Ανάπτυξη υπολογιστικού εξομοιωτή για την παραμετρική μελέτη της κατανομής της πίεσης λιπαντικών σε έδρανο ολισθήσεως με χρήση της θεωρίας λίπανσης.

Abstract

Η παρούσα Διπλωματική Εργασία αναφέρεται στην μελέτη διαφορετικών μεγεθών εδράνων ολίσθησης υπό την επίδραση ακτινικών φορτίσεων με διαφορετικά λιπαντικά για τον προσδιορισμό της κατανομής πίεσης των λιπαντικών για την εκάστοτε φόρτιση με βάση την θεωρία λίπανσης που αποτελεί κομμάτι της επιστήμης της τριβολογίας. Η μελέτη έγινε με χρήση προγράμματος προσομοίωσης (COMSOL) με σκοπό την παραμετρική μελέτη της κατανομής πίεσης των διαφορετικών λιπαντικών (Ιοντικά υγρά ΙL και συμβατικά ελαία SAE) ώστε να ελεγχθεί σε πιο βαθμό τα ιοντικά υγρά μπορούν να αντικαταστήσουν τα συμβατικά έλαια και αν είναι συμφέρον σε ποιες εφαρμογές. Η αξιολόγηση της κατανομής πίεσης των υποψήφιων λιπαντικών θα γίνει με τις παραμέτρους που ορίστηκαν σύμφωνα με τα δεδομένα της βιβλιογραφίας των Raimondi and Boyd όπως Διάμετρος άξονα, Μήκος άξονα εντός του πέλματος συγκράτησης του, Ενδεικτική μέση θερμοκρασία λαδιού, Εξωτερικό φορτίο, Στροφές άξονα, ποσοστό επιλογής σημείο σχεδιασμού, Ελεγκτής λιπαντικού (για εναλλαγή των λιπαντικών). Η ανάπτυξη του θέματος γίνεται σε πέντε κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο περιγράφονται τα έδρανα ολίσθησης και η ιστορική τους πρόοδο και ποια είναι τα κύρια είδη των εδράνων, πως ταξινομούνται σε κατηγορίες. Στην συνέχεια παρατίθενται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των εδράνων ολίσθησης σε σχέση με τα έδρανα κυλίσεως. Ενώ αναφερόμαστε στα σημαντικά γεωμετρικά χαρακτηριστικά που αποτελούνται τα έδρανα ολίσθησης, ενώ περιγράφονται οι εφαρμογές τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύεται ή έννοια της λίπανσης και γίνεται η κατηγοριοποίηση των λιπαντικών με βάση το είδος χρήσης τους στις εφαρμογές τους. Ακόμα γίνεται αναφορά στις απαραίτητες ιδιότητες που πρέπει να διαθέτει ένα λιπαντικό για να προσφέρει καλή λιπαντική συμπεριφορά. Επακολουθεί ο ορισμός των ιοντικών υγρών και ο σχηματισμός της δομής τους και συγκρίνονται οι ιδιότητες των ιοντικών υγρών με τα συμβατικά έλαια. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται η θεωρητική ανάλυση των εδράνων ολίσθησης αναλύοντας την υδροδυναμική πίεση που αναπτύσσεται κατά την υδροδυναμική λίπανση του ρευστού και τις γενικές εξισώσεις που σχετίζονται με αυτή. Στην συνέχεια επιλύεται το θεωρητικό μοντέλο της Εξίσωσης Petroff’s για τον προσδιορισμό του θεωρητικού συντελεστή τριβής και συγκρίνεται με την πρόταση πρακτικού υπολογισμού του συντελεστή τριβής από το Raimondi and Boyd. Αποδεικνύεται ο νόμο του Reynolds για την ανάπτυξη της υδροδυναμικής πίεσης εδράνου και το προφίλ της ταχύτητας του ρευστού. Τέλος ορίζονται όλες οι πιθανές συνοριακές συνθήκες υδροδυναμικού εδράνου ολίσθησης για την κατανομή της πίεσης, περιγράφονται οι διαφορετικές περίπτωσης λύσεων πίεσης ρευστού για τα μεγέθη 0.25<L/D και L/D>2. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύεται η επιλογή του προγράμματος προσομοίωσης και η διαδικασία σύνθεσης οπουδήποτε μοντέλου. Ενώ περιγράφονται τα ενδεικτικά βήματα σύνθεσης του εξομοιωτή για τα υδροδυναμικά έδρανα ολίσθησης που αναλύονται. Επίσης γίνεται απλοποίηση της σύνθεσης της γεωμετρίας των εδράνων ολίσθησης. Τέλος περιγράφονται όλες οι περιπτώσεις που θα επιλυθούν στο μοντέλο για τις διαφορετικές παραμέτρους εισαγωγής (L/D, SAE, IL, W, Τ_inlet, N_manual, c_b)* για συνθήκες σταθερού φορτίου και στροφών συγκρίνονται τα λιπαντικά με τις θερμοκρασίες εισόδου τους με σκοπό την εύρεση της κατανομής πίεσης για τα διαφορετικά μεγέθη εδράνων, ενώ συγκρίνονται με τα δεδομένα των διαγραμμάτων Raimondi and Boyd ως προς την πίεση και το ποσοστό εκκεντρότητας και τον συντελεστή τριβής. * Στο πέμπτο κεφάλαιο εξηγούνται όλα τα αποτελέσματα από τα διαγράμματα που δημιουργήθηκαν από την προσομοίωση με την παραμετρική μελέτη με τις παραπάνω παραμέτρους