Τριβολογικός σχεδιασμός ωστικών εδράνων ολίσθησης λιπαινόμενων με μη νευτωνικά λιπαντικά υπό την επίδραση σπηλαίωσης
Τα ωστικά έδρανα ολίσθησης αποτελούν ένα από τα σημαντικότερα στοιχεία μηχανής καθώς είναι υπέυθυνα για την παραλαβή ωστικών φορτίων και τη σταθερότητα σε περιστρεφόμενα συστήματα. Συνήθως χρησιμοποιούνται σε προωστήριους άξονες πλοίων, στροβιλοκινητήρες αεροπλάνων, μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέρ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2023
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/25111 |
| id |
nemertes-10889-25111 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Ωστικά έδρανα Λίπανση Ψευδοπλαστικά Σπηλαίωση Thrust bearings Lubrication Carreau Cavitation Shear thinning |
| spellingShingle |
Ωστικά έδρανα Λίπανση Ψευδοπλαστικά Σπηλαίωση Thrust bearings Lubrication Carreau Cavitation Shear thinning Σαλοδημήτρης, Χριστόφορος Τριβολογικός σχεδιασμός ωστικών εδράνων ολίσθησης λιπαινόμενων με μη νευτωνικά λιπαντικά υπό την επίδραση σπηλαίωσης |
| description |
Τα ωστικά έδρανα ολίσθησης αποτελούν ένα από τα σημαντικότερα στοιχεία μηχανής καθώς είναι υπέυθυνα για την παραλαβή ωστικών φορτίων και τη σταθερότητα σε περιστρεφόμενα συστήματα. Συνήθως χρησιμοποιούνται σε προωστήριους άξονες πλοίων, στροβιλοκινητήρες αεροπλάνων, μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, κινητήρες εσωτερικής καύσης κ.τ.λ. Το λιπαντικό μέσο που χρησιμοποιείται συνήθως είναι υγρής μορφής και αποτελεί παράγωγο πετρελαίου. Η μακρομοριακή δομή του προκαλεί ψευδοπλαστική συμπεριφορά σε αυξημένους ρυθμούς διάτμησης και εξάρτηση του ιξώδους από την θερμοκρασία. Επιπρόσθετα, το προφίλ της ταχύτητας λιπαντικού δημιουργεί περιοχές με πίεση χαμηλότερη από εκείνη της τάσης ατμών με αποτέλεσμα την εμφάνιση σπηλαίωσης. Οι ατμοί λιπαντικού χαρακτηρίζονται από πολύ χαμηλό ιξώδες και στην πράξη δεν είναι ικανοί να παραλάβουν φορτίο. Οι φυσαλίδες που δημιουργούνται μεταφέρονται σε περιοχές με υψηλότερη πίεση όπου και καταρρέουν προκαλώντας φθορές και αυξημένη ταλάντωση στο έδρανο.
Η παρούσα εργασία αποτελεί μια καινοτόμα παραμετρική τριβολογική μελέτη για την επίδραση της επιφανειακής γεωμετρίας του ωστικού εδράνου στα λειτουργικά χαρακτηριστικά του όπως η ικανότητα παραλαβής φορτίου, το ιξώδες και η σπηλαίωση. Η δημοσίευση αντίστοιχων εργασιών για τα ωστικά έδρανα ολίσθησης είναι σπάνια καθώς οι ερευνητές ασχολούνται περισσότερο με τη συμπεριφορά του επίπεδου ωστικού τομέα. Η καινοτομία έγκειται στην ταυτόχρονη μελέτη του φαινομένου της σπηλαίωσης, της ψευδοπλαστικής συμπεριφορά του λιπαντικού και της διαφοροποίησης στη γεωμετρία της επιφάνειας του ωστικού εδράνου. Χρησιμοποιείται λιπαντικό με ψευδοπλαστική συμπεριφορά που προσομοιάζει εκείνη ενός λιπαντικού SAE 10W-50 και μοντελοποιείται ως ρευστό carreau. Η μελέτη βασίζεται σε τέσσερις διαφορετικές επιφανειακές γεωμετρίες εδράνου, την επίπεδη, την διαμήκη αυλάκωση, τις εγκαρσιες αυλακώσεις και την διαμόρφωση pocket. Εν τέλει, μελετάται η εμφάνιση της σπηλαίωσης για τις διάφορες γεωμετρίες και η επίδραση της στα λειτουργικά χαρακτηριστικά του εδράνου όπως η ικανότητα παραλαβής φορτίου, ο συντελεστής τριβής, οι απώλειες ισχύς, το ιξώδες και η μέση θερμοκρασία του εδράνου. |
