سیستم روانکاری هیدرواستاتیک شامل محاسبات تخصصی و pdf

سیستم روانکاری هیدرواستاتیک

روانکاری هیدروستاتیک به منظور جلوگیری از فرسودگی زیاد یاتاقان در زمان راه اندازی واحد و یا توقف آن صورت می گیرد. این سیستم همچنین راه اندازی ژنراتورهایی با یاتاقان تراست ، تحت فشار زیاد را تسهیل می نماید. در این سیستم روغن تحت فشار زیاد بین قطعات یاتاقان کف گرد و تراست بلوک به صورت یک لایه ایجاد می گردد. که عملکرد سیستم با آنالیز روغن قابل بررسی است.

فشار روغن توسط دو موتور پمپ فشار بالا که یکی از آنها رزرو می باشد ایجاد می شود. معمولادر زمان استارت و یا استپ واحد ، یکی از پمپ ها شروع به کار می کند و در صورتی که به هر علتی ، فشار روغن تزریق شده به حد مورد نیاز نرسید ، پمپ دوم نیز شروع به کار می کند. با توجه به اینکه در صورت عدم ایجاد این لایه روغن ، امکان صدمه خوردن به سطح یاتاقان ها و سطح تراست بلوک وجود دارد ، بعضی از سازندگان ژنراتور (ELIM) یکی از این پمپ ها را به صورت DC در نظر می گیرند که در صورت قطع برق AC مصرف داخلی ، این پمپ DC ، امکان کار کردن را از طریق باتری خانه نیروگاه داشته باشد و از صدمه  خوردن به یاتاقان ها جلوگیری شود.

روغن از مخزن یاتاقان ها به پمپ رسیده و سپس به سطح یاتاقان ها پمپ می شودو فشار روغن با توجه به قدرت و وزن ژنراتور تا حد120    barنیز ممکن است برسد. این پمپ ها در نیروگاه به High Pressure Pumps و یا به صورت مختصر HP Pumps معروف می باشد که در زیر می توانید یک نمونه آنها را مشاهده کنید
 (دو الکتروپمپ AC) :

شکل( 1-1) دو الکتروپمپ AC

1-2-موارد استفاده از سیستم روانکاری هیدرواستاتیک

قبل از بررسی و تحلیل یاتاقانهای هیدرواستاتیکیلازم است که در مورد روش روانکاری هیدرواستاتیکی آشنا شویم.

1-در مواردی که حرکت نسبی نداشته باشیم و یا در حد بسیار کمی باشیم.

2-این نوع روانکاری برای بارهای سنگین و نیز در جاهایی که حداقل اصطکاک نیاز باشد.که در ضمن یک منبع تغذیه برای ایجاد دائمی فیلم روغن که بین حوضچه یاتاقان قرار می گیرد لازم است.

1-3-کاربرد هیدرواستاتیک در صنعت هوا و فضا :

با توجه به اینکه یاتاقان های هیدرواستاتیکی کاربرد بسیار زیادی در صنعت و هوا فضا و صنایع مختلف دارد به همین منظور به عنوان نمونه ، یک نوع از کاربرد این یاتاقان در تلسکوپ هیل می باشد که در ارتباط با روانکاری گویای این واقعیت است که چگونه رعایت اصول ساده فنی روانکاری سبب تسهیل سیستم عظیم این تلسکوپ

می شود. در این سیستم یک میلیون پوند وزن دستگاه را می توان با نیروی ناچیزی به حرکت در آورد و عملا ضریب اصطکاک به کمتر از 000004/0 می رسد. سر این موضوع در ایجاد فیلم روغن نهفته است. وقتی بین قسمت های در حال تماس یاتاقان ، فیلم ایجاد گردد ، حرکات نسبی به سهولت صورت خواهد گرفت. در سال 1878 در یک نمایشگاه صنعتی پاریس یک سازه بسیار سنگین فولادی متکی بر چهار پایه نشان داده شده است که

می توانست با نیروی بسیار ناچیز جا به جا گردد. نمایش این عمل جنبه سرگرمی داشت و در آن زمان کمتر کسی می توانست حدس بزند که این سرگرمی ها می تواند پایه علمی و صنعتی روانکاری را تشکیل دهد.

پایه های این سازه روی فیلم روغن شناور بود. روغن توسط پمپی به جریان می افتاد به طوری که فیلم روغن برقرار می شد و تماس مستقیم فلز به فلز برطرف می گردید. در واقع ، توجه به اصول ساده روانکاری و به نتایج حیرت آور حاصله ، موجب این باور می شود که اگر اصول فنی و مهندسی بطور دقیق رعایت و پیاده شود پیامدهای موفقیت آمیزی به دنبال خواهد داشت. در ارتباط با همین مطلب موضوعی نقل می شود مربوط به استادیوم ورزشی شهر دنور در ایالت کلرادوی آمریکا . مطلب از این قرار است که می خواستند قسمتی از سازه استادیوم به وزن 4500 تن شامل 21000 صندلی را به اندازه 145 فوت به عقب بکشند تا بتوانند بازی بیس بال برگزار نمایند زیرا این بازی به میدان بزرگتری نیاز دارد. این عمل طبق پیش بینی ، بر اساس اصول روانکاری با موفقیت به اجرا در آمد. سازه مزبور در 46 نقطه بر زمین متکی بود. در زیر هر یک از این پایه ها یک یاتاقان لاستیکی طرح شد و از آب به عنوان سیال روانکار استفاده به عمل می آمد. و به این ترتیب این سازه عظیم عنداللزوم به سهولت جابجا می شد. باز هم می توان مثال های اعجاب انگیز مشابهی پیدا کرد که به علت رعایت اختصار فقط به بررسی موضوع پرداخته و در ابتدا هدف از این نوع روانکاری را بشرح زیر بیان می کنیم :

