Search for the most useful geometry of an acoustic journal bearing

• Autorzy: Gawarkiewicz R.

Warianty tytułu

PL

Poszukiwania najkorzystniejszej geometrii panwi poprzecznego łożyska akustycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Computer simulations of a number of journal bearing’s geometries utilising acoustic levitation were carried out. The choice of the best geometry depended on the ability of a deformed shape, created by piezo-electric elements, to facilitate squeeze film ultrasonic levitation, and also to create three evenly distributed diverging aerodynamic gaps. Deformations of analysed variants of the bearing’s shape were generated by numerical simulations utilising the finite element method. For the chosen shapes of geometry, prototype bearings were made and their usefulness verified experimentally. As a result, the bearing with the highest load carrying capacity was identified.

PL

Przeprowadzono analizę użyteczności szeregu geometrii panwi łożyska poprzecznego wykorzystującego lewitację akustyczną. Wybór najlepszego z przeanalizowanych rozwiązań zależał od zdolności do uzyskiwania kształtu jego powierzchni czynnej sprzyjającego powstaniu ponaddźwiękowej lewitacji akustycznej (wykorzystującej efekt „wyciskania” filmu smarnego), a także umożliwiającego tworzenie zbieżnych równomiernie obwodowo rozmieszczonych szczelin smarnych, które były warunkiem powstawania filmu aerodynamicznego. Kształt części czynnej łożyska zależał od jej deformacji wywoływanej elementami piezoelektrycznymi. Spodziewane deformacje poszczególnych wariantów panwi otrzymywano na drodze symulacji numerycznych wykorzystujących metodę elementów skończonych. Dla wytypowanych geometrii wykonano prototypy łożysk, których przydatność zweryfikowano podczas badań doświadczalnych. Ostatecznie udało się uzyskać postacie panwi łożyskowej o bardzo dużej stabilności pracy, nawet w warunkach impulsowego obciążenia poprzecznego.

Słowa kluczowe

EN

air journal bearing; acoustic levitation; ultrasonic levitation; theoretical investigation; experimental validation

PL

poprzeczne łożysko gazowe; lewitacja akustyczna; lewitacja ponaddźwiękowa; badania teoretyczne; weryfikacja doświadczalna

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 3
• Strony: 57--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Gawarkiewicz R.

• Gdańsk University of Technology, Department of Machine Design and Vehicles, Faculty of Mechanical Engineering, ul. G. Narutowicza 11/20, 80-233 Gdańsk, Poland

Bibliografia

• 1. Poynting J.H., Thomson J.J.: Textbook of Physics, Charles Griffin & Co., 1904.
• 2. King L.V.: On the acoustic radiation pressure on spheres, Proc. R. Soc., London, 1934.
• 3. Westervelt P.J.: Acoustic radiation pressure, J. Acoust. Society of America, 29, 26–29, 1957.
• 4. Vandaele V., Lambert P., Delchambre A.: Non-contact handling in microassembly: Acoustical levitation, Precision Engineering, 29, 491–505, 2005.
• 5. Stolarski T.A.: Numerical modelling and experimental verification of compressible squeeze film pressure. Tribol. Int. 43(1–2), 356–360, 2010.
• 6. Atherton M., Mares C., Stolarski T.A.: Some fundamental aspects of self-levitating sliding contact bearings and their practical implementations. Proc. IMechE Part J J. Eng. Tribol. 228(9), 916–927 (2014).
• 7. Stolarski T.A.: Acoustic levitation – a novel alternative to traditional lubrication of contacting surfaces. Tribol. Jpn. Soc. Tribol. 9(4), 1–7, 2014.
• 8. Ha D.N., Stolarski T.A., Yoshimoto S.: An aerodynamic bearing with adjustable geometry and self-lifting capacity. Part 1: self-lift capacity by squeeze film. Proc. IMechE Part J J. Eng. Tribol. 219(7), 33–39, 2005.
• 9. Xue Y., Stolarski T.A., Yoshimoto S.: Air journal bearing utilizing near field acoustic levitation – stationary shaft case, Proc. IMechE, part J, Journal of Engineering Tribology, 225, 120–127, 2011.
• 10. Stolarski T.A.: Self-lifting contacts – From Physical Fundamentals to Practical Applications, Proc. IMechE, part C: J.Mech. Eng. Sci., 220, 1211–1218, 2006.
• 11. Stolarski T.A., Gawarkiewicz R., Tesch K.: Acoustic journal bearing – a search for adequate configuration, Tribology International, vol. 92, 387–394, 2015.
• 12. Stolarski T.A., Gawarkiewicz R., Tesch K.: Acoustic bearing – performance under various load and speed conditions, Tribology International, vol. 102, 297–304, 2016.
• 13. Stolarski T.A., Gawarkiewicz R., Tesch K.: Extended Duration Running and Impulse Loading Characteristics of an Acoustic Bearing with Enhanced Geometry, Tribology Letters, vol. 65 (2/2017), 2017.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).