Hidrodinamik yağlamada kullanılan mikro-doku yüzeyler üzerinde akışkanın, diskin açısal hızının ve boşluk sayısının direnç azalmasına etkilerinin sayısal incelenmesi

Yıl 2017, Cilt: 21 Sayı: 5, 1081 - 1087, 01.10.2017

Ali Bahadır Olcay , Ahmet Çağrı Develi

https://doi.org/10.16984/saufenbilder.296712

Öz

Yüzey dokusu yöntemlerinde gelişmeler yaşanırken
bu gelişmelerden birçok mühendislik uygulamaları fayda sağlayabilir. Özellikle
sürtünme özellikleri ile ilgili yağlama uygulamalarında yüzey dokusu etkisi
önemli bir etkiye sahiptir. Bu çalışma kapsamında iki paralel plakanın birisi
hareket ederken arasında kalan yağlama sistemi hesaplamalı akışkanlar dinamiği
çalışması ile incelendi ve bu sistem iki boyutlu, sıkıştırılamaz, tek fazlı
akış olarak kabul edildi. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizinin amacı direnç
azaltma etkisinin, çalışan akışkan özellikleri (yani yağ çeşidi), açısal hız ve
boşluk miktarı ile nasıl ilişkili olduğunu belirlemektir. Bu çalışmada SAE
0W-30 tipi yağın, çalışılan yedi yağ arasında en yüksek direnç düşüşü ve daha
az direnç kuvveti sağladığı için en uygun koşulları sağlayan akışkan olduğu
belirlenmiştir. Direnç katsayısının ve dolayısıyla direnç kuvvetinin açısal
hızın artmasıyla arttığı fark edilmiştir. Yüzey dokusu boyunca boşluk sayısının
etkiside bu çalışma kapsamında araştırılmıştır ve dirençteki azalmanın boşluk
sayısı ile ilişkili olmadığı bulunmuştur çünkü 0, 1 ve 2 boşluk
yerleştirildiğinde neredeyse aynı direnç kuvvetleri elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Hidrodinamik yağlama, mikro-doku yüzeyi, yağ çeşidi, açısal hız, boşluk

Numerical investigation of operating fluid, rotating disk speed effects and number of cavities on drag reduction of micro-textured surfaces for hydrodynamic lubrication

Öz

There have been developments
on surface texturing methods providing benefit in a great many engineering
applications. Especially, influence on surface texturing in lubrication
applications related to frictional properties have been cause of concern. In
the present study, it was aimed to work on the computational fluid dynamics (CFD)
study of the lubrication system which consisted of two parallel plates one of
which was sliding and an incompressible two-dimensional single phase flow
between those plates. The scope of the CFD analysis was to determine the relationship
between drag reduction effect and operating fluid properties (i.e., oil types),
rotational speed and the amount of the cavities. It was realized that SAE 0W-30
was found to be the best fluid among the seven studied oil types providing
optimal conditions such as high drag reduction and less drag force. It was noticed
that the drag coefficient thus, drag force appeared to be increasing as the
rotating disk speed rose. The influence of the number of the cavities along the
textured surface was also investigated in the present study and it was found
that drag reduction was not associated with the number of cavities because 0, 1
and 2 cavities nearly gave the same drag force values.

Anahtar Kelimeler

Hydrodynamic lubrication, micro-textured surface, oil type, rotational speed, cavity

Kaynakça

• [1] Hamilton DB, Walowit JA, Allen CM. A theory of lubrication by microirregularities.
• [2] Anno JN, Walowit J, Allen C. Microasperity lubrication. J Lubr Technol 1968;90
• [3] Marian V, Gabriel D, Knoll G, Filippone S. Theoretical and experimental analysis of a laser textured thrust bearing. Tribol Lett 2011;44(3):335–43..
• [4] Scaraggi M, Mezzapesa FP, Carbone G, Ancona A, Sorgente D, Lugarà PM. Minimize friction of lubricated laser-microtextured-surfaces by tuning microholes depth. Tribol Int 2014;75(7):123–7..
• [5] Scaraggi M, Mezzapesa F, Carbone G, Ancona A, Tricarico L. Friction properties of lubricated laser-microtextured-surfaces: an experimental study from boundary to hydrodynamic-lubrication. Tribol Lett 2013;49(1):117–25..
• [6] Caramia, G., Carbone, G. and De Palma, P. Hydrodynamic lubrication of micro-textured surfaces: Two dimensional CFD-analysis, Tribology International, (2015) 04, 2015.03.019.
• [7] Raimondi AA and Boyd J. A Solution for the Finite Bearing and its Application to Analysis and Design. ASLE Trans., Vol. 1, No. 1, 1958. p.194.
• [8] Kasolang S, Ahmad M A, Joyce R, Taib C. Preliminary Study of Pressure Profile in Hydrodynamic Lubrication Journal Bearing. International Symposium on Robotics and Intelligent Sensors 2012 (IRIS 2012), (2012) 1743 – 1749.
• [9] Najar F, Harmain G A. Numerical Investigation of Pressure Profile in Hydrodynamic Lubrication Thrust Bearing. International Scholarly Research Notices. (2014), 10.1155/2014/157615
• [10] Von Gesseneck J, Caers B, Von Overmeire M, Lefeber D, Van Der Borght, Shııurmans P. A Torque-Based Method for the Study of Roller Bearing Degradation under Poor Lubrication Conditions in a Lead-Bismuth Environment. Nuclear Engineering and Design, (2016), 10.1016/j.nucengdes.2016.04.018