Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Reliability aspects of the effect of application 2% and 8% ferro-oil as a lubricant in a slide journal bearing on its operating parameters

Frycz Marcin

Journal of KONBiN

|

2020

|

Vol. 50, iss. 1

77--93

EN

The purpose of this paper is to determine the impact of using ferro-oil with 2% or 8% concentration of the magnetic particles as the lubricant of the slide journal bearing on its operating parameters regarding the reliability aspect. There has been presented an analytical and numerical calculation model based on experimentally determined physical quantities describing the dependence of viscosity of ferro-oil on fundamental parameters in the paper. Numerical calculations were performed by solving the Reynold’s type equation using the finite difference method using Mathcad 15 and own calculation procedures.

PL

Celem niniejszej pracy jest określenie jaki wpływ na zmianę parametrów eksploatacyjnych łożyska ślizgowego w aspekcie niezawodności może mieć zastawanie jako środka smarnego ferro-oleju o 2% lub 8% stężeniu cząstek magnetycznych. W pracy został przedstawiony analityczno-numeryczny model obliczeniowy bazujący na eksperymentalnie wyznaczonych fizycznych wielkościach opisujących zależność lepkości ferro-oleju od zmian podstawowych parametrów pracy. Obliczenia numeryczne wykonano rozwiązując równania typu Reynoldsa metodą różnic skończonych przy wykorzystaniu program Mathcad 15 i własnych procedur obliczeniowych.

2

Exploitation parameters of the transverse slider bearings, lubricated with used oil of non-Newtonian properties

Miszczak A., Sikora G.

