تأثیر بار بر توان میراکنندگی اغتشاشات حرکتی روتور نامتوازن توسط روانکار در یاتاقان‌های ژورنال سه لُب

نوع مقاله : گرایش دینامیک، ارتعاشات و کنترل

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اردکان

2 گروه مکانیک دانشگاه یزد

3 گروه مهندسی مکانیک دانشگاه یزد

چکیده

اغتشاشات حرکتی روتورها متاثر از عواملی همچون نابالانسی جرمی، در تجهیزاتی نظیر توربوماشین‌ها، کمپرسورها و موتورهای احتراقی، غالباً زمینه‌ساز بروز سایش سطوح روتور و پوسته یاتاقان و به تبع آن اختلال در وضعیت حرکتی مجموعه می‌شود. از اینرو شناخت عوامل موثر بر توانمندی یاتاقان‌های ژورنال به عنوان متداول‌ترین نوع‌ تکیه‌گاه‌ روتورها در اینگونه تجهیزات دوار، به منظور ارتقاء کارایی مجموعه در مهار این نوسانات اغتشاشی، اهمیت ویژه‌ای دارد. در پژوهش حاضر تاثیر میزان بار خارجی به عنوان عامل تعیین کننده‌ی نسبت خروج از مرکزی روتور نامتوازن جرمی، بر رفتار دینامیکی یاتاقان‌های ژورنال هیدرودینامیکی غیرمدور سه‌لُب با روانکار میکروپلار بررسی شده‌‌است. به این منظور معادلات حاکم بر روانکاری به همراه معادلات حرکت روتور نامتوازن در فضای یاتاقان، به کمک حل عددی اجزاء محدود و روش وابسته به زمان رانگ-کوتای مرتبه چهار، در شرایط تعادل استاتیکی و گام‌های زمانی متوالی پس از پیدایش اغتشاشات دینامیکی، بازنویسی و ارزیابی گردیده‌‌اند. نتایج گویای توسعه دامنه و شدت اغتشاشات در قالب بروز نوسانات پریودیکی، KT پریودیکی و شبه نوسانی در مقادیر متوسط نسبت خروج از مرکزی و تغییر آنها به نوسانات سیکل محدود با دامنه کوچک در مقادیر پایین و بویژه بالای نسبت خروج از مرکزی می‌باشد.   

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Load Effect on the Perturbed Oscillation Damping Ability of an Unbalanced Rotor in Three Lobe Bearings

نویسندگان [English]

  • Mahdi Zare Mehrjardi 1
  • Asghar Dashti Rahmatabadi 2
  • Aboulfazl Rasoolizadeh 3
1 Department of Mechanical Engineering, Ardakan University, Ardakan, Yazd, Iran
2 Mechanical Engineering Department Yazd University
3 Mechanical Engineering Department Yazd University
چکیده [English]

Oscillation disturbances of the rotor in turbomachines, compressors, combustion engines and other rotary equipment are affected by various factors which cause the wear of the rotor and bearing surfaces such as the mass unbalance factor. This phenomenon always leads to the failure of parts and interruptions of the equipment performance. Therefore, to improve efficiency of the system in controlling the rotor fluctuations, recognition of the factors affecting the strength of journal bearings is important, as they are the most common type of rotor support in such rotary machines. In this study, the effect of external load, as an indicator of mass unbalanced rotor eccentricity ratio in the bearing clearance space, on the dynamic behavior of noncircular three lobe bearings with micropolar lubricant is investigated. For this purpose, the governing Reynolds equation and the equation of rotor motion have been rewritten and evaluated using FEM and 4th order Runge-Kutta methods in static conditions and successive time steps after the occurrence of rotor disturbances. The results indicate that the amplitude and intensity of rotor disturbances are developed in the form of periodic, KT periodic and quasiperiodic motions in the mean values of eccentricity ratio and they are changed to limited cyclic oscillations with small amplitudes in low or especially high values of the eccentricity ratios.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dynamic behavior
  • Three lobe bearing
  • Mass unbalance
  • Eccentricity
  • Bifurcation diagram