| author2 |
Salodimitris, Christophoros |
| author_facet |
Salodimitris, Christophoros Σαλοδημήτρης, Χριστόφορος |
| author |
Σαλοδημήτρης, Χριστόφορος |
| author_sort |
Σαλοδημήτρης, Χριστόφορος |
| title |
Τριβολογικός σχεδιασμός ωστικών εδράνων ολίσθησης λιπαινόμενων με μη νευτωνικά λιπαντικά υπό την επίδραση σπηλαίωσης |
| title_short |
Τριβολογικός σχεδιασμός ωστικών εδράνων ολίσθησης λιπαινόμενων με μη νευτωνικά λιπαντικά υπό την επίδραση σπηλαίωσης |
| title_full |
Τριβολογικός σχεδιασμός ωστικών εδράνων ολίσθησης λιπαινόμενων με μη νευτωνικά λιπαντικά υπό την επίδραση σπηλαίωσης |
| title_fullStr |
Τριβολογικός σχεδιασμός ωστικών εδράνων ολίσθησης λιπαινόμενων με μη νευτωνικά λιπαντικά υπό την επίδραση σπηλαίωσης |
| title_full_unstemmed |
Τριβολογικός σχεδιασμός ωστικών εδράνων ολίσθησης λιπαινόμενων με μη νευτωνικά λιπαντικά υπό την επίδραση σπηλαίωσης |
| title_sort |
τριβολογικός σχεδιασμός ωστικών εδράνων ολίσθησης λιπαινόμενων με μη νευτωνικά λιπαντικά υπό την επίδραση σπηλαίωσης |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://hdl.handle.net/10889/25111 |
| work_keys_str_mv |
AT salodēmētrēschristophoros tribologikosschediasmosōstikōnedranōnolisthēsēslipainomenōnmemēneutōnikalipantikaypotēnepidrasēspēlaiōsēs AT salodēmētrēschristophoros tribologicalstudyoffluidfilmthrustbearingslubricatedbynonnewtonianlubricantsundertheeffectofcavitation |
| _version_ |
1771297340361015296 |
| spelling |
nemertes-10889-251112023-06-21T03:58:10Z Τριβολογικός σχεδιασμός ωστικών εδράνων ολίσθησης λιπαινόμενων με μη νευτωνικά λιπαντικά υπό την επίδραση σπηλαίωσης Tribological study of fluid film thrust bearings lubricated by non newtonian lubricants under the effect of cavitation Σαλοδημήτρης, Χριστόφορος Salodimitris, Christophoros Ωστικά έδρανα Λίπανση Ψευδοπλαστικά Σπηλαίωση Thrust bearings Lubrication Carreau Cavitation Shear thinning Τα ωστικά έδρανα ολίσθησης αποτελούν ένα από τα σημαντικότερα στοιχεία μηχανής καθώς είναι υπέυθυνα για την παραλαβή ωστικών φορτίων και τη σταθερότητα σε περιστρεφόμενα συστήματα. Συνήθως χρησιμοποιούνται σε προωστήριους άξονες πλοίων, στροβιλοκινητήρες αεροπλάνων, μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, κινητήρες εσωτερικής καύσης κ.τ.λ. Το λιπαντικό μέσο που χρησιμοποιείται συνήθως είναι υγρής μορφής και αποτελεί παράγωγο πετρελαίου. Η μακρομοριακή δομή του προκαλεί ψευδοπλαστική συμπεριφορά σε αυξημένους ρυθμούς διάτμησης και εξάρτηση του ιξώδους από την θερμοκρασία. Επιπρόσθετα, το προφίλ της ταχύτητας λιπαντικού δημιουργεί περιοχές με πίεση χαμηλότερη από εκείνη της τάσης ατμών με αποτέλεσμα την εμφάνιση σπηλαίωσης. Οι ατμοί λιπαντικού χαρακτηρίζονται από πολύ χαμηλό ιξώδες και στην πράξη δεν είναι ικανοί να παραλάβουν φορτίο. Οι φυσαλίδες που δημιουργούνται μεταφέρονται σε περιοχές με υψηλότερη πίεση όπου και καταρρέουν προκαλώντας φθορές και αυξημένη ταλάντωση στο έδρανο. Η παρούσα εργασία αποτελεί μια καινοτόμα παραμετρική τριβολογική μελέτη για την επίδραση της επιφανειακής γεωμετρίας του ωστικού εδράνου στα λειτουργικά χαρακτηριστικά του όπως η ικανότητα παραλαβής φορτίου, το ιξώδες