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2018

|

no. 1

69--75

EN

In this paper authors present result of the experimental research and numerical calculations of the exploitation parameters of transverse slider bearings, lubricated with the used oil of non-Newtonian properties. The results of the experimental research are based on rheological examinations of the used oil in its exploitation time. These results leaded to the preparation of the dependence models of the dynamic viscosity on diverse influences, such as temperature and pressure and also shear rate and oil ageing. The effect of temperature on the dynamic viscosity was described by an exponential function. The pressure effect is modelled with a combined function, which takes into account the initial viscosity and the high pressure viscosity. For modelling of the shear rate influence, the modified Cross model was used, while oil ageing process has been related with exponential function to the exploitation period between oil changes as variable. Apparent viscosity is a product of dynamic viscosity of diverse influences. In this way, the modelled viscosity was substituted for the fundamental equations, which are momentum conservation, energy conservation, and the continuity equation. After that, received equations were non-dimensionalized, and a value of each part was estimated. Parts in an order of the same magnitude as radial clearance were neglected, as they have insignificant influence on the further numerical calculations. Using Mathcad 15 software, our own calculation procedures, the finite element method, and iterative procedure, the influence of each dependence on exploitation parameters were calculated. Influences which are commonly taken into account in the calculations of friction nodes are the influence of temperature and pressure. Such influences as non-Newtonian properties and oil ageing are much more rarely in the literature and scientific publications. The authors have not met such a complex research yet. In this way, the prepared research conduction, which binds correlations used in the literature and the results of the experimental research, made it possible to indicate the influences of non-Newtonian properties and oil ageing on exploitation parameters of journal slider bearings. From the numerical calculations results that drop of the dynamic viscosity caused by the increase of the shear rate can cause a drop of the carrying capacity of the bearing even in 21%. A similar drop of the carrying capacity can be observed after taking into account oil ageing on the last stage of its exploitation time. When taking all of the above mentioned influences into account in the numerical calculations of the flow and exploitation parameters of the slider bearings, it appears that at the last stage of exploitation time, the drop of the carrying capacity may exceed 30%.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych oraz obliczenia numeryczne parametrów przepływowych i eksploatacyjnych poprzecznych łożysk ślizgowych, smarowanych przepracowanym olejem. Wyniki badań doświadczalnych opierają się na pomiarach właściwości reologicznych oleju silnikowego w trakcie jego eksploatacji. Posłużyły one do opracowania modeli zależności lepkości dynamicznej oleju od poszczególnych wpływów, tj. temperatury i ciśnienia, a także szybkości ścinania i starzenia oleju. Wpływ temperatury na lepkość dynamiczną został opisany funkcją wykładniczą. Wpływ ciśnienia zamodelowano funkcją mieszaną, uwzględniającą lepkość początkową oraz lepkość w wysokich ciśnieniach. Do zamodelowania wpływu prędkości ścinania użyto zmodyfikowanego modelu Crossa. Natomiast wpływ starzenia uzależniono funkcją wykładniczą, uwzględniając okres pomiędzy planowanymi wymianami oleju jako zmienną. Lepkość pozorna jest iloczynem poszczególnych zmian lepkości od odpowiednich wpływów. Tak zamodelowaną lepkość podstawiono do równań podstawowych, tj. równania zachowania pędu, energii i ciągłości strugi, a następnie ubezwymiarowiono i oszacowano wielkości poszczególnych członów. Człony rzędu wielkości luzu promieniowego pominięto jako mające nieznaczny wpływ na wyniki obliczeń numerycznych. Przy pomocy oprogramowania komputerowego Mathcad 15, własnych procedur obliczeniowych, metody różnic skończonych oraz metody kolejnych przybliżeń obliczono wpływy poszczególnych zależności na parametry eksploatacyjne poprzecznego łożyska ślizgowego. Wpływy powszechnie uwzględniane w obliczeniach węzłów tarcia to wpływ temperatury oraz ciśnienia. Wpływy nienewtonowskie oraz starzenia o wiele rzadziej pojawiają się w literaturze fachowej oraz artykułach naukowych. Autorzy nie spotkali się dotychczas z tak kompleksowymi badaniami. Tak opracowany proces badawczy, wiążący zależności stosowane w literaturze oraz wyniki badań doświadczalnych, pozwolił na ustalenie wpływu właściwości nienewtonowskich oraz starzenia oleju na parametry eksploatacyjne poprzecznych łożysk ślizgowych. Z obliczeń numerycznych wynika, iż spadek lepkości oleju spowodowany zwiększeniem szybkości ścinania może powodować spadek siły nośnej łożyska ślizgowego nawet o 21%. Podobny spadek siły nośnej łożyska następuje w wyniku uwzględnienia starzenia oleju, na koniec jego eksploatacji w silniku. Uwzględniając wszystkie z wymienionych wpływów w obliczeniach numerycznych parametrów eksploatacyjnych i przepływowych łożysk ślizgowych, okazuje się, że w końcowym okresie eksploatacji oleju spadek siły nośnej łożyska może przekraczać 30%.

3

Analysis of the influence of the changes in the value of dynamic viscosity coefficient in the direction of oil film thickness on the journal bearing load carrying capacity

Miszczak A.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 3

355--362

EN

This article presents the results of numerical calculations of the hydrodynamic pressure distribution, load carrying capacity, friction force and friction coefficient of the slide journal bearing, if the assumed model of hydrodynamic lubrication takes into account the dependence of oil viscosity values on its temperature in all three directions of the adopted coordinate system, in particular, also across the thickness of the lubricant layer. This research considered the slide journal bearing lubricated with the Newtonian oil. The flow of oil was modelled as laminar and stationary. The bearing bushing had a full angle of wrap and its surfaces were smooth. In order to obtain hydrodynamic pressure distributions, the Reynolds type equation was numerically solved by application of the finite difference method (FDM). The numerical procedures for this research were prepared with the Mathcad 15 software. When adopting the classic models and simplifications for the hydrodynamic lubrication and a thin boundary layer, it is assumed, that the hydrodynamic pressure of lubricating oil does not depend on the position measured across the height of the lubrication gap. On the other hand, it is known, that the dynamic viscosity strongly depends on the temperature, which is a function of all three spatial variables. The aim of this work is to include, in the hydrodynamic lubrication model, the changes of viscosity in the direction of oil film thickness, and to investigate how it will affect the hydrodynamic pressure distribution and load carrying capacity of the journal bearing.

4

Magnetic field impact on the temperature and pressure distribution in slide journal bearing

Wierzcholski K., Miszczak A.

Journal of KONES

|

2017

|

Vol. 24, No. 2

279--286

EN

The topic of the presented article aims to demonstrate a new principle of hydrodynamic lubrication in mechanical, non-isothermal and electro-magnetic fields. In this article is presented hydrodynamic slide journal bearing in electromagnetic field. The aim of this article is a new general analytical and numerical solution determined the influence of the electro-magnetic field on the temperature distribution in the internal surfaces of the slide-bearing sleeve and pressure distribution in bearing gap. To the research methods and materials used in this article realization belong: the Mathcad 15 Professional Program and new semi-analytical methods applied for theory of hydrodynamic lubrication extended to the curvilinear orthogonal surface and coordinates. Particular solutions are introduced to the cylindrical coordinates. To the obtained results of lubrication of movable sleeve surface belong the increments of the bearing load carrying capacity during the presence and absence magnetic induction field in the case if non-Newtonian lubricant features and constant temperature are taken into account. Simultaneously are observed the increments of the bearing load carrying capacity during the presence magnetic field and Newtonian lubricant. Temperature increments (decrements) without and with magnetic field lead to the hydrodynamic pressure decrements (increments). Moreover are assumed simultaneously the temperature T and oil dynamic viscosity variations in length, width and bearing gapheight directions. From this assumption follows, that the energy equation must be solved simultaneously with the equations of motion i.e. consequently with pressure equation where viscosity depends on temperature and temperature depends on the coordinate in gap height direction.

5

Carrying capacity and friction forces in a transverse journal bearing, lubricated with non-Newtonian oil

Miszczak A., Sikora G.

Journal of KONES

|

2017

|

Vol. 24, No. 3

203--210

EN

In this article, the authors present the results of numerical calculations. Calculations concern dimensionless carrying capacity and friction forces in a transverse journal bearing, lubricated by the oil of non-Newtonian properties. For analytical-numerical considerations a model of apparent viscosity changes based on exploitation time, pressure, temperature, shear rate was assumed The non-Newtonian properties of lubricating oil were characterized by increasing viscosity with increasing shear rate and described as an additional part in the constitutive equationβ3·tr(A1 2)A1. Analytical-numerical calculations were performed for smooth, non-porous plain bearing with full angle of wrap. Non-isothermal, laminar and fixed flow of lubricant in the lubrication gap of the journal bearing was assumed. Numerical calculations of hydrodynamic pressure distribution were made for Reynolds boundary conditions. The finite difference method was used to determine the Reynolds equation and the successive approximation method by taking into account the influence of pressure, temperature and non-Newtonian properties on the change of apparent viscosity. The results of the calculations are presented in the form of graphs and tables illustrating the influence of relative eccentricity and pressure, temperature and non-Newtonian properties on changes in the dimensionless load and friction force. Analysis of the obtained results illustrates the high-pressure effect on the increase of the carrying capacity and friction force for high relative eccentricities. A similar situation is by considering the non-Newtonian properties.

6

Teoretyczny model panewki poprzecznego łożyska ślizgowego : wpływ wartości parametru zużycia na temperaturę łożyska

Płuciennik P., Maciejczyk A.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 12

1316--1319

PL

Artykuł stanowi kontynuację prac teoretycznych, mających na celu analizę zjawisk zachodzących podczas pracy panewki łożyska ślizgowego, zwłaszcza w zakresie zużywania się jej powierzchni. Poznanie wpływu tych zjawisk stanowi niezwykle istotne zagadnienie w zakresie eksploatacji maszyn i urządzeń. W niniejszej pracy przedstawiono założenia i model poprzecznego łożyska ślizgowego. Do wyznaczenia charakterystyk posłużono się równaniem grubości filmu olejowego. W celu określenia wpływu wartości parametru zużycia na temperaturę łożyska, niezbędne obliczenia wykonano w oparciu o opracowaną symulację numeryczną. Wyniki badań wpływu zmiany parametru zużycia na temperaturę łożyska w funkcji zmiennej wartości mimośrodowości względnej λ dla określonych wartości luzu względnego ψ, zaprezentowano w formie wykresów.

