Eksenel hidrostatik kaymalı yatakların optimum tasarımı

Abstract

Bu çalışmada, eksenel hidrostatik kaymalı yataklar incelenmiştir. Eksenel hidrostatik kaymalı yatakların dairesel ve halka yuvalı tipleri ele alınmıştır. Dairesel ve halka yuvalı eksenel hidrostatik kaymalı yataklarda hesaplanması gereken büyüklükler olan yük taşıma kabiliyeti, debi, sürtünmeye harcanan güç, pompa için gerekli olan güç, yatak için gerekli olan toplam güç ve sıcaklık artışı bağıntıları çıkarılmıştır. Bağıntıları elde ederken yarıçap oranlarına göre kuvvet, debi, pompa gücü ve sürtünme gücü katsayıları boyutsuz olarak tanımlanmıştır. Dairesel ve halka yuvalı eksenel hidrostatik kaymalı yataklarda, yarıçap oranlarına bağlı olarak kuvvet, debi, pompa gücü ve sürtünme gücü katsayılarının değişimleri incelenmiştir. Dairesel ve halka yuvalı eksenel hidrostatik kaymak yataklarda, yağ film kalınlığına, yarıçap oranlarına ve devir sayısına göre debi, sürtünmeye harcanan güç, pompa için gerekli olan güç, yatak için gerekli olan toplam güç ve sıcaklık artışları incelenmiştir. Dairesel ve halka yuvalı eksenel hidrostatik kaymalı yataklarda yatak için gerekli olan toplam gücün minimum olması istenmektedir. Kullanılan yağın ömrünün uzun olması için yatakta meydana gelen sıcaklık artışının da az olması istenir. Dairesel ve halka yuvalı eksenel hidrostatik kaymalı yataklarda öncelikle yatak için gerekli olan toplam gücün minimum olması için optimizasyon çalışması yapılmıştır. Her iki yatak tipi için yatak katsayısı tanımlanmıştır. Boyutsuz olarak tanımlanan yatak katsayılarına göre çalışmalar yapılmıştır. Ayrıca yatakta meydana gelen sıcaklık artışının, minimum olması için de çalışmalar yapılmıştır. Her üç kritere göre tek tek elde edilen sonuçlar yeterli görülmemiştir. Lagrange çarpan teoremi kullanılarak, toplam gücün minimum olması ve sıcaklık artışının minimum olması için her iki kriter birlikte ele alınarak optimizasyon çalışması yapılmıştır. Ayrıca toplam güç ve yatak katsayısı, sıcaklık artışı ve yatak katsayısı beraber değerlendirilerek optimizasyon çalışması yapılmıştır. Altı farklı çalışma sonucunda elde edilen yağ film kalınlığı değerleri debi, sürtünmeye harcanan güç, pompa için gerekli olan güç, yatak için gerekli olan toplam güç ve sıcaklık artışı bağıntılarına uygulanmıştır. Elde edilen bu değerler ayrıca karşılaştırılmıştır. Yatak için gerekli olan toplam güç ve kullanılan yağın ömrü için, minimum toplam güç ve minimum sıcaklık farkının beraber incelendiği optimizasyon çalışma sonuçlarının uygun olduğu tesbit edilmiştir.

In this study, hydrostatic thrust journal bearings are investigated. Load capacity, volumetric flow rate, frictional power loss, pumping power, total power and temperature increase relations that are required in circular and circular grooved hydrostatic thrust bearings are derived. In the derivation of relations, dimensionless force, volumetric flow rate, pumping power and frictional power coefficients are defined according to radius ratios. In circular and circular grooved thrust bearings, the variations in the coefficients of force, volumetric flow rate, pumping power and frictional power as investigated. In circular and circular grooved thrust bearings, volumetric flow rate, frictional power, pumping power, total power and temperature increase according to oil film thickness, radius ratios and revolution per minute are investigated. In circular and circular grooved thrust bearings, rninimum total power is desired. It is also desired minimum temperature increase for long oil life. Firstly, optimization study is performed in order to minimise the total power in the circular and circular grooved thrust bearings. Bearing coefficients are defined for both bearing types. Optimization study is performed according to dimensionless bearing coefficients. In addition, optimization study is performed to minimize temperature increase in bearings. The results that are obtained apart from each other according to each three criteria are evaluated as inadequate. So to minimize total power and temperature increase, optimization study is performed considering each to criteria simultaneously by using the method of Lagrange multipliers. In addition another optimization study is performed by evaluating total power and bearing coefficient together temperature increase and bearing coefficient. Oil film thickness values as a result of six different optimization studies are applied to relations of volumetric flow rate, frictional power, pumping power, total power and temperature increase. Obtained results are compared each other. Satisfactory results are obtained in the optimization study that is performed by considering total power and long oil life together minimum temperature difference.