بررسي عددي ساختارسطح به منظور بهبود عملكرد تريبولوژي ياتاقان هاي ژورنال خودرو با روش تداخلي سيال وسازه

دكترا

عملكرد تريبولوژي ياتاقان هاي اصلي ميلنگ موتورهاي احتراق داخلي وابسته به پارامترهاي هندسي و شرايط كاري هستند. با توجه به اينكه، پي بردن به اثرات ساختار هاي سطحي بر روي عملكرد تريبولوژي در سطوح اتصالي روان كاري شده ياتاقان ژورنال اصلي خودرو، هدف اصلي اين تحقيق است، در اين راستا، فرآيند انجام كار در سه مرحله انجام شده اند. ابتدا مدل سازي هاي عددي دوبعدي بر روي ياتاقان هايي با صفحات سايشي موازي و ابعاد متغيير و در حالت هيدرو ديناميك انجام شده اند. در اين مرحله براي بهترين عملكرد تريبولوژيكي ياتاقان سايشي، اثرات ظرفيت حمل بار و ضريب اصطكاك در نظر گرفته شده اند و در اين مرحله، تراكم شياري ساختار سطح و نسبت ابعادي مطلوب زماني منجر به بهترين عملكرد تريبولوژيكي خواهند شد كه علاوه بر ايجاد حداكثر ظرفيت حمل بار، كمترين مقدار ضريب اصطكاك را ايجاد نمايند. با توجه به اين اصل، در محدوده پارامترهاي بررسي شده در اين مطالعه، مطلوب ترين تراكم شياري ساختار سطح براي نسبت ابعادي 80 برابر با 1/0 بدست آمده اند. در مرحله دوم، تحليل هاي سه بعدي سيال روانكار در ياتاقان هاي ژورنال اصلي خودرو، براي ياتاقان هاي ساده و ياتاقان هاي داراي ساختار سطح با شيارهاي مستطيل شكل صورت گرفته اند. در اين مرحله نيز پاسخ اصطكاكي ياتاقان هاي داراي ساختار سطح و نتايج ظرفيت تحمل باردر نظر گرفته شده اند. در اين مرحله كمترين مقدار كاهش در ظرفيت تحمل بار براي ساختارهاي سطحي با عمق كمتر از 10ميكرومتر بدست آمده اند. همچنين ساختار سطحي از ياتاقان با تعداد 19 شيار و عمق 5 ميكرومتر، كمترين مقدار كاهش در ظرفيت تحمل بار ياتاقان وبيشترين كاهش در مقدار نيروي اصطكاكي سيال روانكار ايجاد مي كنند. اين تركيب ساختارسطح با 16 درصد كاهش در مقدار نيروي اصطكاكي سيال روانكار و 6 درصد كاهش در ظرفيت تحمل بار ياتاقان نسبت به ياتاقان هاي فاقد ساختار سطح ،مناسبترين گزينه انتخاب پارامترهاي ساختار سطح هستند. در مرحله ي سوم، براي لزجت سيال روانكار، معادله وابسته به دما براي تغييرات لزجت سيال در دامنه محاسباتي سه بعدي ميدان جريان استفاده شده اند.با بررسي نتايج مشخص شد كه با افزايش فشارهاي ورودي سيال روانكار، اندازه مناطق كاويتاسيون در سطوح ياتاقان شياردار و ياتاقان ساده كاهش مي يابند. همچنين بيشترين مقدار انتقال حرارت كل به سيال روانكار برابر با 73٪ و كمترين مقدار ميزان انتقال حرارت كل به سيال روانكار برابر 11٪ محاسبه شده است.

207023

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي خودرو

دكتر امير حسن كاكائي