Influences of operational conditions and geometric parameters on the stiffness of aerostatic journal bearings

Chen, Y.S.; Chiu, C. C.; Cheng, Y.D.

doi:10.1016/j.precisioneng.2010.04.001

Cited by 67 publications

(47 citation statements)

References 12 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The template used for the theory-based numerical analysis of hybrid journal bearings is the same CFD experiment template just described except that the additional mass addition term is tacked onto the Reynolds equations creating [6], are the only theory-based numerical works found that present the pressure distribution mapping and development of the hydrostatic pressure wave form or examine the radial displacement versus radial load capacity for the hydrostatic bearing. Both of these papers use 2 rows of 8 feedholes for external pressurization.…”

Section: The Cross Roadsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Characterization and Measurement of Hybrid Gas Journal Bearings

Lawrence

Kemple

Fant

2013

Volume 1A, Symposia: Advances in Fluids Engineering Education; Advances in Numerical Modeling for Turbomachinery Flow Optimizat

View full text Add to dashboard Cite

This paper concentrates on the study of hybrid gas journal bearings (bearings with externally pressurized mass addition). It differs from most work in that it goes back to “basics” to explore the hydrodynamic phenomena in the bearing gap. This work compares geometrically identical bearings with 2 configurations of external pressurization, porous liners where mass-addition compensation is varied by varying the liner’s permeability, and bushings with 2 rows of 6 feedholes where the mass-addition compensation is varied by the feedhole diameter. Experimentally, prototype bearings with mass-addition compensation that spans 2 orders of magnitude with differing clearances are built and their aerostatic properties and mass addition characteristics are tested. A dimensionless time and mass compensation constant are suggested that are thought to be more ontologically meaningful for presenting extendible results. The findings indicate that the defined maximum achievable static bearing efficiency, over 2 orders of magnitude of mass addition compensation, is almost entirely determined by the bearing geometry and external pressurization configuration so long as the clearance is tuned to the mass compensation (larger mass compensation requires larger clearance). A “near surface effect” is discovered in feedhole bearings leading to a region of negative stiffness. This is analyzed by dissecting the pressure waves in the bearing gap and is attributed to the pressure plume emanating from the feedholes nearest the minimum bearing gap height.

show abstract

Section: The Cross Roadsmentioning

confidence: 99%

“…In any event, additional literature searching has uncovered 2 recent papers [5] [6] that present the pressure waves in the bearing gap of gas journal bearings externally pressurized by 2 rows of 8 feedholes. These distributions are very similar in appearance to those in this thesis for 2 rows of 6 feedholes.…”

Section: Summary Conclusionmentioning

confidence: 99%

Characterization and Measurement of Hybrid Gas Journal Bearings

Lawrence

Kemple

Fant

2013

Volume 1A, Symposia: Advances in Fluids Engineering Education; Advances in Numerical Modeling for Turbomachinery Flow Optimizat

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Chen ve diğ. [11], basınçlı hava yataklarının yüksek hızlı matkap uygulamasındaki kullanımları için bir araştırma yapmışlardır.Basınçlı hava yataklarının geometrik parametrelerinin ve sistemin çalışma parametrelerinin yük taşıma kapasitesine ve yatak katılığına olan etkilerini incelemek için benzetimler yapmışlardır. Bu benzetimlerde farklı yatak boy-çap oranına ve farklı besleme deliği geometrilere sahip basınç hava yatakları ile oluşturulmuş yüksek hızlı matkap sistemini farklı besleme basınçları için yatak yük taşıma kapasitelerini ve yatak katılıklarını hesaplamışlardır.…”

Section: Introductionunclassified

“…Yaptıkları çalışmada, radyal boşluk fonksiyonunu, istatistiksel olasılık fonksiyonu ile tanımladıkları yüzey pürüzlülüğü ile birlikte ifade etmişler ve farklı yüzey pürüzlülük değerleri için yatağın yük taşıma kapasitesini hesaplamışlardır. Basınçlı hava yataklarının tasarım parametreleri olan radyal boşluk, yatak boy-çap oranı (L/D), besleme deliği geometrisi ve çalışma şartlarının basınçlı hava yataklarının performansına etkilerinin araştırılması ile ilgili çalışmalarda yatak ve rotor yüzeylerinin pürüzsüz olduğu kabul edilmiştir [6]- [11]. Bunun yanı sıra yüzey pürüzlülüğünün etkisi hem aerodinamik hem de eksenel tip hava yatakları için incelenmiştir [12]- [19].…”

Section: Introductionunclassified

Effect of surface roughness of a radial aerostatic bearing on the load carrying capacity of a rotor-bearing system

