Abstract

Some bearings operate in mixed-lubrication regime due to the low rotational speed and the heavy load and misalign due to shaft’s gravity. For large bearings, the maximum film thickness is much larger than minimum nominal film thickness and turbulence may locally develop. This paper proposes an approach to analyze misaligned mixed-lubrication bearing considering turbulence. Based on the average flow model proposed by Patir and Cheng and the Ng-Pan turbulence model, a generalized average Reynolds equation is derived. The calculation procedure is established by finite difference method. The results show that turbulence remarkably increases friction coefficient, slightly increases the minimum nominal film thickness, and decreases the transition speed from mixed-lubrication regime to hydrodynamic lubrication regime.

نمونه ترجمه مقاله:

-مقدمه

یاتاقان ها، بخش های مهمی از سیستم های روتور هستند و روان کاری آنها بر روی قابلیت اطمینان سیستم کلی تاثیر می گذارد. برخی از یاتاقان ها تحت سرعت دورانی کم و شرایط بار سنگین کار می کنند، و حداقل ضخامت فیلم سیال به همان اندازه زبری می باشد. زبری ها و نا هم راستای ها می توانند به صورت موضعی رخ دهند  و همچنین یاتاقان بخوبی در رژیم روغن کاری مخلوط عمل می کند. در همین حال، روتورهای پشتیبان یاتاقان و گرانش روتور ممکن است یاتاقان ژورنال را بهم بریزند. درسال های اخیر، بسیاری از تحقیقات مربوط به عملکرد یاتاقان ها در رژیم روان کاری مخلوط [1-6] و یاتاقان هایی با عدم هم راستائی ژورنال می باشد [6-9]. با توجه به تغییر شکل یاتاقان، Kraker و همکاران [10] مدل روان کاری-هیدرودینامیکی کشسان مخلوط را بر اساس معادله میانگین رینولدز پیشنهاد کردند [11]. برای تحلیلیاتاقان های روانکاری مخلوط با شیار جناغی، Han و همکاران [12] یک شکل جدید با شبکه جناغی استفاده شده برای روش های تفاضل محدود را ارائه داده اند. برخی از تحقیقات، تاثیر عدم هم راستائی ژورنال بر رفتار یاتاقان، که قابل چشم پوشی نمی باشد، را اثبات کرده اند. به عنوان مثال، Litwin و همکاران [13] ، تاثیر عدم هم راستائی ژورنال را بر یاتاقان روانکاری – آب را تحلیلکردند و نشان دادند که ظرفیت حمل بار در هنگام افزایش زاویه عدم هم راستائی ژورنال،کاهش می یابد. او و همکارانش [6] ، اثر انحراف ژورنال را بر روی یک یاتاقان روانکاری مخلوط بررسی کردند و استنتاج کردند که انحراف ژورنال سرعت دورانی را افزایش می دهد، که در آن روانکاری مخلوط به روانکاری هیدرودینامیک منتقل می شود. این تحقیق در بالا فرض کرده است که جریان روانکاری، آرام است. با این حال، برای یاتاقان بزرگ با نسبت خروج از مرکز بالا، حداکثر ضخامت فیلم زیاد است و آشفتگی ممکن است به صورت موضعی رخ دهد.

چندین مدل آشفتگی، مانند آنهایی که توسط Constantinescu  [14،15]،Ng-Pan [16] و Elrod-Ng  [17]ارائه شده اند، به طور گسترده برای تحلیل روانکاری آشفتگی مورد استفاده قرار گرفته اند. Frene [18] ، مدل Constantinescu را با مفهوم انتقال محلی برای بررسی یک یاتاقان کف گرد محوری، در هر دو رژیم آشفته و آرام استفاده کرد. Bou-Said  و Nicolas [19] اثر عدم هم راستائی را بر عملکرد یاتاقان مختلط در رژیم های آرام و آشفته بررسی کردند. Bouard و همکاران مدل های [20] Constantinescu ، Ng-Pan و Elrod-Ng را برای بررسی تأثیر آشفتگی بر  عملکرد یاتاقان کفشک استفاده کردند و نتیجه گیری کردند که تمام مدل ها نتایج مشابهی را به دست می آورند. بر اساس مدل Elrod-Ng، Braunetiere  [21] ، یک مدل اصلاح شده را برای جریان های با عدد رینولدز کم،  ارائه کرد. Shenoy و Pai [22]  اثر عدم هم راستائی و آشفتگی را بر یاتاقان قابل تنظیم خارجی بررسی کردند. Zhang و همکاران [23] یک راه حل تقریبی را برای ظرفیت حمل یاتاقان لغزشی با جریان آشفته پیشنهاد دادند، که برای یاتاقانهایی با نسبت خروج از مرکز بالا و بار سنگین بکار می رود. Susilowati و همکاران [24] عملکرد یاتاقان را در رژیم های آشفته و آرام توسط CFD سه بعدی مقایسه کردند و نتیجه گرفتند که فشار به هر دو رژیم جریان، به یک اندازه تمایل دارد. Mallya و همکاران [25] عملکرد بیولوژیکی یک یاتاقان روانکاری- آب