مراجع

  1. Mischke, C., and Shigly, J. “Mechanical Engineering Design”, McGraw-Hill, New York, United States, 2003.##
  2. Harrison, W. J. “The Hydrodynamic Theory of Lubrication of Cylindrical Bearing under Variable Load”, Trans. Cambridge. Phil. Soc. Vol. 22, No. 5, pp.373, 1913.##
  3. Holmes, A. G., Ettles, C. M., and Mayes, I. W. “A Periodic Behavior of a Rigid Shaft in Short Journal Bearings”, Int. J. Numer. Mech. Engng. Vol. 12, No. 2, pp.695-702, 1978.##
  4. Fulel, A., Zhensong, Z. “Periodic, Quasi-Periodic and Chaotic Vibrations of a Rub Impact Rotor System Supported on Oil Film Bearings”, Int. J. Engng Sci. Vol. 5, No. 6, pp.963- 973, 1997.##
  5. Cai, W., Chang, J., and Chao, K. “Chaos and Bifurcation of a Flexible Rub Impact Rotor Supported by Oil Film Bearings with Nonlinear Suspension”, Mech. Mach. Theory. Vol. 42, No. 3, pp.312-333, 2007.##
  6. Cai, W., Chao, K. “Bifurcation and Chaos Analysis of a Flexible Rotor Supported by Turbulent Long Journal Bearings”, Chaos Soliton Fract. Vol. 34, No. 2, pp.1160- 1179, 2007.##
  7. Chang-Jian, C.W. “Non-linear Dynamic Analysis of Dual Flexible Rotors Supported by Long Journal Bearings”, Mech. Mach. Theory. Vol. 45, No. 6, pp.844-866, 2010.##
  8. Jang, J. Y., Khonsari, M. M. “On the Characteristics of Misaligned Journal Bearings”, Lubricants. Vol. 3, No. 2, pp.27-53, 2015.##
  9. Chatterton, S., Dang, P. V., Pennacchi, P., De Luca, A., and Flumina, F. “Experimental Evidence of a Two-axial Groove Hydrodynamic Journal Bearing Under Severe Operation Conditions”, Tribol.  Int. Vol. 109, No. 2, pp.416-427, 2017.##
  10. Malik, M., Chandra, M., and Sinhasan, R. “Design Data for Three Lobe Bearing”, ASLE Trans. Vol. 24, No. 1 , pp.171-178, 1981.##
  11. Adiletta, G., Mancusi, E., and Strano, S. “Nonlinear Behavior Analysis of Rotor on Three-lobe Wave Bearing”, Tribol. Int. Vol. 21, No. 7, pp.42–54, 2011.##
  12. Rahmatabadi, A. D., Shooroki, A. R., and Mehrjardi, M. Z. “Investigation of the Geometry Effects on the Thermo-hydrodynamic Performance of Noncircular Journal Bearings”, Modares Mech. Eng. Vol. 16, No. 5, pp.111-122, 2016. (In persian)##
  13. Shooroki, A. R., Rahmatabadi, A. D., and Mehrjardi, M. Z. “Effects of Preload, Speed and Eccentricity Ratio of Rotor on the Thermo Hydrodynamic Performance of Two Lobe Journal Bearings”, Amirkabir J. of Mech. Eng.  Vol. 49, No. 4, pp.1-11, 2018. (In persian)##
  14. Khonsari, M. M., Brewe, D. E. “On the Performance of Finite Journal Bearings Lubricated with Micropolar Fluids”, Tribol Trans. Vol.32, No.2, pp.155-160,1989.##
  15. Huang, T. W., Weng, C. I., “Dynamic Characteristics of Finite-width Journal Bearings with Micropolar Fluids”, Wear. Vol. 141, No. 1 , pp. 23-33, 1990.##
  16. Sharma, S., Rattan, S. S. “Micropolar Lubricant Effects on the Performance of a Two- lobe Bearing with Pressure Dam”, Int. J. Eng. Sci. Techno. Vol. 2 No. 10, pp.5637-5646, 2010.  ##
  17. Zare Mehrjardi, M., Dashti Rahmatabadi, A., “Application of Generalized Differential Quadrature Method to Noncircular Two Lobe Journal Bearings’ Performance Analysis”, Aerospace Mechanics J. Vol. 7, No. 4,pp.1-12, 2012. (In persian)##
  18. Dhawan, R., Verma, S. “Analyzing Micropolar Lubrication in Noncircular Hybrid Bearings”, Tribol T. Vol. 57, No. 2, pp. 182-189, 2013.##
  19. Chetti, B. “Static and Dynamic Analysis of Hydrodynamic Four-lobe Journal Bearing with Couple Stress Lubricants”, Jordan J. of Mech. and Indust. Eng. Vol. 5, No.7, pp.23-28, 2013.##
  20. Sharma, S., Krishna, C. M. “Effect of L/D Ratio on the Performance of Two-lobe Pressure Dam Bearing: Micropolar Lubricated”, Adv. in Tribology. Vol. 41, No. 2 , pp. 1-7, 2015.##
  21. Mehrjardi, M. Z., Rahmatabadi, A. D., and Meybodi, R. R. “A Comparative Study of the Preload Effects on the Stability Performance of Noncircular Journal Bearings”, Proc. Ins.  Mech. Eng., Part J: J. Eng. Tribol. Vol. 230, No. 7, pp.797-816, 2016.##
  22. Meybodi, R. R., Mehrjardi, M. Z., and Rahmatabadi, A. D. “Tilt Angle Effects on the Performance of Micropolar Lubricated Noncircular Journal Bearings”, Ind. Lubr. Tribol. Vol. 69, No. 4, pp.536-549, 2017.##
  23. Das, S., Guha, S. K., and Chattopadhyay, A. K. “Theoretical Analysis of Stability Characteristic of Hydrodynamic Journal Bearings Lubricated with Micropolar Fluid”, Proc. Ins. Mech. Eng., Part J: J. Eng. Tribol. Vol. 218, No. 8, pp.45-56, 2000.##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 29 تیر 1398
  • تاریخ بازنگری: 23 آبان 1398
  • تاریخ پذیرش: 04 شهریور 1399
  • تاریخ انتشار: 01 آبان 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار