تاثير نابالانسي جرمي روتور بر پايداري ديناميكي ياتاقان ژورنال هيدروديناميكي غيرمدور دولُب با روانكار ميكروپلار

Effects of mass unbalance of rotor on the dynamic stability of two lobe noncircular hydrodynamic journal bearing with micropolar lubricant

ياتاقان‌هاي ژورنال روغني يكي از متداول‌ترين اجزاي ماشين‌هاي دوار تحت بارگذاري سنگين به شمار مي‌آيند. عوامل متعددي مانند تغيير در شرايط بارگذاري و روانكاري مي‌تواند بر پايداري ديناميكي اين گروه از ياتاقان‌ها تاثيرگذار ‌باشد. از اين رو شناخت پاسخ ديناميكي ياتاقان‌هاي ژورنال در شرايط مختلف مي‌تواند به بهبود فرايند كنترل، عيب‌يابي و پيشگيري از قرارگيري سيستم‌هاي ياتاقان و روتور در شرايط عملكردي بحراني منجر شود. نابالانسي جرمي روتور از ديرباز به عنوان يكي از عوامل موثر بر رفتار ديناميكي و طول عمر انواع تكيه‌گاه‌هاي ياتاقاني مطرح بوده‌است. به همين دليل در پژوهش حاضر تاثير اين پارامتر بر پايداري ياتاقان‌ ژورنال هيدروديناميكي غيرمدور دو‌لُب با روانكار ميكروپلار با استفاده از مدل تحليلي ديناميكي غيرخطي ارزيابي شده ‌است. براي رسيدن به اين هدف، در ابتدا معادله رينولدز حاكم بر روانكاري ياتاقان‌هاي ژورنال هيدروديناميكي با سيال تراكم‌ناپذير بر پايه تيوري سيال ميكروپلار اصلاح شده‌ و معادلات جابجايي ديناميكي روتور صُلب نيز با فرض وجود نابالانسي جرمي استخراج شده‌اند. حل همزمان معادله رينولدز و معادلات حركت روتور، توزيع فشارهاي پايا و ديناميكي ايجاد شده در فيلم سيال روانكار و مولفه‌هاي جابجايي، سرعت و شتاب مركز روتور را بدست مي‌دهد. ارزيابي نتايج در قالب نمودارهاي مسير ديناميكي، طيف تواني، دياگرام دوشاخه‌گي و نگاشت پوانكاره از بروز رفتارهاي ديناميكي متفاوت ياتاقان‌هاي دو‌لُب با تغيير ميزان نابالانسي جرمي روتور حكايت دارد. پاسخ سيستم ديناميكي مورد بررسي، نوسانات همگرا به نقطه تعادل استاتيكي، رفتارهاي پريوديكي، KT پريوديكي، شبه نوساني و همچنين اغتشاشات واگراي منجر به برخورد روتور و پوسته ياتاقان را شامل مي‌شود.

Oil journal bearings are one of the most common parts of high load carrying rotating machine. Stability of these bearings can be affected by various stimulus such as changes in loading and lubrication conditions. Therefore, identification of the dynamic response of journal bearings can improve the control and fault detection process of rotor-bearings systems and prevent them from placing in critical operation condition. For many years, the mass unbalance of rotor has beenproposed as an effective factor on the dynamic behavior and long life of bearings. For this reason, in this research the effects of this parameter on the stability of hydrodynamic two lobe noncircular journal bearing with micropolar lubricant is investigated based on the nonlinear dynamic model. To achieve this goal, the governing Reynolds equation is modified with respect to micropolar fluid theory and the equations of rotor motion are derived considering the mass unbalance parameter. The static and dynamic pressure distributions of the lubricant film and the components of displacement, velocity and acceleration of the rotor are obtained by simultaneous solution of the Reynolds equation and the equations of rotor motion. Investigation of results in terms of dynamic trajectory, power spectrum, bifurcation diagram and Poincare map show that the dynamic behavior of two lobe bearings appears in different manner with variation of mass unbalance of rotor. The response of analyzed dynamic system includes converging oscillations to the equilibrium point, periodic, KT periodic and quasi periodic behavior and also divergent disturbances, which leads to collision between the rotor and bearing.