και η σπηλαίωση. Η δημοσίευση αντίστοιχων εργασιών για τα ωστικά έδρανα ολίσθησης είναι σπάνια καθώς οι ερευνητές ασχολούνται περισσότερο με τη συμπεριφορά του επίπεδου ωστικού τομέα. Η καινοτομία έγκειται στην ταυτόχρονη μελέτη του φαινομένου της σπηλαίωσης, της ψευδοπλαστικής συμπεριφορά του λιπαντικού και της διαφοροποίησης στη γεωμετρία της επιφάνειας του ωστικού εδράνου. Χρησιμοποιείται λιπαντικό με ψευδοπλαστική συμπεριφορά που προσομοιάζει εκείνη ενός λιπαντικού SAE 10W-50 και μοντελοποιείται ως ρευστό carreau. Η μελέτη βασίζεται σε τέσσερις διαφορετικές επιφανειακές γεωμετρίες εδράνου, την επίπεδη, την διαμήκη αυλάκωση, τις εγκαρσιες αυλακώσεις και την διαμόρφωση pocket. Εν τέλει, μελετάται η εμφάνιση της σπηλαίωσης για τις διάφορες γεωμετρίες και η επίδραση της στα λειτουργικά χαρακτηριστικά του εδράνου όπως η ικανότητα παραλαβής φορτίου, ο συντελεστής τριβής, οι απώλειες ισχύς, το ιξώδες και η μέση θερμοκρασία του εδράνου. Fluid film thrust bearings are one of the most important machine elements as they are responsible for receiving thrust loads and maintaining stability in rotating systems. Typically they are found in the propulsion shaft of ships, jet engines on airplanes, internal combustion engines etc. The lubricant which is usually used is in liquid form and is a petroleum derivative. Its macromolecular structure causes a shear thinning behavior in increased shear rates and a temperature dependent viscosity. In addition, cavitation occurs due to fact that some lubricant regions tend to have pressure lower than vapor pressure caused by the velocity profil itself. Compared to liquid form, viscosity of vapor lubricant is extremely decreased making it incapable of receiving loads. Vapor bubbles travel to regions with higher pressure and collapse causing wear and excessive bearing oscillation. This diploma thesis is an innovative parametric tribological study on the effect of the thrust bearing surface structure on its functional characteristics such as load carrying capacity, viscosity and cavitation. In the literature, the publication of corresponding works on thrust fluid film bearings is rare as researchers are more concerned with the behavior of the planar pad bearing. The innovation lies in the simultaneous study of the cavitation phenomenon, the pseudoplastic behavior of the lubricant and the variation in the structure of the thrust bearing surface.A shear thinning lubricant is used simulating the behavior of a SAE 10W-50 and modeled as a carreau liquid. The flat bearing, circumferential groove, radial groove and pocket are the basic four different structures for the bearing surface. Finally, the volume fraction of cavitation and its effect on bearing characteristics such as thrust load, coefficient of friction, power losses, viscosity and mean bearing temperature is studied. Conclusions are drawn considering the most efficient bearing surface structure based on comparative charts. 2023-06-20T05:09:17Z 2023-06-20T05:09:17Z 2023-06-06 https://hdl.handle.net/10889/25111 el Attribution-NoDerivs 3.0 United States http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/us/ application/pdf |