منظور از روانکاری کاستن از اصطکاک و سایش اجزاء یاتاقان می باشد پس ایجاد فیلم و حفظ فاصله بین قطعات مورد نظر است تا ضمن برقراری روانکاری ، خواص سفتی و استهلاکی مورد لزوم هم تامین گردد. برای این منظور روغن توسط پمپ به یاتاقان تزریق می گردد پس لازمه روانکاری هیدرواستاتیکی تزریق روغن تحت فشار به یاتاقان جهت ایجاد فیلم و برقرار و فاصله بین قطعات مجاور هم می باشد . این عمل در مورد ماشین آلاتی که بار فوق العاده  داشته و با دور کم حرکت می کنند ضروری است (مثل ماشین های غلتک و ژنراتور های فشار قوی) .

همچنین در مواردی که دقت زیاد ضروری است و حداقل انحرافات مورد نظر است باید از فیلم هیدرواستاتیکی استفاده شود. باید توجه گردد که در روانکاری هیدرواستاتیکی دفع حرارت از یاتاقان قابل ملاحظه بوده و این خود سبب کاهش تغییر  شکل های ناشی از بالا رفتن دما می گردد و عامل موثری در افزایش دقت دستگاه خواهد بود.

ملاحظه می شود که تشکیل فیلم قبل از حرکت و فعالیت ماشی صورت می گبرد و بین قطعات متحرک فاصله به وجود می آید. یعنی ، روغن تحت فشار به طریقه هیدرواستاتیکی بین قطعات فاصله ایجاد می کند و بدین طریق ضمن تامین روانی عمل در مرحله شروع ، عمر طولانی دستگاه هم فراهم می گردد.

1-4-مشخصه های یاتاقان های روانکاری شونده به صورت هیدرواستاتیکی عبارتند از :

1-اصطکاک بسیار پایین

2-ظرفیت حمل بار بسیار بالا در سرعت های پایین

3-یک سیستم روانکاری پیچیده تر در مقایسه با انواع دیگر روانکاری

4-تشکیل فیلم قبل از حرکت و فعالیت ماشین صورت می گیرد و بین قطعات متحرک فاصله بوجود می آورد. و بدین طریق ضمن روانی عمل در مرحله شروع عمر طولانی دستگاه هم فراهم می گردد.

1-5-یاتاقان هیدرواستاتیکی کف گرد

 این نوع یاتاقان معمولا روی محور های قائم نصب می گردند و شکل های مختلف هندسی در طرح آنها به کار می رود. در مواردی یاتاقان پله ای و یا پاشنه ای هم نامیده می شوند. برای آشنایی بیشتر با کیفیت  کار باید به

شکل (3-1) توجه شود. در این شکل یک کره توپور روی یاتاقان پاشنه ای کروی قرار گرفته و هوا به عنوان عامل روانساز از ته یاتاقان فوران می کند و کره را به پاشنه ای کروی قرار گرفته و هوا به عنوان عامل روانساز از ته یاتاقان فوران می کند و کره را به حال شناور نگاه می دارد به طوری که این کره با اندک تحرک چرخشی ساعت ها به دوران خود ادامه می دهد.

شکل (1-2) کره توپر روی یاتاقان پاشنه ای – که از هوا برای روانکاری آن استفاده می شود.

وزن کره به کار رفته 32 پوند و دبی هوا    گزارش شده است.

شکل (3-1) اساس کار یک یاتاقان کف گرد را نمایش می دهد. گزارش شده است که یاتاقان های پله ای که در ژنراتور های قائم برق نیز به کار می رود بعد از خاموشی و قطع فعالیت سیستم محور به مدت پنج ساعت به چرخش خود ادامه می دهد که دلیلی بر پایین بودن ضریب اصطکاک و عملکرد فوق العاده خوب یاتاقان پاشنه ای می باشد.

محاسبات طراحی عبارتند از : محاسبه دبی روغن ، محاسبات مربوط به توزیع فشار در سطح فیلم و ظرفیت باری یاتاقان و اتلافات انرژی اصطکاکی.

1-2-بررسی جریان  روانکار از میان دو صفحه موازی

1-2-1-محاسبه دبی روانکار

در شکل الف محوری با چرخش در جهت ساعتگرد نشان داده شده است که توسط فیلمی از روانکار با ضخامت متغیر hبر روی یاتاقان جزئی که ثابت شده است حمل می شود. سرعت سطحی محور ثابت و برابر U است. با استفاده از فرض رینولدز ، یعنی چشمپوشی از انحناء ، سیستم مرجع  XYZراستگرد را بر روی یاتاقان ساکن قرار  می دهیم.

دانلود فایل کامل