PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

The Effect of the Concentration of Magnetic Particles on the Operating Parameters of a Slide Journal Bearing Lubricated with Ferro-Oil

Autorzy
Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Wpływ stężenia cząstek magnetycznych na wartości parametrów eksploatacyjnych w poprzecznym łożysku ślizgowym smarowanym ferro-olejem
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
This paper presents an analysis of changes in basic operational parameters of a slide journal bearing in an aspect of a concentration of magnetic particles in ferro-oil as a lubricant. The first part of the article presents an analytical-numerical calculation model. This model is based on experimentally determined physical parameters describing the dependence of ferro-oil viscosity on changes at basic operating parameters. Moreover, dimensionless load carrying capacity, dimensionless friction force and dimensionless coefficient of friction numerical calculations have been obtained by solving the Reynolds type equations using the finite difference method in Mathcad 15 program and the author’s own calculation procedures. The obtained results have been presented in the form of graphs taking into account the influence of the following factors: external magnetic field, corrections related to the influence of pressure changes, corrections related to the influence of temperature changes and corrections related to non-Newtonian properties of the ferro-oil. The analysis of the obtained characteristics in the paper has been carried out, observations have been made as well as conclusions have been drawn regarding the optimal concentration of magnetic particles in the ferro-oil lubricating the slide journal bearing.
PL
W niniejszej pracy została przedstawiona analiza zmian podstawowych parametrów eksploatacyjnych poprzecznego łożyska ślizgowego w aspekcie stężenia cząstek magnetycznych w ferro-oleju będącego czynnikiem smarującym. W pierwszej części pracy został zaprezentowany analityczno-numeryczny model obliczeniowy. Model ten oparty został na fizycznych wielkościach opisujących zależność lepkości ferro-oleju od zmian podstawowych parametrów pracy wyznaczonych na drodze doświadczalnej. Z kolei obliczenia numeryczne rozkładu bezwymiarowej siły nośnej, bezwymiarowej siły tarcia oraz bezwymiarowego współczynnika tarcia wykonano, rozwiązując równania typu Reynoldsa metodą różnic skończonych przy wykorzystaniu program Mathcad 15 i własnych procedur obliczeniowych. Uzyskane wyniki przedstawione zostały w postaci wykresów uwzględniających kolejno wpływ: zewnętrznego pola magnetycznego, korekty związane z wpływem zmian ciśnienia, korekty związane z wpływem zmian temperatury oraz korekty związane z właściwościami nienewtonowskimi ferro-oleju. Dokonana została analiza uzyskanych charakterystyk, zostały poczynione obserwacje oraz wyciągnięte wnioski dotyczące optymalnej zawartości cząstek magnetycznych w ferro-oleju smarującym poprzeczne łożysko ślizgowe.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
43--55
Opis fizyczny
Bibliogr. 58 poz., rys., wykr., wz.
Twórcy
autor
  • Gdynia Maritime University, 81-225 Gdynia, Morska Str. 81-87, Poland
Bibliografia
  • 1. Hamrock, B. J., Schmid S. R., Jacobson B. O.: Fundamentals of Fluid Film Lubrications, Marcel Deker, Inc., New York 2004.
  • 2. Hebda, M., Wachal, A.: Trybologia, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1980.
  • 3. Hori, Y.: Hydrodynamic Lubrication, Springer, Tokyo 2006.
  • 4. Harada, M., Yang, W., Tsukazaki, J,. Yamamoto, H.: Characteristics of Journal Bearings Lubricated With Ferro-Fluid, Applied Mechanics and Engineering, Vol. 4, 1999, pp. 33–38.
  • 5. Hsu, T. Ch., Chen, J. H., Chiang, H. L., Chou, T. L.: Lubrication performance of short journal bearings considering the effects of surface roughness and magnetic field, Tribology Letters, Vol. 61, 2013, pp. 169–176.
  • 6. Ilg, P., Kroger, M., Siegfried, H.: Structure and rheology of model-ferrofluids under shear flows, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 289, 2005, pp. 325–327.
  • 7. Ma, Y.-Y., Wang, W.-H., Cheng, X.-H.: A study of dynamically loaded journal bearings lubricated with non-Newtonian couple stress fluids, Springer Verlag, Tribology Letters, Vol. 17, No.1, 2004, pp. 69–74.
  • 8. Osman, T. A., Nada, G. S., Safar, Z. S.: Static and dynamic characteristic of magnetized journal bearings lubricated with ferrofluid, Tribology Letters, Vol. 34, 2001, pp. 369–380.
  • 9. Patel, N. S., Vakharia, D., Deheri, G.: Hydrodynamic journal bearing lubricated with a ferrofluids, Industial Lubrication and Technology, Vol. 69, 2017, pp.754–760.
  • 10. Prabhu, B. S.: The Load Capacity of a Partial Journal Bearing with a Non–Newtonian Film, Wear, Vol. 40, No. 1, 1976, pp. 9–14.
  • 11. Tipei, N.: Theory of lubrication with ferrofluids: application to short bearing, Transactions of the ASME, Journal of Lubrication Technology, Vol. 104, 1982, pp. 510–515.
  • 12. Wang, J., Kang, J., Zhang, Y., Huang, X.: Viscosity monitoring and control on oil–film bearing lubrication with ferrofluids, Tribology International, Vol. 75, 2014, pp. 61–68.
  • 13. Zhang, C., Yi, Z., Zhang, Z.: THD Analysis of High Speed Heavily Loaded Journal Bearings Including Thermal Deformation, Mass Conserving Cavitation, and Turbulent Effects, Transactions of the ASME, Journal of Tribology, Vol. 122, 2000, pp. 597–602.
  • 14. Beran, E.: Wpływ budowy chemicznej bazowych olejów smarowych na ich biodegradowalność i wybrane właściwości eksploatacyjne, Prace Naukowe Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2008.
  • 15. Alam, J., Riaz, U., Sharif A.: Effect of ferrofluid concentration on electrical and magnetic properties of Fe3O4/PANI composites, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 314, 2007, pp. 93–99.
  • 16. Cunha, F. R., Rosa, A., Dias N. J.: Rheology of very dilute magnetic suspension with micro-structures of nanoparticles, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 397, 2016, pp. 266–274.
  • 17. Hosseini, M., Vafajoo, L., Ghasemi, E., Salman, B.: Experimental investigation the effect of nanoparticle concentration on rheological behavior of paraffin-based nickel ferrofluid, Int. Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 93, 2016, pp. 228–234.
  • 18. Malekzadeh, A., Pouranfard, A. R., Hatami, N., Banari, A.K., Rahimi, M. R.: Experimental investigations on the viscosity of magnetic nanofluids under the influence of temperature, volume fractions of nanoparticles and external magnetic field, Journal of Applied Fluid Mechanic Vol. 9, 2016, pp. 693–697.
  • 19. Resiga, D. S., Vekas, L.: Yield stress and flow behavior of concentrated ferrfluid-based magnetorheological fluids: the influence of composition, Rheology Acta, Vol. 53, 2014, pp. 645–653.
  • 20. Zubarev, A. Y., Fleischer, J., Odenbach S.: Toward a theory of dynamical properties of polydisperse magnetic fluids: Effects of chain like aggregates, Physica, Vol. 358, 2005, pp. 475–491.
  • 21. Zubarev, A. Y., Iskakova, L. Y.: To the theory of rheological properties of ferrofluids: influence of drop-like aggregates, Physica, Vol. 343, 2004, pp. 65–80.
  • 22. Frycz, M., Anioł, P.: Distribution of Temperature in the Gap of Sliding Journal Bearings Ferrofluid’s Lubricated with Different Concentrations of Magnetic Particles, Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni, No 81, Gdynia 2013, pp. 38–54.
  • 23. Frycz, M., Miszczak, A.: Distribution of hydrodynamic pressure in the interspace of lateral sliding bearing lubricated by ferrofluid with different concentrations of magnetic particles, Journal of KONES. Powertrain and
  • Transport, Vol. 18 No. 3, 2011, pp. 83–89.
  • 24. Miszczak, A., Frycz, M.: Wpływ stężenia cząstek magnetycznych w ferrooleju na wartość siły nośnej w poprzecznym łożysku ślizgowym przy uwzględnieniu zmian lepkości od pola magnetycznego, ciśnienia i temperatury, Logistyka – nauka, Vol. 6, 2014.
  • 25. Frycz, M., Miszczak, A.: Influence of magnetic particles concentration in ferro-oils on values of friction force and coefficient of friction of slide journal bearings, Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 24, 2017, pp. 143 150.
  • 26. Wierzcholski, K., Miszczak, A.: Pressure distributions for turbulent lubrication in journal bearing gap, Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Vol. 37, zeszyt 3 (131), 2002, pp. 191–200.
  • 27. Wierzcholski, K., Miszczak A.: Równania hydrodynamicznej teorii smarowania cieczą o cechach modelu Rivlina Ericksena, Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Vol. 31 zeszyt 3 (106), 1996, pp.l 7–18.
  • 28. Wierzcholski, K., Miszczak, A.: The theory of turbulent lubrication with ferroil in variable magnetic field, Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej Politechnika Śląska, 18, 2002, pp. 445–450.
  • 29. Wierzcholski, K., Pytko S.: Obliczenia walcowych łożysk ślizgowych smarowanych olejami o własnościach nienewtonowskich, Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, kwartalnik PAN, zeszyt 4, (84), Vol. 25, 1990, pp. 383–391.
  • 30. Wierzcholski, K., Wissussek, D.: The Rivlin Ericksen Lubricant Flow in Journal Bearing Gap, System Modelling Control 8, Vol. 2, 1995, pp. 388–393.
  • 31. Miszczak, A.: Analiza hydrodynamicznego smarowania ferrocieczy poprzecznych łożysk ślizgowych, Akademia Morska w Gdyni, Gdynia 2006.
  • 32. Miszczak, A.: Korekty parametrów eksploatacyjnych dla lepkosprężystych ferrosmarów, Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej Politechnika Śląska, 23, 2004, pp. 315–320.
  • 33. Miszczak, A.: Lepkosprężyste smarowanie poprzecznych łożysk ślizgowych w nieustalonym ruchu, Tribologia, 5 (197), 2004, pp. 181–194.
  • 34. Dudziewicz, J.: Podstawy elektromagnetyzmu, WNT, Warszawa 1972.
  • 35. Walicka, A.: Rheology of fluids in mechanical engineering, Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2017.
  • 36. Wierzcholski, K.: Teoria niekonwencjonalnego smarowania łożysk ślizgowych, Prace Naukowe Politechniki Szczecińskiej, Vol. 527, Szczecin 1995.
  • 37. Wierzcholski, K.: Mathematical Theory of Lubrication, TU Press, Stettin 1992.
  • 38. Wierzcholski, K.: Mathematical Methods of Hydrodynamic Theory of Lubrication, Politechnika Szczecińska, Monografia, nr 511, Szczecin 1993.
  • 39. Frycz, M., Miszczak, A.: Longitudinal magnetic field in the journal sliding bearing gap, Tribologia. Teoria i Praktyka, Nr 6 (240), 2011, pp. 77–85.
  • 40. Frycz, A., Horak, W.: Effect of the Magnetic Particles Concentration on the Ferro-Oil’s Dynamic Viscosity in Presence of an External Magnetic Field in the Aspect of Shear Rate’s Variations, Journal of Kones Powertrain and Transport, Journal of KONES. Powertrain and Transport, Vol. 20, No. 3, 2013, pp. 139–144.
  • 41. Frycz, M., Horak W.: Effect of the concentration of the magnetic particles in the ferrooil on its dynamic’s viscosity changes in an external magnetic field, Solid State Phenomena, Vol. 220–221, 2015, pp. 324–327.
  • 42. Frycz, M.: Effect of Temperature and Deformation Rate on the Dynamic Viscosity of Ferrofluid, Solid State Phenomena, Vol. 199, 2013, pp. 137–142.
  • 43. Czaban, A., Frycz M.: Influence of Pressure on Dynamic Viscosity of Oil, Journal of KONES. Powertrain and Transport, Vol. 20, No. 2, 2013, pp. 49–54.
  • 44. Czaban, A., Frycz M., Horak, W.: Effect of the Magnetic Particles Concentration on the Ferro-Oil’s Dynamic Viscosity in Presence of an External Magnetic Field in the Aspect of Temperature Changes, Journal of KONES. Powertrain and Transport, Vol. 20, No. 2, 2013, pp. 55–60.
  • 45. Frycz, M., Anioł, P.: Impact of magnetic particles concentration in ferro-oil on its magnetic susceptibility coefficient χ, Journal of KONES. Powertrain and Transport, Vol. 21, No. 4, 2014, pp. 111–117.
  • 46. Frycz, M.: Impact of temperature on magnetic susceptibility coefficient χ of ferro-oils with different concentration of magnetic particles, Tribologia. Teoria i Praktyka, Vol. 5, 2016, pp. 21–30.
  • 47. Miszczak A., Determination of variable pseudo-viscosity coefficients for oils with Rivlin-Ericksen properties, Journal of KONES. Powertrain and Transport, Vol. 20, No.1/2013, pp. 201–208.
  • 48. Frycz, M., Czaban, A.: Models of viscosity characteristics η = η(B) of ferro-oil with different concentration of magnetic particles in the presence of external magnetic field, Journal of KONES. Powertrain and Transport, Vol. 21, No. 4, 2014, pp. 119–126.
  • 49. Frycz, M.: The ferro-oils viscosity dependent simultaneously on the temperature and magnetic oil particles concentration η = η(T,φ) – part I, Journal of KONES. Powertrain and Transport, Vol. 23, 2016, pp. 113–120.
  • 50. Frycz M.: The ferro-oils viscosity dependent simultaneously on the temperature and magnetic oil particles concentration η = η(T,φ) – part II, Journal of KONES. Powertrain and Transport, Vol. 23, 2016, pp. 127–134.
  • 51. Frycz, M.: The research and modeling of dynamic viscosity of the ferro-oils with the different concentrations of magnetic particles in the aspect of pressure changes, Tribologia. Teoria i Praktyka, Vol. 2, 2017, pp. 39–48.
  • 52. Frycz, M.: Wpływ stężenia cząstek magnetycznych w ferrooleju na parametry przepływowe i eksploatacyjne poprzecznych łożysk ślizgowych, rozprawa doktorska, Wydział Mechaniczny UMG, 2018.
  • 53. Andrzejewski, B.: Metoda różnic skończonych jako narzędzie badawcze, Zeszyty Naukowe Mechanika politechnika Opolska, Vol. 78, 2004, pp. 305–308.
  • 54. Kulas, Ł., Sypek, P., Mrozowski, M.: Makromodele w metodzie różnic skończonych, Zeszyty Naukowe EPT Politechniki Gdańskiej, Vol. 8, 2005, pp. 753–760.
  • 55. Pokorska, I.: Algorytm rozwiązania sprzężonych równań przepływu ciepła i wilgoci w materiałach porowatych metodą różnic skończonych, Zeszyty naukowe Politechniki Częstochowskiej, Vol. 160, 2005, pp. 127–131.
  • 56. Kalinin, A. I., Lavrinovich L. I.: Application of the small parameter method to the singularly perturbed linearquadratic optimal control problem, Automation and Remote Control, Vol. 77, 2016, pp. 751–763.
  • 57. Pawlak, W.: Practical methods of dynamic objects identification Part I. Small perturbations method, Prace Instytutu lotnictwa, Vol. 170–171, 1998, pp. 57–64.
  • 58. Wnu, M.: O pewnej transformacji warunku brzegowego w zagadnieniu rozwiązywanym metodą małego parametru, Applicationes Mathematicae, Vol. 7, 1963, pp. 323–334.
Uwagi
Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-8fda4f96-14e1-405a-b826-a5e60f9a36f4
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.