Radyal basınçlı hava yataklarında yüzey pürüzlülüğünün yatak-rotor sisteminin yük taşıma kapasitesine etkisi

Öz

Bu çalışmada, yüzey pürüzlülüğünün, basınçlı hava yatağı ile desteklenmiş bir yatak-rotor sisteminin yük taşıma kapasitesine olan etkileri teorik olarak araştırılmıştır. Bu kapsamda yatak ve rotor yüzeyleri arasındaki havanın akışı, Reynold's denklemi ile modellenmiştir. Bu model içerisindeki, yatak ve rotor yüzeyleri arasındaki mesafeyi tanımlayan film kalınlık fonksiyonu yüzey pürüzlülüğü ile birlikte ifade edilmiştir. Reynold's denklemi Diferansiyel Transform& Sonlu Farklar hibrid sayısal çözümü kullanılarak çözdürülmüş yüzeyler arasındaki basınç dağılımları ve yatak yük taşıma kapasiteleri hesaplanmıştır. Yüzey pürüzlülüğünün, basınçlı hava yatakları ile desteklenmiş bir yatak-rotor sisteminin yük taşıma kapasitesi üzerindeki etkilerinin araştırılması için, Matlab ortamında bir algoritma geliştirilmiş ve basınçlı hava yatağının geometrik parametreleri ve rotorun açısal hızı için benzetimler yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Basınçlı hava yatağı,Yüzey pürüzlülüğü,Yük taşıma kapasitesi,Reynold's denklemi,Hibrid nümerik çözüm yöntemi

References

1. Powell N, Powell J. Gas Lubricated Bearings. London, UK, Butterworths Publishing,1964.
2. Powell J.Design of Aerostatic Bearings, Machinery's Books for Engineers. London, UK, Machinery Publishing Co. Ltd., 1970.
3. Şahin DE. Basınçlı Hava Yataklı Rotorların Salınımları. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2001.
4. Czolczynski K. Rotordynamics of Gas-Lubricated Journal Bearing Systems, Mechanical Engineering Series. New York, USA, Springer, 1999.
5. Slocum A. Precision Machine Design, USA, Prentice Hall, 1992.
6. Majumdar BC. "Analysis of externally pressurized gas journal bearing". Journal of Mechanical Science, 12(1), 1-8, 1970.
7. Cunningham R, Gunter E, Center R. "Critical Speeds of a Rotor in Rigidly Mounted, Externally Pressurized Air-lubricated Bearings". NASA, USA, Technical Report, NASA-TN-D-6350, E-6134, 1971.
8. Stouth KJ. "The effect of manufacturing variations on the performance of externally pressurized gas-lubricated journal bearings" .Journal of Mechanical Engineering Science, 199(4), 299-309, 1985.

9. Han D, Park S, Kim W, Kim J. "A study on the characteristics of externally pressurized air bearings". Precision Engineering, 16(3), 164-173, 1994.
10. Radil K, Howard S, Dykas B. "The Role of Radial Clearance on the Performance of Foil air Bearings". NASA, USA, Technical Report, NASA-TM-2002-211705, 2002.
11. Chen Y, Chiu C, Cheng Y. "Influences of operational conditions and geometric parameters on the stiffness of aerostatic journal bearings".Precision Engineering, 34(4), 722-734, 2010.
12. To̸nder KK. "A Numerical assessment of the effect of striated roughness on gas lubrication". Journal of Tribology, 106(3), 315-319, 1984.
13. White JW. "Surface roughness effects on the load carrying capacity of very thin compressible lubricating films". Journal of Lubrication Tech, 102(4), 445-451, 1980.
14. White J. "The effect of two sided surface roughness on ultra-thin gas films".Journal of Lubrication Tech,105(1), 131-137, 1983.
15. White J. "The effect of two-dimensional surface roughness on the load-carrying capacity of a thin compressible gas film". Journal Tribol, 115(2), 246-252, 1993.
16. White J, Tabrizi PE, Ketkar AH, Prabbu PP. "A numerical study of surface roughness on ultra-thin gas films".Journal Tribol,108(1), 171-177, 1986.
17. White J, Raad PE. "Effect of a rough translating surface on gas film lubrication". Journal Tribol, 109, 271-275, 1987.
18. White J. "A gas lubrication equation for high knudsen number flows and striated rough surfaces".JournalTribol, 132(2), 21701-21709, 2010.
19. Yang TY, Shu DW, Shi BJ, Bai X. "Effects of disk surface roughness on static flying characteristics of air bearing slider by using a combined method of Reynolds equation and rough disk surface". MicrosystTechnol, 22(9), 2295-2306, 2016.
20. Wang CC, Yau HT. "Theoretical analysis of high speed spindle air bearings by a hybrid numerical method".Applied Mathematics and Computation, 217(5), 2084-2096, 2010.
21. Dal A, Karaçay T. "Basınçlı hava yataklarında reynold's denkleminin sayısal çözümü için diferansiyel transform sonlu farklar hibrid metodu uygulaması". XIX. Ulusal Mekanik Kongresi, Trabzon, Türkiye, 24-28 Ağustos 2015.
22. Weng CI, Chen CR. "Linear stability of short journal bearings with consideration of flow rheology and surface roughness". Tribology International, 34(8), 507-516, 2001.
23. Lin JW, Hsu CH, Lai C. "Surface roughness effects on the oscillating squeeze-film behavior of long partial journal bearings".Computers&Structures, 80(3), 297-303, 2002.
24. Dal A, Karaçay T. "Effects of surface roughness on the dynamics of a rotor supported by aerostatic bearing", Proceedings of World Conference on Engineering London, UK, June 29-July 1 2016, Vol. II, 919-924, 2016.