تحلیل پایداری دینامیکی یاتاقان‌های ژورنال غیرمُدور سه لُب با روانکار تنش کوپل

طراحی یاتاقانها با ساختار هندسی متفاوت و استفاده از مواد افزودنی در کنار روانکارها از جمله راهکارهای پیشنهادی برای بهبود پایداری دینامیکی یاتاقان‌های ژورنال هیدرودینامیکی هستند. بکارگیری مدل‌های تحلیلی جدید در ارزیابی عملکرد روانکارهای نوساختار غیرنیوتنی نسبت به معادلات ناویر استوکس امری اجتناب ناپذیر می‌باشد. سیال تنش کوپل نمونه‌ای از این مدل‌هاست که در پژوهش حاضر پایداری یاتاقان‌های غیرمُدور سه لُب توسط آن بررسی شده‌‌است. به این منظور در ابتدا معادله‌ی رینولدز حاکم بر روانکاری هیدرودینامیکی یاتاقان ژورنال طول محدود بر پایه مدل تنش کوپل استخراج گردیده‌‌است. در ادامه با فرض مدل خطی برای اغتشاشات حرکتی مرکز روتور در قالب نوسانات سیکل محدود، مولفه‌های فشار دینامیکی و ضرایب سختی و میرایی معادل فیلم روانکار محاسبه شده‌اند. در نهایت با بررسی همزمان معادله رینولدز و معادلات حرکت روتور، جرم بحرانی و نسبت فرکانس چرخش گردابی مرکز روتور برای تعیین حوزه‌ی پایداری یاتاقان مشخص شده‌اند. نتایج از بهبود پایداری و توان میراکنندگی اغتشاشات حرکتی روتور توسط روانکار با افزایش پارامتر مشخصه تنش کوپل حکایت دارند. همچنین تاثیر تغییرات پارامتر مشخصه روانکار با افزایش میزان غیرمدوری یاتاقان‌های سه‌لُب بطور قابل توجهی افزایش می‌یابد.

Dynamic Stability Analysis of Noncircular Three Lobe Journal Bearings with Couple-stress Lubricant

Design of the bearings with different geometric structures and using additives along with lubricants are among the proposed solutions to improve the dynamic stability of the hydrodynamic journal bearings. It is inevitable to apply new analytical models for evaluating the performance of nonNewtonian lubricants compared to NavierStokes equations. Couple stress fluid is a sample of these models, which is employed in this study to investigate the stability of noncircular 3lobe bearings. To do so, the modified Reynolds equation is first derived based on the couple stress theory. Then, the dynamic pressure components and equivalent stiffness and damping coefficients of the lubricant are calculated by assuming a linear model for the rotor disturbances as limit cycle oscillations (LCOs). Finally, the critical mass parameter and whirl frequency ratio are obtained to determine the bearing stability range by simultaneously examining the Reynolds and rotor motion equations. The results show the bearing stability and lubricant damping ability improve by increasing the couple stress parameter. Also, the effects of upgrading lubricant characteristics on bearing performance significantly enhance with increasing the amount of 3lobe bearing noncircularity.