Analysis of hydrodynamic lubrication of journal bearings with oil of non-Newtonian properties

• Autorzy: Miszczak A. , Sikora G.

Warianty tytułu

PL

Analiza hydrodynamicznego smarowania poprzecznych łożysk ślizgowych olejem o właściwościach nienewtonowskich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, the presented issue concerns hydrodynamic lubrication of the journal bearings with the oil of non-Newtonian properties. For the analysis of the hydrodynamic lubrication, a constitutive model of the third order was assumed. The assumed model consist of a Newtonian part –pI+nA₁&enspand non-Newtonian part &beta₃&ensp tr(A₁²)A₁. The Main part of this paper concerns transformation, nondimensionalization, and an estimation of order of magnitude of the equation, which describes the apparent viscosity. Apparent viscosity describes changes of the dynamic viscosity with shear rate. In this way prepared model of apparent viscosity is used in momentum equations. This equations are integrated in order to designate components of the velocity vector. By substitution of the proper boundary conditions, modified Reynolds type equation is obtained. A further stage of the research will be proceeding of the numerical calculations of the hydrodynamic pressure distribution followed by the designation of the carrying capacity, friction force and friction coefficient while taking changes of the viscosity from shear rate into account (apparent viscosity).

PL

Prezentowana w artykule tematyka dotyczy problemu hydrodynamicznego smarowania poprzecznych łożysk ślizgowych olejem o właściwościach nienewtonowskich. Do analizy hydrodynamicznego smarowania przyjęto część modelu konstytutywnego trzeciego rzędu. Przyjęty model składa się z części opisującej właściwości newtonowskie –pI+nA₁&ensporaz części opisującej właściwości nienewtonowskie &beta₃&ensp tr(A₁²)A₁. Zasadnicza część pracy dotyczy przekształcenia, ubezwymiarowienia oraz oszacowaniu rzędu wielkości równania opisującego lepkość pozorną, w której uwzględnia się zmiany lepkości dynamicznej od szybkość ścinania. Tak opracowany model lepkości pozornej podstawiany jest do równań pędu i ciągłości strugi. Równania te są całkowane w celu wyznaczenia składowych wektora prędkości. Przy nałożeniu odpowiednich warunków brzegowych uzyskuje się również zmodyfikowane równanie typu Reynoldsa. Dalszym etapem badań będzie wykonanie obliczeń numerycznych rozkładu ciśnienia hydrodynamicznego a następnie wyznaczeniu siły nośnej, siły tarcia i współczynnika tarcia z uwzględnieniem zmian lepkości od szybkości ścinania (lepkości pozornej).

Słowa kluczowe

EN

theory of hydrodynamic lubrication; journal bearing; hydrodynamic pressure; non-Newtonian lubrication model; constitutive equation

PL

hydrodynamiczna teoria smarowania; poprzeczne łożysko ślizgowe; ciśnienie hydrodynamiczne; nienewtonowski model smarowania; równanie konstytutywne

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 2
• Strony: 127--138
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., wz.

Twórcy

autor

Miszczak A.

• Gdynia Maritime University; ul. Morska 81–87, 81-225 Gdynia, Poland

autor

Sikora G.

• Gdynia Maritime University; ul. Morska 81–87, 81-225 Gdynia, Poland

Bibliografia

• 1. Krupowies J., Analiza zmian parametrów użytkowych olejów smarnych okrętowych silników pomocniczych. Zeszytu Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie 2004, 1 (73), 411−422.
• 2. Sikora G., Miszczak A.: Równania hydrodynamicznego smarowania poprzecznych łożysk ślizgowych z uwzględnieniem starzenia się oleju. Logistyka 2015, 4, 5649−5656.
• 3. Sikora G., Miszczak A., Viscosity in Exploitation Time Analysis of the Lubricating Oil Used in the Combustion Engine of the Personal Car. Solid State Phenomena 2015, 220-221, 271−276.
• 4. Lang O. R., Steinhilper W., Gleitlager, Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-New York 1978.
• 5. Miszczak A., Analiza hydrodynamicznego smarowania ferrocieczą poprzecznych łożysk ślizgowych. Monografia. Fundacja Rozwoju Akademii Morskiej, Gdynia 2006.
• 6. Czaban A.: The Influence of temperature and shear rate on the viscosity of selected motor oils. Solid State Phenomena 2013, 199, 188–193.
• 7. Galindo-Rosales F. J., Rubio-Hernández F. J., Sevilla A.: An apparent viscosity function for shear thickening fluids. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 2011, 166, 321–325.
• 8. Galindo-Rosales F. J., Rubio-Hernández F. J., Sevilla A., Ewoldt R. H.: How Dr. Malcom M. Cross may have tackled the development of „An apparent viscosity function for shear thickening fluids”. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 2011, 166 (23–24), 1421–1424.
• 9. Wierzcholski K., Mathematical Methods of Hydrodynamic Theory of Lubrication. Politechnika Szczecińska, Monografia, nr 511, Szczecin 1993.
• 10. Mehrdad Massoudi: Local non-similarity solutions for the flow of a non-Newtonian fluid over a wedge. International Journal of Non-Linear Mechanics 2001, 36, 961–976.
• 11. Wierzcholski K., Miszczak A., Równania hydrodynamicznej teorii smarowania cieczą o cechach modelu Rivlina Ericksena. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, 1996, Vol. 31 zeszyt 3 (106), 7–18.
• 12. Dunn J.E., Rajagopal K.R.: Fluids of differential type: critical review and thermodynamic analysis, International Journal of Engineering Science 1995, 33 (5), 689–729.
• 13. Khan M., Nadeem S., Hayat T., Siddiqui A. M.: Unsteady Motions of a Generalized Second-Grade Fluid, Mathematical and Computer Modelling 2005, 41, 629–637.
• 14. Asghar S., Mohyuddin M.R., Hayat T.: Unsteady flow of a third-grade fluid in the case of suction, Mathematical and Computer Modelling 2003, 138 (1–2), 201–208.
• 15. Adesanya S.O., Makinde O.D.: Thermodynamic analysis for a third grade fluid through a vertical channel with internal heat generation, Journal of Hydrodynamics, Ser. B 2015, 27 (2), 264–272.
• 16. Awais M.: Applications of the Numerical Inversion of the Laplace transform to unsteady problems of the third grade fluid, Applied Mathematics and Computation 2015, 250, 228–234.
• 17. Ellahi R.: The effects of MHD and temperature dependent viscosity on the flow of non-Newtonian nanofluid in a pipe: Analytical solutions, Applied Mathematical Modelling 2013, 37, 1451–1467.
• 18. Ellahi R., Arshad Riaz: Analytical solutions for MHD flow in a third-grade fluid with variable viscosity, Mathematical and Computer Modelling 2010, 52, 1783–1793.
• 19. Hatamia M., Hatamic J., Ganjib D. D.: Computer simulation of MHD blood conveying gold nanoparticles as a third grade non-Newtonian nanofluid in a hollow porous vessel, computer methods and programs in biomedicine 2014, 113, 632–641.
• 20. Hayat T., Hina S., Hendi A. A., Asghar S.: Effect of wall properties on the peristaltic flow of a third grade fluid in a curved channel with heat and mass transfer, International Journal of Heat and Mass Transfer 2011, 54, 5126–5136.
• 21. Wierzcholski K.: Teoria niekonwencjonalnego smarowania łożysk ślizgowych. Prace Naukowe Politechniki Szczecińskiej, No. 527, Szczecin 1995.

Uwagi

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