مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی اثر پیش‌بار بر رفتار دینامیکی خطی و غیرخطی یاتاقان ژورنال غیرمُدور دو لُب با روانکار میکروپلار

نویسندگان
1 دانشیار دانشگاه یزد
2 دانشگاه یزد
3 دانشکده مکانیک دانشگاه پیام نور
چکیده
در پژوهش حاضر تأثیر میزان پیش‌بار بر پایداری دینامیکی یاتاقان‌ ژورنال هیدرودینامیکی غیرمدور دو لُب تحت روانکاری میکروپلار بر پایه مدل‌های تحلیلی دینامیکی خطی و غیرخطی با استفاده از روش حل عددی اجزاء محدود ارزیابی شده‌است. به این منظور معادله رینولدز حاکم بر روانکاری هیدرودینامیکی یاتاقان ژورنال با سیال تراکم‌ناپذیر با فرض صُلبیت روتور و بکارگیری تئوری سیال میکروپلار اصلاح گردیده‌است. در ادامه مدل دینامیکی خطی با فرض حرکت اغتشاشی هارمونیک مشخص و مدل دینامیکی غیرخطی با تعقیب گام به گام مسیر حرکت روتور در طول زمان با کمک روش رانگ-کوتای مرتبه چهار جهت بررسی وضعیت پایداری یاتاقان مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در نهایت پارامتر‌های جرم بحرانی و نسبت فرکانس چرخش گردابی روتور به عنوان مشخصه‌های پایداری یاتاقان به ازای مقادیر مختلف پیش بار توسط هر دو مدل تحلیل دینامیکی توسط روش اجزاء محدود استخراج و با یکدیگر مقایسه شده‌اند. نتایج گویای بهبود پایداری دینامیکی یاتاقان‌های ژورنال دو لُب در قالب ارتقاء پارامتر جرم بحرانی و اُفت فرکانس چرخش گردابی توام با افزایش میزان غیرمدوری یاتاقان هستند. مقایسه دو مدل‌ ارائه شده بیانگر نتایج محتاطانه‌تر تحلیل دینامیکی خطی نسبت به نوع غیرخطی در حالت‌های گوناگون بررسی می‌باشد. همچنین نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی یاتاقان از رخداد رفتارهای نوسانی بازگشتی به نقطه تعادل استاتیکی، پریودیکی با دامنه محدود و اغتشاشات واگرای منجر به برخورد روتور و پوسته یاتاقان با افزایش میزان پیش‌بار حکایت دارند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of Preload Effects on the Linear and Nonlinear Dynamic Analysis of Noncircular Two Lobe Journal Bearing with Micropolar Lubricant

نویسندگان English

Asghar Dashti Rahmatabadi 1
Mahdi Zaree Mehrjardi 2
Reza Rashidi Meybodi 3
1 Associate Professor- Yazd University
چکیده English

In this work, using finite element method (FEM) the effects of preload factor on the dynamic stability of noncircular two lobe hydrodynamic micropolar lubricated journal bearing based on the linear and nonlinear analytical dynamic models are presented. Assuming that the rotor is solid, the governing Reynolds equations for incompressible lubrication of journal bearing have been modified using micropolar theory. Later, the linear and nonlinear dynamic models, including a certain harmonic disturbances and time dependent trajectory of rotor center are applied to obtain the stability performance of bearing. The 4th order Rung-Kutta method has been used to solve the time dependent equations of rotor motion. Finally, the numerical results for the critical mass parameter and whirl frequency ratio of rotor as the stability characteristics of bearing are evaluated for different values of preload factor and compared together. Results show that the stability performance of two lobe bearing enhances by increasing the amount of bearing noncircularity in terms of the critical mass parameter increase and decrease of the whirl frequency ratio. Also, by comparing two dynamic analysis methods, it is obvious that the results of linear dynamic model are more cautious in different investigated cases. The results of nonlinear dynamic analysis reveal that by increasing the value of preload factor the dynamic response of rotor center involves return to steady state equilibrium position, limit cycle periodic motions and contact between rotor and bearing's shell.

کلیدواژه‌ها English

Noncircular two lobe journal bearing
preload
linear and nonlinear dynamic analysis
critical mass parameter
whirl frequency ratio