تاثیر نسبت منظری یاتاقان‌های ژورنال غیرمدور لُب‌دار بر کارآمدی فیلم روانکار در جذب اغتشاشات حرکتی روتور

توانایی فیلم روانکار در حفظ پایداری دینامیکی روتور در فضای لقی در شرایط ویژه‌ای نظیر کارکرد در سرعت‌های بحرانی، وقوع اغتشاشات لحظه‌ای در وضعیت بارگذاری یا مشخصه‌های روانکار، همواره یکی از بارزترین خصوصیات مورد انتظار یاتاقان‌های ژورنال تکیه‌گاهی مورد استفاده در ماشین‌آلات دوار محسوب می‌شود. نسبت منظری یا طول به قطر یاتاقان عامل مهمی است که در شرایط متفاوت بارگذاری، تاثیر آشکاری بر کیفیت فیلم سیال محبوس مابین سطح روتور و جدار داخلی پوسته یاتاقان خواهد داشت. به همین علت در پژوهش حاضر تاثیر این عامل بر کیفیت میرایی اغتشاشات حرکتی روتور در فضای یاتاقان‌های ژورنال غیرمدور دو، سه و چهار لُب با مدل‌های تحلیلی دینامیکی خطی و غیرخطی مطالعه شده است. در ابتدا موقعیت تعادل پایدار روتور در فضای یاتاقان با بکارگیری معادله رینولدز حاکم بر روانکاری میکروپلار به ازای بار معین خارجی برای مقادیر گوناگون نسبت منظری استخراج شده است. در ادامه با فرض نوسانات سیکل محدود روتور حول نقطه تعادل استاتیکی در مدل خطی، مقادیر جرم بحرانی و فرکانس چرخش گردابی مشخص‌کننده مرز همگرایی اغتشاشات به وضعیت تعادل، تعیین شده‌اند. در مدل غیرخطی با حل همزمان معادله رینولدز حاکم بر روانکاری یاتاقان و معادلات حرکت روتور در گام‌های زمانی متوالی با روش رانگ کوتا، همگرایی یا واگرایی حرکات روتور ارزیابی شده‌است. نتایج گویای آن است که با کاهش نسبت منظری، دامنه پایداری دینامیکی نوسانات روتور و شانس کنترل اغتشاشات و بازگشت به موقعیت تعادل پایدار، بهبود می‌یابد. قیاس نتایج دو روش ارزیابی نیز از رفتار محتاطانه‌تر و دامنه پایداری دینامیکی محدودتر مدل خطی در غالب مقادیر نسبت منظری حکایت دارد.

Effect of aspect ratio of noncircular lobed journal bearings on the damping effectiveness of lubricant in case of rotor disturbances

The lubricant's ability to maintain the dynamic stability of rotor particularly in special conditions such as operating at critical speeds and instantaneous turbulences in loading or lubricant properties is always one of the most prominent characteristics of the journal bearings. Aspect or length to diameter ratio of bearing is an important factor that in different loading conditions will have an obvious effect on the performance of the trapped lubricant film between the rotor surface and bearings shell. So, the effects of aspect ratio on the damping of rotor disturbances with linear and nonlinear dynamic analysis approaches are studied in this research. Initially, the static equilibrium point of the rotor center in noncircular two, three and four lobe bearings space is obtained using the governing Reynolds equation of micropolar lubrication for different values of aspect ratio. Later, assuming the rotor perturbation as the limit cycle oscillations around the equilibrium point, critical mass and whirl frequency ratio are determined as the linear dynamic stability indexes for recognizing the converging disturbances. In nonlinear analysis model, the simultaneous solving of the lubrication and the rotor motion equations in successive time steps with RungeKutta method is done to differentiate the converging or diverging rotor perturbations. Results show that decreasing the aspect ratio improves the stability and the chance of controlling disturbances and returning the rotor center to static equilibrium position. Comparison of linear and nonlinear dynamic analysis results also indicates more cautious behavior and limited stability range of linear model in most of investigated cases.