Dal¹,

Karaçay²

2017

Pamukkale J Eng Sci

View full text Add to dashboard Cite

GirişBasınçlı hava yatakları ile desteklenmiş yatak-rotor sistemlerinde, yatak ve rotor yüzeyleri arasındaki ince yağlayıcı film, yatak üzerine yerleştirilen besleme delikleri üzerinden iletilen basınçlı hava sayesinde oluşturulur. Yatak ve rotor yüzeyleri arasındaki ince hava filmi rotoru destekleyerek iki yüzeyin temassız çalışmasını sağlar. Basınçlı hava yatakları ile desteklenmiş yatak-rotor sistemlerinde, havanın viskozitesinin sıvı yağlayıcılara göre düşük olması nedeniyle yatak ve rotor yüzeyleri arasındaki sürtünme kayıpları da düşük olmaktadır. Dolayısıyla, basınçlı hava yatakları yüksek hızlarda dönen rotorların yataklanması için üstünlük sağlayabilmektedir. Bunun yanı sıra, birçok uygulamada sıklıkla kullanılan rulmanlarla kıyaslandığında yatak ve rotor yüzeylerinin temas etmeden çalışması, yatakrotor sistemi elemanlarının ömrünü de uzatmakta ve bakım maliyetlerini de düşürmektedir.Basınçlı radyal hava yatakları ile desteklenmiş yatak-rotor sistemlerinde, yatak ve rotor yüzeyleri arasındaki ince yağlayıcı film rotoru taşımaktadır. Yüzeyler arasındaki ince hava filminin hareketi, yatak-rotor sisteminin geometrik parametrelerine ve çalışma şartlarına bağlı olarak ifade edilen Reynold's denklemi ile modellenmektedir Dolayısıyla basınçlı hava yatağının geometrik parametreleri olan radyal boşluk (c), yatak boy/çap oranı (L/D), yatak üzerindeki besleme deliği sayısı ve bu besleme deliklerinin geometrisi ve çalışma parametreleri olan besleme basıncı ve rotorun açısal hızı yüzeyler arasındaki akışı etkilemektedir [1]. Bunların yanı sıra, yatak ve/veya rotor yüzeylerinin pürüzlülüğü de yatak ve rotor arasındaki radyal boşluğu değiştirdiği için, yatak ve rotor yüzeyleri arasındaki akışı etkilemektedir. Yatak ve rotor yüzeyleri arasındaki havanın hareketini etkileyen her bir parametre de yatak-rotor sisteminin dinamiğini doğrudan etkilemektedir[1]- [5]. Literatürde, bu geometrik parametrelerden radyal boşluk miktarı, yatak boy-çap oranı, besleme deliği geometrisinin yatak-rotor sisteminin dinamiğine olan etkilerinin araştırılması üzerine çalışmalar bulunmaktadır. Bu çalışmalarda, yatak ve rotor arasındaki radyal boşluk miktarının, yatak boy-çap oranının (L/D), çalışma koşullarının ve besleme deliği geometrisinin yatakrotor sistemi dinamiğine etkileri detaylı olarak araştırılmıştır. Majumdar [6], sıralı dizilmiş besleme deliklerine sahip bir basınçlı hava yatağının teorik olarak analiz etmiştir. Çalışmasında basınçlı hava yataklarının tasarım parametreleri olarak adlandırdığı, yatak boy-çap oranı ve eksantriklik oranının yatak ve rotor yüzeyleri arasındaki ince hava filminin oluşturduğu basınç dağılımına ve yatağın yük taşıma kapasitesine olan etkisini incelemiştir. Yaptığı çalışmada yatak ve rotor yüzeyleri arasındaki havanın akışını eksenel ve çevresel akış olarak iki parçada inceleyerek, pertürbasyon metodu ile basınç dağılımlarını elde etmiştir. Han ve diğ. [7], 10 μm radyal boşluğa sahip bir basınçlı hava yatağının boy-çap oranı ve besleme parametrelerinin (besleme deliği geometrisi,

show abstract

“…With the advent of computerized methods, distributed parameters (DP) models made it possible to simulate the pressure distribution under the bearings more realistically, in particular for complex geometries. Finite difference methods [8][9][10][11][12] and finite element methods [13][14][15][16][17] have been shown to be capable of calculating bearings of any geometry. A multiphysics finite element model can also be used to consider the interaction between the air flow dynamics and the bearing's structural flexibility, as for example in [18].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Lumped parameters models of rectangular pneumatic pads: Static analysis

Colombo

Raparelli

Trivella

et al. 2015

Precision Engineering

View full text Add to dashboard Cite

a b s t r a c t A lumped parameters model of a rectangular pneumatic pad is developed and static analysis is performed. The model can be implemented more quickly than a distributed parameters model and is equally accurate. The influence of geometric parameters is discussed to help the reader in the design of pneumatic pads. Analysis is carried out in dimensionless form to obtain results of general validity.

show abstract

Influences of operational conditions and geometric parameters on the stiffness of aerostatic journal bearings

Cited by 67 publications

References 12 publications

Characterization and Measurement of Hybrid Gas Journal Bearings

Characterization and Measurement of Hybrid Gas Journal Bearings

Effect of surface roughness of a radial aerostatic bearing on the load carrying capacity of a rotor-bearing system

Lumped parameters models of rectangular pneumatic pads: Static analysis

Contact Info

Product

Resources

About