EN

The article is a continuation of theoretical work, in order to analyze the phenomena occurring during operation of the acetabular bearing, particularly in terms of wear of its surface. The research is very important problem during operating machines and plants. In this paper, shows assumptions and the model of the acetabular bearing. To determine the characteristics was used the equation of oil film thickness. In order to determine the effect of wear parameter values on bearing temperature, the necessary calculations were performed based on the developed numerical simulation. The results of studies on the effects of wear parameter changes on temperature of the bearing as a function of the value of a variable relative eccentricity for certain values of the relative clearance, presented in the form of graphs.

7

A new measurement method of friction forces regarding slide journal bearings by acoustic emission

Ziegler B., Wierzcholski K., Miszczak A.

Tribologia

|

2010

|

nr 1

149-156

EN

The present paper describes the new results of measurements performed at University of Applied Sciences Giessen between 2008 and 2009. A new measurement method for the determination of friction conditions within journal slide bearings by using the Acoustic Emission Method is presented. The measurements were taking out using basic oil SN 500. Hardness and roughness of the cooperating surfaces are the same as in the measurements which were presented in papers [L. 4, 5] a year ago. During the measurements the temperature is taken into account. The Acoustic Emission Analysis is (in opposite to the aforementioned friction power measurement) a relative method, which means that the absolute amount of a RMS-Value depends on the measuring chain. The results are compared and discussed with other results obtained during experiments performed at the Maritime University Gdynia.

PL

Niniejsza praca przedstawia nowe rezultaty badań eksperymentalnych związanych z pomiarami sił tarcia w łożyskach ślizgowych metodą emisji akustycznej przeprowadzonych w okresie od 2008 do 2009 roku na Uniwersytecie Nauk Stosowanych w Giessen. Opisane zostały kolejne kroki pomiarów wartości tarcia hydrodynamicznego metodą emisji akustycznej na odpowiednio dostosowanym stanowisku badawczym w Giessen z uwzględnieniem pomiarów w zakresie tarcia mieszanego. W badaniach tych uwidoczniony został wpływ obniżającej się temperatury na wzrost sił tarcia w trakcie eksploatacji łożyska ślizgowego. Twardość i chropowatość współpracujących powierzchni w obecnych badaniach jest identyczna z twardością i chropowatością występującą w poprzednich badaniach, które zostały szczegółowo opisane w pracach [L. 4, 5]. Siły tarcia oraz ich warunki brzegowe zostały szczegółowo pomierzone na stanowisku badawczym dla niewielkich obciążeń. Dokonano pomiaru zależności pomiędzy siłami tarcia a różnymi wartościami liczb Sommerfelda. Podczas pomiarów metodą emisji akustycznej została szczegółowo uwzględniona temperatura. Stroną korzystną metody dokonywanych pomiarów jest fakt, że można pomierzyć absolutne wartości siły tarcia. Pomiar sił tarcia dokonany metodą emisji akustycznej uzewnętrznia zależność pomiędzy wysokimi częstotliwościami oscylacji mierzonych wartości powodowanych przez tarcie hydrodynamiczne pomiędzy molekułami oleju. Korzystną stroną tej metody jest fakt, że oscylacje mogą być wyznaczone bezpośrednio od źródła do czujnika, a ten fakt umożliwia pomiary "online". Analiza emisji akustycznej w przeciwieństwie do pomiarów mocy tarcia wykonywanych na stanowisku badawczym w Akademii Morskiej w Gdyni pokazuje, że wartości pomocnicze RMS wyrażone w mV zależą od kolejności pomiarów. Rezultaty badań wartości sił tarcia zostały przedyskutowane oraz porównane z innymi wartościami uzyskanymi na drodze ekspe- rymentalnej przy wykorzystaniu innego stanowiska badawczego zbudowanego w Akademii Morskiej w Gdyni.

