrum, dynamic trajectory, Poincare map and bifurcation diagram have been plotted. The results show periodic, quasi periodic and chaotic rotor behavior for different bearing preload. It is concluded that appropriate selection of rotor parameters like its preload and suitable design and fabrication of rotor and its bearing can prevent any undesirable perturbed motions of the shaft and both the collision and wear of the rotor and bearing.