بررسي اثر جهت‌گيري زبري سطح بر ناپايداري ترموالاستيك در سطوح لغزشي روان‌كاري‌شده

Study on the effect of surface roughness pattern on the thermoelastic instability in lubricated sliding surfaces

انواع مختلف سطوح لغزشي مانند كلاچ‌ها و ترمزها، مستعد نوعي آسيب سطح تحت عنوان ناپايداري ترموالاستيك هستند. ناپايداري اشاره دارد به رشد نامحدود آشفتگي‌هاي دما و فشار كه منجر به دماهاي موضعي بسيار بالا و سايش آن نقاط مي‌شود. در اين پژوهش اثر بافت سطح بر روي ناپايداري ترموالاستيك در رژيم روان‌كاري مخلوط مورد بررسي قرار مي‌گيرد. بدين منظور از مدلي كه شامل يك سطح صيقلي با رسانايي حرارتي بالا و يك سطح زبر با رسانايي حرارتي بسيار پايين است، استفاده مي‌شود. در اين تحقيق براي سطوح زبر از يك پروفيل زبري سطح توليدشده به روش عددي استفاده شده است. در ادامه به كمك ضرايب جريان كه ضرايب اصلاحي معادله رينولدز براي در نظر گرفتن زبري هستند، تاثير بافت سطح بر روي ناپايداري ترموالاستيك بررسي مي‌شود. براي انجام اين كار از الگوريتمي استفاده مي‌شود تا به كمك آن براي سه گونه جهت‌گيري زبري يعني طولي، عرضي و همسان‌گرد، سرعت بحراني كه بيشتر از آن ناپايداري ترموالاستيك اتفاق مي‌افتد و منجر به تشكيل نقاط داغ ديده مي‌شود، به‌دست مي‌آيد. در نهايت مشخص مي‌شود كه سرعت بحراني كه سطح را در آستانه ناپايداري ترموالاستيك قرار مي‌دهد، براي الگوي سطح طولي حالت بهينه دارد و پس از آن الگوي سطح همسان‌گرد و در نهايت الگوي سطح عرضي قرار دارد.

The different kinds of sliding surfaces like clutches, and breaks are susceptible to a surface damage called thermoelastic instability. Instability refers to the unlimited growth turbulence of temperature and pressure, leading to very high local temperatures and wear on the hot spots. In this research, the effect of surface texture on the thermoelastic instability is investigated under mixed lubrication regime. For this purpose, a model consisting of a smooth surface with high thermal conductivity and a rough surface with low thermal conductivity is considered. Thus, a computer program is employed to numerically generate three different surface roughness patterns, i.e. transverse, longitudinal, and isotropic. Then the flow factors which are correction factors to the Reynolds equation for considering the surface roughness pattern are employed to study the effect of surface pattern on the thermoelastic instability. To conduct this study, an algorithm is developed to regenerate the thermoelastic instability results in the published literature and then is used to find the critical speed for three types of surface patterns beyond which thermoelastic instability leading to the formation of hot spots is likely to occur. Finally it is shown under similar operating conditions; the critical speed is highest for the longitudinal surface pattern.