Modifikace geometrie vícebuňkové kapsy hydrostatického uložení

Při návrhu hydrostatického uložení lze využít základní analytické vztahy předpokládající rovnoběžnost kluzných povrchů a jednoduchý tvar geometrie. V této práci jsou nově studovány vlastnosti konkrétního tvaru kapsy i za podmínek nerovnoběžnosti kluzných povrchů, které mohou nastat například chybou ustavení kapsy nebo asymetrickým zatěžováním. Na základě experimentálních dat byl vytvořen a validován numerický CFD model hydrostatického mazaní. Uvažován byl konstantní průtok všemi buňkami a nulová rychlost kluzných povrchů. Model byl následně upraven na variantu s vybíjecími drážkami, oddělujícími jednotlivé buňky a variantu s proměnnou vzdáleností buňky vůči středu kapsy. Výsledky parametrické studie jsou vyjádřeny ve formě relativních změn vůči výchozí geometrii. Z výsledků vyplynulo, že schopnost kapsy snášet asymetrická zařízení, roste především s rostoucí vzdáleností buněk vůči středu, dále pak s jejich velikostí. Tato schopnost je však vykompenzována vyššími výkonnostními ztrátami hydrostatického mazání. Výsledky práce mohou nalézt uplatnění při návrhu kapsy s různými způsoby jejího uložení, resp. ustavování.
In the design of a hydrostatic bearing, basic analytical expressions assuming parallelism of sliding surfaces and simple geometry can be employed. In this study, the properties of a specific pocket shape were investigated even under conditions of tilt, which can arise from assembly errors or asymmetric loading. Based on experimental data, a Computational Fluid Dynamics (CFD) model of hydrostatic lubrication has been developed and validated. A constant flow through all recesses was considered and conditions of no movement of the sliding surface were assumed. The model was subsequently modified to a variant with discharge grooves separating individual recesses and a variant with variable recess position relative to the centre of the pocket. The results demonstrated that the pocket's ability to carry asymmetric loading increases mainly with increasing distance of the recess from the centre, followed by their size. However, this ability comes at the cost of higher performance losses in hydrostatic lubrication. The results of this work can be used for the design of pockets with different methods of pocket support or alignment.

Keywords

Hydrostatické ložisko, axiální, drážka, vícebuňkové, kapsa, ustavení, naklopení, strukturovaná síť, optimalizace, Hydrostatic bearing, thrust, groove, multi-recess, pad, adjust, tilt, structured mesh, optimization

Citation

ŠIMARA, V. Modifikace geometrie vícebuňkové kapsy hydrostatického uložení [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.

Language of document

cs

Study field

bez specializace

Comittee

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. (předseda) doc. Ing. Daniel Koutný, Ph.D. (místopředseda) doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D. (člen) doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. (člen) prof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D. (člen) doc. Ing. Zdeněk Horák, Ph.D. (člen) Ing. Dětřich Robenek (člen) Ing. Jan Čermák, Ph.D., MBA (člen)

Date of acceptance

2024-06-12

Defence

Student prezentoval svoji práci a odpověděl na otázky oponenta: Otázka č. 1: V kapitole 2.2.2 uvádíte, že „distribuce maziva do jednotlivých kapes je uvažována skrze kapiláry, které částečně zajišťují funkci konstantního průtoku i za podmínek nerovnoměrného zatížení“. Vysvětlete prosím, jakým způsobem je tohoto stavu dosaženo, popište fyzikální princip zajištění konstantního průtoku při proměnlivé zátěži. ZODPOVĚZENO Otázka č. 2: Při praktické aplikaci hydrostatického uložení se může projevit problém nesprávné geometrií (tzv. ustavení) kapsy ložiska a/nebo také vliv nesymetrického zatížení ložiska. Vysvětlete prosím, zda (a v čem) jsou tyto stavy rozdílné a jakým způsobem lze negativní vliv těchto technických komplikací částečně (nebo zcela) eliminovat. ZODPOVĚZENO Otázka č. 3: V kapitole 5.1 zmiňujete možnost vlivu elastické deformace stěny běhounu na výsledky měření. Je možné, aby při velikosti sil působících v rámci experimentu k takto významné deformaci došlo? Byla tato hypotéze ověřena alespoň hrubým výpočtem? Prosím o vysvětlující komentář. ZODPOVĚZENO doc. Mazůrek – Energie tlakové kapaliny – v jakých jednotkách je, co to je? ZODPOVĚZENO doc. Maňas – V čem si myslíte že jsou hlavní rozdíly mezi simulací a experimentem – problém ustálený děj, okrajové podmínky, experiment nebyl totéž, co jste simuloval? ZODPOVĚZENO doc. Maňas – Jaký vliv by to mohlo mít na výsledky? ZODPOVĚZENO doc. Maňas – Zkoušel jste si dělat odhady? Padli výsledky do odhadů? ZODPOVĚZENO doc. Mazůrek – Je běžné takto robustní/poddajné konstrukce buňky? Přebíjí deformace sklon buňky? ZODPOVĚZENO prof. Hutař – Běhoun ve skutečnosti není takto poddajný? Toto je model, na kterém jste dělali ověření? ZODPOVĚZENO prof. Hartl – Jak se řeší enormní zatížení vůči ložisku? ZODPOVĚZENO

Result of defence

práce byla úspěšně obhájena

Document licence

Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení