بررسي عملكرد استاتيكي ياتاقان‌هاي ژورنال غيرمدور لب‌دار تحت روانكار شامل نانوذرات تيتانيوم دي‌اكسيد با استفاده از مدل سيال تنش كوپل

Analysis of Static Performance of Noncircular Lobed Journal Bearings with Lubricants Containing TiO2 Nanoparticles Using Couple Stress Fluid Model

در سال‌هاي اخير با توجه به افزايش سرعت ماشين‌آلات چرخشي نياز به روانكارها و ياتاقان‌هاي بهبود يافته براي پاسخ به اين چالش افزايش يافته است. در راستاي رفع اين نياز محققان روانكارهاي حاوي مواد افزودني از جمله نانوروانكارها و ياتاقان‌هايي با طرح‌هاي جديد از جمله ياتاقان‌هاي غيرمدور لب‌دار را پيشنهاد كرده‌اند. در اين مقاله، اثر پيش‌بار و نسبت طول به قطر بر عملكرد استاتيكي ياتاقان‌هاي ژورنال غيرمدور با طول محدود روانكاري‌شده با روانكار حاوي نانوذرات دي‌اكسيد تيتانيوم در كسر حجمي نانوذرات 0/01 مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. بدين منظور با درنظرگرفتن مدل سيال تنش كوپل براي نانوروانكارها، معادله رينولدز اصلاح‌شده به‌وسيله روش اجزا محدود حل و فشار ايجادشده در لايه روانكار محاسبه مي‌شود. با كمك فشار فيلم به‌دست‌آمده زاويه مشخصه، ظرفيت تحمل بار، نيروي اصطكاك، ضريب اصطكاك و نشتي جانبي براي ياتاقان‌هاي دو، سه و چهارلب محاسبه مي‌شوند. نتايج نشان مي‌دهد كه روانكارهاي حاوي نانوذرات دي‌اكسيد تيتانيوم مي‌توانند مشخصه‌هاي عملكرد استاتيكي ياتاقان‌هاي ژورنال لب‌دار را بهبود ببخشند. با توجه به نتايج افزايش پيش‌بار و نسبت طول به قطر باعث افزايش ظرفيت تحمل بار ياتاقان‌هاي لب‌دار مي‌شود. همچنين از نتايج ديده مي‌شود كه انتخاب مقادير مناسبي از پارامترها مي‌تواند نقش بسزايي بر عملكرد اين ياتاقان‌ها داشته باشد.

In recent years, due to the increase in the speed of rotary machineries, demands for enhanced lubrication and bearing design to overcome this challenge has increased. To satisfy these need, researchers have proposed additive contained lubricants such as Nano-lubricants and bearings with different designs such as noncircular lobed bearings. In this article, effects of preload and aspect ratio on static performance of noncircular lobed journal bearings of finite length lubricated with lubricant containing TiO2 Nano-particles for particle volume fraction of 0.01 are studied. Using finite element method, the steady-state film pressure is obtained by solving the modified Reynolds equation based on the Nano-lubricants and Couple Stress model theories. With the help of film pressure, attitude angle, friction coefficient, friction force, and side leakage of noncircular lobed journal bearings are obtained. The results show that using lubricants containing TiO2 Nano-particles can enhance the performance of static characteristics of two, three, and four lobed journal bearings. According to results, increase in preload and bearing length will increase load carrying capacity noncircular lobed bearings. Based on results, choosing proper design parameters can have great impact on static performance of noncircular lobed journal bearings.