8

A new method of measuring the operating parameters of slide journal bearings by using acoustic emission

Ziegler B., Wierzcholski K., Miszczak A.

Tribologia

|

2009

|

nr 6

165-174

EN

This paper determines the new results of experimental research due to the hydrodynamic friction forces identification using acoustic emission method The results are connected with the dependences between hydrodynamic friction forces in slide journal bearings, angular velocities of the journal, bearing load and Sommerfeld numbers. These measurements were performed by using the Acoustic Emission Method for basic oil and for Lotos oil on the test stand at Gdynia Maritime University. After Authors knowledge the presented results obtained for basic oil and Lotos oil are similar with the analogous own results which were presented for Castrol oil in papers of the author’s which are published one year ago. The results are discussed and compared with other new results obtained in experiments performed at the University of Applied Sciences Giessen / Germany.

PL

Niniejsza praca przedstawia nowe rezultaty badań doświadczalnych autora, wykonanych na stanowisku badawczym w Akademii Morskiej w Gdyni a dotyczących identyfikacji sił tarcia występujących w tarciu płynnym łożyska ślizgowego metodą emisji akustycznej. Badania te polegają na doświadczalnym wyznaczeniu zależności pomiędzy siłami tarcia występującymi w poprzecznym łożysku ślizgowym podczas jego eksploatacji a prędkością kątową wału łożyskowego, obciążeniem łożyska, a także liczbami Sommerfelda. Takie pomiary zostały przeprowadzone przy wykorzystaniu emisji akustycznej dla oleju bazowego oraz dla oleju Lotos. Według informacji autorów niniejsze rezultaty badań uzyskane dla oleju bazowego oraz dla oleju Lotos są porównywalne z analogicznymi wynikami pomiarów uzyskanych i opublikowanych przez autorów rok temu przy użyciu oleju Castrol. Niniejsze rezultaty badań zostały również porównane z wynikami badań przeprowadzonymi przez autorów w Uniwersytecie Nauk Stosowanych w Giessen w Niemczech.

9

Prędkość przepływu oleju w szczelinie łożyska przy niestacjonarnym laminarnym smarowaniu

Krasowski P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2009

|

T. 7, nr 38

95-102

PL

W pracy przedstawiono wyniki rozwiązania zmodyfikowanego ciągu równań Reynoldsa opisującego laminarny, niestacjonarny przepływ oleju smarującego w szczelinie smarnej poprzecznego cylindrycznego łożyska ślizgowego. Wyniki tych rozwiązań umożliwiają wyznaczenie rozkładu prędkości oleju w kierunku wzdłużnym i poprzecznym łożyska. Uwzględniono niestacjonarne zaburzenia prędkości przepływu oleju na powierzchni czopa i panewki łożyska. Wyniki rozwiązania dotyczą izotermicznego modelu łożyska o nieskończonej długości, smarowanego olejem o stałej lepkości dynamicznej.

EN

This paper shows results of numerical solutions of the modified Reynold's equations for laminar unsteady oil flow in the slide journal bearing gap. It shows a preliminary analysis of velocity distributions change in the bearing by laminar, unsteady lubrication caused by velocity perturbations of oil flow in the circumferential direction of a bearing. This solution has been applied to the isothermal bearing model with infinity length lubricated oil with constant dynamic viscosity.

10

Operation of slide journal bearings in unsteady energetic description.

Girtler J.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2004

|

Vol. 39, nr 1

7-17

EN

The paper includes a proposal of interpretation that valuates operations, which (just like operation of Hamilton and Maupertius showed in classical mechanics and operation resulting from changes of body momentum) is considered as a physical quantity with a unit of measure: joulesecond (joule x second). Original method of analysis and estimation of slide journal bearing operation has been also presented with regards to its reliability and safety. The homogeneous process of Poison has been applied in order to substantiate the usability of such interpreted operation. This process has enabled constructing a model of run of getting-worse bearing operation with the operation time going by. Thus, the model is a random process of homogeneous and independent gains in energy lost due to friction and bearing wear.

