Πρόβλεψη φθοράς εδράνων ολίσθησης λιπαινόμενων με μαγνητορεολογικά ρευστά

• Κύριος συγγραφέας: Μίχαλος, Αθανάσιος
• Άλλοι συγγραφείς: Michalos, Athanasios
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2023
• Θέματα: Έδρανα ολίσθησης; Μαγνητορεολογικά ρευστά; CFD ανάλυση; Αντιστάθμιση φθοράς; Έξυπνα ρευστά; Journal bearings; Magnetorheological fluids; CFD analysis; Wear compensation; Smart fluids

Όλες οι σύγχρονες περιστρεφόμενες μηχανές, ανεξαρτήτως του πόσο περίπλοκες ή εξελιγμένες είναι, εξακολουθούν να βασίζονται σε θεμελιώδη στοιχεία μηχανών, τα έδρανα ολίσθησης, των οποίων η απόδοσή τους σε ένα ευρύ φάσμα ταχυτήτων επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τη μακροσκοπική συμπεριφορά των αντίστοιχων περιστρεφόμενων μηχανών. Τελευταία, πολλοί ερευνητές επικεντρώνονται στη βελτιστοποίηση σχεδιασμού υδροδυναμικών εδράνων μέσω του ημι – ενεργού δυναμικού ελέγχου της συμπεριφοράς τους χρησιμοποιώντας μαγνητορεολογικά ρευστά. Αυτά τα «έξυπνα» ρευστά συμπεριφέρονται ρεολογικά όπως τα ρευστά Bingham ενώ το ιξώδες τους μεταβάλλεται με την εφαρμογή εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η υπολογιστική προσομοίωση ενός μαγνητορεολογικού εδράνου ολίσθησης, χρησιμοποιώντας το πακέτο λογισμικού ANSYS. Αρχικά, δημιουργείται ένα δισδιάστατο αξονοσυμμετρικό μαγνητοστατικό μοντέλο για να εκτιμηθεί η παραγόμενη μαγνητική ροή στο στρώμα λιπαντικού και κατά συνέπεια η αλλαγή του ορίου διαρροής του λιπαντικού από το εφαρμοζόμενο ρεύμα στον ηλεκτρομαγνήτη του συγκεκριμένου μοντέλου. Για την εκτίμηση των χαρακτηριστικών απόδοσης του εδράνου ολίσθησης, λαμβάνει χώρα μία τρισδιάστατη ανάλυση υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (CFD) μοντελοποιώντας το μαγνητορεολογικό ρευστό ως ρευστό Bingham εντός του επιλύτη CFX του ANSYS, ενώ το πρόβλημα της υδροδυναμικής ισορροπίας του άξονα επιλύεται με τη βοήθεια ενός κώδικα MATLAB που ολοκληρώνει την αριθμητικά υπολογισθείσα κατανομή υδροδυναμικής πίεσης για τον υπολογισμό των συνιστωσών του εξωτερικού φορτίου κι ύστερα για την εκτίμηση του σημείου ισορροπίας του άξονα. Επιπλέον, παρουσιάζονται παράμετροι απόδοσης του εδράνου ολίσθησης, όπως ο λόγος εκκεντρότητας, η γωνία συμπεριφοράς, η κατανομή πίεσης κι οι δυνάμεις τριβής για διάφορους λόγους μήκους/διαμέτρου (L/D) του εδράνου κι αδιάστατα όρια διαρροής T0 του μαγνητορεολογικού ρευστού στη μορφή των κλασσικών διαγραμμάτων των Raimondi & Boyd για διαφορές τιμές του αριθμού Sommerfeld. Τέλος, φαίνεται ότι τα μαγνητορεολογικά ρευστά αποτελούν μία πολλά υποσχόμενη εφαρμογή καθώς η ικανότητα παραλαβής φορτίου του εδράνου αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ένταση του μαγνητικού πεδίου σε βάρος της μεγαλύτερης δύναμης τριβής. Επιπρόσθετα, το μεγάλο εύρος λειτουργίας τους επιτρέπει όχι μόνο τον λειτουργικό έλεγχο του εδράνου αλλά και την αντιστάθμιση φθοράς λόγω της άμεσης επαφής μεταξύ άξονα – εδράνου κατά τις φάσεις εκκίνησης κι απενεργοποίησης.