مدل‌سازي روان كـاري الاستوهيدروديناميك مكانيزم پيرو و بادامـك مسطح با روان كار گريس به روش چند شبكه اي

Modeling elastohydrodynamic lubrication of cam and flat follower mechanism with grease via Multi-grid method

مسيله روان كاري پيرو و بادامك از جمله مسايل پر چالش علم ترايبولوژي است كه در آن بسياري از مكانيزم هاي روان كاري نقش دارند. اثراتي نظير تغييرات گذرا به همراه فشردگي لايه روان كار، تغيير شكل الاستيك سطوح و تغيير خواص روان كار با افزايش فشار به طور همزمان وجود دارند. در اين مقاله تلاش شده است تا علاوه بر منظور كردن پارامترهاي مختلف موثر در اين مسيله، اثر استفاده از يك روان كار غير نيوتني مانند گريس با استفاده از مدل‌سازي عددي بررسي شود. مدل رفتاري اسوالد براي گريس به همراه ديگر معادلات حاكم بر مسيله روان كاري الاستوهيدروديناميك مكانيزم پيرو و بادامك فرمول بندي و با استفاده از روش اختلاف محدود گسسته شده اند. به منظور حل مجموعه معادلات از روش پيشرفته چندشبكه اي استفاده شده و نتايج به صورت مقايسه يك روان كار نيوتني كه روغن پايه گريس محسوب مي شود با روان كار غيرنيوتني گريس ارايه گرديده است. نتايج بدست آمده با يافته هاي حاصله از روش هاي عددي ديگر نظير نيوتن رافسون صحت سنجي شده است. حل مسيله بيانگر كاهش حداكثر فشار روان كار در هنگام استفاده از گريس و در عين حال كم شدن ضخامت لايه روان كار گريس است. افزايش سرعت باعث افزايش ضخامت لايه روانكار در حالت استفاده از روغن مي‌شود اما اثر محسوسي بر روي ضخامت گريس ندارد.

One of the challenging problems of tribology is cam and follower elastohydrodynamic lubrication due to the simultaneous effect of various lubrication mechanisms. These mechanisms are transient, squeeze film, elastic deformation of contacting surfaces and variation of lubricant properties with pressure. In this paper, besides studying the mentioned factors, the effect of using a non-Newtonian lubricant such as grease is numerically investigated. The lubrication governing equations and Oswald’s grease behavior equation have been discretized using finite difference technique. The system of equation has been solved via Multi-Grid method which is an advanced iterative method in solving system of partial differential equations. The results are shown for Newtonian oil compared to grease for different cam rotational speed. Also, different grease behaviors are investigated. The results are verified by comparison of the results obtained using the famous Newton-Raphson method. Findings show that the minimum lubricant thickness as well as the maximum pressure is lower when using grease compared to the case that a Newtonian lubricant is used. In the case of Newtonian lubricant, increasing the speed results in an increase in the lubricant film thickness but it is shown that, in the case of Non-Newtonian lubricant, speed does not affect the lubricant thickness.