Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Efficient rotordynamic simulations with semi-analytical computation of hydrodynamic forces

Pfeil Simon, Duvigneau Fabian, Woschke Elmar

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 6

art. no. e148252

EN

A common problem in transient rotordynamic simulations is the numerical effort necessary for the computation of hydrodynamic bearing forces. Due to the nonlinear interaction between the rotordynamic and hydrodynamic systems, an adequate prediction of shaft oscillations requires a solution of the Reynolds equation at every time step. Since closed-form analytical solutions are only known for highly simplified models, numerical methods or look-up table techniques are usually employed. Numerical solutions provide excellent accuracy and allow a consideration of various physical influences that may affect the pressure generation in the bearing (e.g., cavitation or shaft tilting), but they are computationally expensive. Look-up tables are less universal because the interpolation effort and the database size increase significantly with every considered physical effect that introduces additional independent variables. In recent studies, the Reynolds equation was solved semianalytically by means of the scaled boundary finite element method (SBFEM). Compared to the finite element method (FEM), this solution is relatively fast if a small discretization error is desired or if the slenderness ratio of the bearing is large. The accuracy and efficiency of this approach, which have already been investigated for single calls of the Reynolds equation, are now examined in the context of rotordynamic simulations. For comparison of the simulation results and the computational effort, two numerical reference solutions based on the FEM and the finite volume method (FVM) are also analyzed.

2

Application of the Teager-Kaiser energy operator in diagnostics of a hydrodynamic bearing

Blaut Jędrzej, Breńkacz Łukasz

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 4

757--765

EN

The paper presents the use of the Teager-Kaiser energy operator (TKEO) to evaluate the state of rotor unbalance. The method was developed in 1990 by Kaiser and involves a simple calculation of signal energy. It has been used before in diagnostics, e.g. during the evaluation of instability of hydrodynamic bearings and as a diagnostic symptom of gearbox damage. This paper is the first to present the use of the Teager-Kaiser method to evaluate the rotor unbalance in hydrodynamic bearings.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie operatora energetycznego Teagera-Kaisera (TKEO) do oceny stanu niewyważenia wirnika. Metoda ta opracowana została w 1990 roku przez Kaisera i polega na prostym obliczeniu energii sygnału. Wykorzystywana była już wcześniej w diagnostyce np. przy ocenie niestabilności łożysk hydrodynamicznych oraz jako symptom diagnostyczny uszkodzenia przekładni. W artykule tym po raz pierwszy przedstawiono możliwość wykorzystania metody Teagera-Kaisera do oceny niewyważenia wirnika pracującego na łożyskach hydrodynamicznych.

3

Operating conditions of slide bearings of mills used in KGHM Polska Miedź S.A.

Olszewski A., Łubiński J. I., Pawlos W., Kuźba B.

Tribologia

|

2016

|

nr 4

177--189

EN

The paper contains the results from a technical analysis of the conditions of the operation of hydrodynamic bearings supporting the drums of ore processing mills at KGHM Polska Miedź S.A. A theoretical analysis was performed on the grounds of onsite examination and measurements of principal dimensions of the bearings of interest. The computer simulation covered the characteristics of the oil film in the bearings as a function of bearing clearance, load, lubricant viscosity, and journal tilting in relation to two planes (horizontal and vertical). The results of the analysis indicate that the bearings currently operate close to maximum capacity and that there is a significant deflection of the Bering journals under the applied joint load of the drum’s own weight and the process load of grinders and slurry. The current extent of tilting can cause oil film breakage at the bearing’s edge. The result of calculations amended by bearings’ examination and measurements allowed the formulations of conclusions regarding the current state of the bearings and evaluated load conditions. Guidelines were established for later developments in the capacity and reliability of the bearings.

PL

W artykule przedstawiono analizę warunków pracy łożysk hydrodynamicznych młynów rudy zainstalowanych w KGHM Polska Miedź S.A. Analiza teoretyczna została poprzedzona wizją lokalną oraz wykonaniem stosownych pomiarów geometrii czopów i łożysk. Symulacja komputerowa charakterystyk filmu olejowego łożysk obejmowała zbadanie wpływu wartości luzu łożyskowego, obciążenia, lepkości oleju smarującego oraz ukosowania czopa w dwóch płaszczyznach (poziomej i pionowej). Analiza wskazuje, że zainstalowane łożyska pracują na granicy swojej nośności, a ugięcie osi czopów spowodowane ugięciem walczaka pod działaniem ciężaru własnego i nadawy wywołuje znaczne ukosowanie czopa w panwi mogące prowadzić do przerywania filmu olejowego na krawędziach zewnętrznych. Przeprowadzone obliczenie uzupełnione o oględziny pomiary łożysk wykonane w KGHM Polska Miedź S.A. pozwoliły na sformułowanie wniosków odnośnie do stanu istniejących łożysk, ich obciążenia oraz możliwości zwiększenia nośności i niezawodności.

4

Application of Rabinovitsch fluid model to pivoted curved slider bearings

Singh U. P.

Archive of Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. LX, nr 2

247--267

EN

In the present theoretical analysis, the combined effects of slider curvature and non-Newtonian pseudoplastic and dilatant lubricants (lubricant blended with viscosity index improver) on the steady and dynamic characteristics of pivoted curved slider bearings have been investigated for Rabinowitsch fluid model. The modified Reynolds equations have been obtained for steady and damping states of bearing. To solve the modified Reynolds equations, perturbation theory has been adopted. The results for the steady state characteristics (steady state film pressure, load carrying capacity and centre of pressure) and dynamic characteristics (dynamic damping and dynamic stiffness) have been calculated numerically for various values of viscosity index improver using Mathematica. In comparison with the Newtonian lubricants, higher values of film pressure, load carrying capacity, dynamic damping and dynamic stiffness have been obtained for dilatant lubricants, while the case was reversed for pseudoplastic lubricants. Significant variations in the bearing characteristics have been observed for even small values of pseudoplastic parameter, that is, with the non-Newtonian dilatant and pseudoplastic behaviour of the fluid.

PL

W przedstawionej analizie teoretycznej badano, przy wykorzystaniu modelu płynu Rabinowitch’a, łączny wpływ krzywizny ślizgacza i smaru o właściwościach pseudoplastycznych, nieniutonowskich, o odwróconej plastyczności (smar zmieszany ze środkiem poprawiającym wskaźnik lepkości) na charakterystyki w stanie ustalonym i warunkach dynamicznych uchylnego, łożyska ślizgowego. Zmodyfikowane równania Reynoldsa otrzymano dla stanów ustalonych i tłumionych łożyska. W celu rozwiązania zmodyfikowanych równań Reynoldsa zastosowano teorie perturbacji. Wielkości charakterystyczne dla stanu ustalonego (ciśnienie smaru w stanie ustalonym, nośność i środek ciśnienia) i charakterystyki dynamiczne (tłumienie dynamiczne i sztywność dynamiczna) zostały wyznaczone numerycznie, przy użyciu pakietu Mathematica, dla różnych wartości wskaźnika poprawy lepkości. W porównaniu ze smarami o właściwościach cieczy newtonowskiej, dla smaru o odwróconej plastyczności uzyskano wyższe wartości ciśnienia w filmie, większą nośność, lepsze tłumienie dynamiczne i dynamiczną sztywność. Sytuacja wygladała odwrotnie w przypadku smarów pseudoplastycznych. Znaczące zmiany charakterystyk łożyska, związane z nie-newtonowskim, pseudoplastycznym zachowaniem płynu o odwróconej plastyczności, zaobserwowano już przy małych wartościach parametru pseudoplastyczności.

5

Klocki samopompujące w łożyskach hydrodynamicznych

Dąbrowski L, Pajączkowski L., Rotta G., Schubert A., Wasilczuk M.

Tribologia

|

2007

|

nr 1

11-19

PL

We współpracy z firmą ALSTOM HYDRO (Szwajcaria), zespół Katedry Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Gdańskiej przeprowadził symulacje przepływowe kilku rozwiązań konstrukcyjnych mających na celu zwiększenie niezawodności turbin wodnych. W artykule opisano jedno z takich rozwiązań - tak zwane łożysko z klockami samopompującymi. Głównym celem jest uzyskanie przepływu oleju w układzie smarowania łożyska hydrodynamicznego bez stosowania dodatkowych urządzeń pomocniczych, takich jak na przykład silniki elektryczne i pompy. Takie podejście pozwala na obniżenie kosztów całego systemu, jak również podnosi stopień jego bezobsługowości. Klocki samopompujące wykorzystują część ciśnienia hydrodynamicznego wytworzonego w filmie olejowym do pompowania oleju przez układ chłodzenia. Do realizacji tego celu konieczne jest zastosowanie specjalnej konstrukcji klocków łożyskowych, a układ chłodzenia musi zapewniać odpowiednio małe straty hydrauliczne. Celem projektu było opracowanie przepływowych modeli MES łożyska hydrodynamicznego. Wielokrotne obliczenia miały wskazać optymalne rozwiązania dla określonych zestawów parametrów. Głównym kryterium w tym przypadku było uzyskanie maksymalnego przepływu przez układ chłodzenia. Zasadniczym celem całego projektu było stworzenie prostego w użyciu i szybkiego narzędzia wspomagającego proces projektowania łożysk z klockami samopompującymi, pomagającego określić optymalne warunki pracy oraz szacującego wydajność układu chłodzenia. Metoda Elementów Skończonych (MES) jest doskonałym narzędziem do rozwiązywania takich skomplikowanych zagadnień, ale jest nieefektywna, gdy chodzi o czas obliczeń. Z tego powodu została ona wykorzystana tylko jako pośrednie, pomocnicze narzędzie.

EN

In cooperation with ALSTOM HYDRO (Switzerland) company, KKiEM team of scientists from Gdańsk University of Technology performed CFD (Computational Fluid Dynamics) simulations of several oil pumping devices that increase reliability of the water turbines. In the article one of these design solutions has been presented. These solutions is so called selfpumping pad. The main purpose is to cause oil flow in the lubricating system of the hydrodynamic bearing with use of no additional devices, like electrical motors and pumps for example. Such an approach is a convenient way of cost reduction and self - operating functions building in. The selfpumping pad, uses a part of hydrodynamic pressure produced in the oil film to pump oil out to the cooling system. A special design of the bearing pad is necessary, carefully designed to obtain small hydraulic losses. The aim of the project was to develop finite element models of the hydrodynamic bearing. Oil flow simulations should help to find an optimum solution for a specified set of parameters. Optimum here means maximum pumping efficiency (oil flow). Goal of the project was creation of a simple and fast working tool that aids design of self-pumping bearings, helps to get optimal working conditions and estimates performance of the cooling system. FEM (Finite Element Method) is an excellent way to solve such a complex problems but it is inefficient in the matter of time. This is why FE models for this problem are only an auxiliary tool.