PL

W artykule zaproponowano interpretację wartościującą działania, które (podobnie jak przedstawione w mechanice klasycznej działania Hamiltona i Maupertiusa oraz działanie wynikające ze zmiany pędu ciała) są rozpatrywane jako wielkość fizyczna o jednostce miary zwanej dżulosekundą [dżul x sekunda]. Przedstawiono propozycję ilościowej interpretacji działania dowolnego poprzecznego łożyska ślizgowego, w którym zachodzą oddziaływania energetyczne w określonym czasie. Uzasadniono, że w przypadku przyjęcia zaproponowanej interpretacji działania poprzecznych łożysk ślizgowych, w których następują przemiany energetyczne, działanie może być nośnikiem informacji o stanie tych łożysk, a więc - sygnałem diagnostycznym. Przedstawiono oryginalną metodę analizy i oceny działania łożyska ślizgowego z uwzględnieniem jego niezawodności i bezpieczeństwa funkcjonowania. Przedstawione zostały także możliwości zastosowania tej metody w procesie podejmowania decyzji. Do uzasadnienia przydatności tak interpretowanego działania zastosowano jednorodny proces Poissona. Proces ten umożliwił skonstruowanie modelu przebiegu pogarszania się działania łożyska z upływem czasu jego funkcjonowania. Modelem tym jest więc proces losowy o jednorodnych i niezależnych przyrostach energii traconej z powodu tarcia oraz wskutek zużycia łożyska.

11

Pressure distributions for turbulent lubrication in ferrohydrodynamic bearings gap.

Wierzcholski K., Miszczak A.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2002

|

Vol. 37, nr 3

191-199

EN

A turbulent oil flow is applied in practical calculations of load carrying capacity of slide journal bearing occurring in case of height speed for Taylor Number greater than 41,2 or for modified Reynolds Number Re Psi dsim 2. Results show in an effect of bearing pressure and capacity increases when turbulent lubricant flow is taking into account in magnetic field. In present considerations an attempt is made to indicate some results of numerical solutions of Reynolds Equation and pressure distribution for unsymmetrical, isothermal lubrication in magnetic induction field in radial journal bearing gap. Numerical calculations are performed in Mathcad 2000 Proffesional Program, taking into account the method of Finite Differences. This method satisfies stability of numerical solutions of partial differential equations and values of capacity forces occuring in slide journal bearing. The values of pressure distributions for turbulent flow of non-magnetic oil obtained by the Tipei, are compared with the values of pressure for turbulent flow of ferro-oil. It is easy to see that turbulent ferro-oil flow significantly increases the values of pressure distributions in cylindrical slide journal bearings.

PL

Przepływ turbulentny ma zastosowanie w obliczeniach praktycznych siły nośnej poprzecznego łożyska ślizgowego dla wysokich prędkości obrotowych przy liczbach Taylora przekraczających wartość 41,2 względnie przy zmodyfikowanych liczbach Reynoldsa o wartościach Re Psi dsim 2. Główne wyniki pracy koncentrują się na wykazaniu wzrostu wartości ciśnienia i siły nośnej poprzecznego łożyska ślizgowego w przypadku turbulentnego, izotermicznego przepływu oleju z uwzględnieniem pola magnetycznego. Obliczenia numeryczne zostały przeprowadzone w programie Mathcad 2000 z wykorzystaniem metody różnic skończonych podczas całkowania równań różniczkowych cząstkowych w obszarach smarowania z jednoczesnym uwzględnieniem stabilności rozwiązań. Uzyskane wyniki numeryczne wartości ciśnienia i sił nośnych dla turbulentnego przepływu występującego w szczelinie poprzecznego, cylindrycznego łożyska ślizgowego były porównane z wynikami wartości ciśnienia uzyskanymi przez innych autorów dla czynników smarujących o własnościach newtonowskich. Uzyskane wyniki znalazły zastosowanie w praktyce inżynierskiej.