Eksperymentalna weryfikacja modelu utraty tarcia płynnego w hybrydowym łożysku wzdłużnym

One of the known solutions of thrust bearings for heavy machines is a hybrid slide axial bearing composed of a set of bearing pads supported on sets of compression springs. During operation of such a system, a series of failures have been observed. The failures were caused by inappropriate parameters of the supporting springs and the appearance of an adverse system of forces acting on the bearing pad. The paper presents the results of experiments in which pressure distribution in a bearing interspace of a model hydrostatic thrust bearing was measured. The research goal was to verify an earlier formulated quantitative model, describing the conditions at which the mentioned failure occurred. The results of the experiment confirm the legitimacy of the proposed model.Jednym ze stosowanych rozwiązań łożyskowania wzdłużnego ciężkich maszyn jest łożyskowanie w hybrydowym ślizgowym łożysku wzdłużnym, złożonym z segmentów wspartych na elementach sprężystych. W trakcie eksploatacji takiego układu zaobserwowano szereg awarii, polegających na niezamierzonym metalicznym kontakcie powierzchni ślizgowych. Awarie były spowodowane niewłaściwymi parametrami sprężyn wspierających segmenty i wystąpieniem niekorzystnego układu sił działających na segmenty łożyska. W pracy zaprezentowano wyniki badań stanowiskowych rozkładu ciśnienia w szczelinie smarnej modelu hydrostatycznego łożyska wzdłużnego. Badania służyły weryfikacji, sformułowanego wcześniej, modelu jakościowego opisującego warunki wystąpienia opisanej awarii. Wyniki badań potwierdzają słuszność zaproponowanego modelu

Wpływ zmienności wybranych parametrów na niezawodność łożyska wzdłużnego turbiny wodnej

Slide thrust bearings are composed of tilting pads. Some bearing pads are rested on sets of springs. Technical parameters of these springs are random variables. The scatter of their values may lead to bearing failure. This article presents a method for estimating the reliability of this type of bearing in a hydrostatic phase of operation, concerning the randomness of the spring parameters as well as some parameters of the oil film.Ślizgowe łożyska wzdłużne zbudowane są z wahliwie umocowanych segmentów. Jednym z rozwiązań jest posadowienie segmentów na zespołach sprężyn. Parametry techniczne sprężyn są zmiennymi losowymi. Zmienność ich wartości może prowadzić do awarii zespołu łożyskowego. W pracy przedstawiono metodę szacowania wskaźnika niezawodności łożyska w hydrostatycznej fazie pracy z uwzględnieniem losowości parametrów sprężyn, a także zmienności wybranych parametrów filmu olejowego

Analiza możliwości zastosowania wybranych cieczy magnetycznych we wzdłużnych łożyskach ślizgowych

Magnetic fluids are substances whose rheological properties can be actively influenced by treatment with a magnetic field. Two main types of magnetic fluids can be distinguished: ferromagnetic fluids, and magnetorheological fluids. Ferrofluids are mostly used in sealing engineering, whereas magnetorheological fluids are usually applied in controlled systems for the dissipation of mechanical energy, like brakes and dampers. The ability to control the rheological properties of magnetic fluids opens new horizons for development in machine design, among others in the areas of bearing engineering. The paper presents a comparative analysis of the rheological characteristics of selected magnetic fluids with a focus on the possible areas of the application of these substances in bearing engineering.Ciecze magnetyczne są to substancje, których właściwości reologiczne mogą być aktywnie kształtowane poprzez oddziaływanie na nie polem magnetycznym. Można wyróżnić dwa podstawowe typy cieczy magnetycznych: ciecze ferromagnetyczne oraz magnetoreologiczne. Znane są przemysłowe aplikacje cieczy ferromagnetycznych, przede wszystkim w konstrukcji uszczelnień, natomiast ciecze magnetoreologiczne znalazły zastosowanie głównie w układach dyssypacji energii mechanicznej o sterowanych parametrach pracy. Perspektywa wykorzystania możliwości sterowania właściwościami reologicznymi cieczy magnetycznych otwiera nowe horyzonty dla opracowywania konstrukcji urządzeń, między innymi w obszarze konstrukcji łożysk. W pracy przedstawiono analizę porównawczą charakterystyk reologicznych wybranych cieczy magnetoreologicznych i ferromagnetycznych ze zwróceniem uwagi na możliwe obszary zastosowania tych cieczy w inżynierii łożyskowania

Wpływ modyfikacji powierzchni oporowej na parametry pracy wzdłużnego łożyska ślizgowego smarowanego cieczą magnetoreologiczną

Magnetic fluids belong to the class of controllable materials. The influence of magnetic fields on this type of substance results in a change in its internal structure and an almost immediate change in its rheological properties. The ability to control the rheological characteristics in a very wide range, in combination with the ease of generating and controlling the magnetic field, creates the possibility of using this type of substance in systems with controlled operating parameters. The use of magnetic fluids in bearings may allow the design of some types of bearings to be simplified and enable efficient, fast, and precise control of the system operation, with a much shorter response time and higher stiffness than is the case with conventional sliding friction bearings. The paper presents the results of experimental tests carried out on a laboratory stand designed for thrust bearings lubricated with magnetic fluids. The analyses carried out concerned the determination of how the pad surface modification of the slide bearing, lubricated with magnetorheological fluids, influences the system performance parameters.Ciecze magnetyczne należą do klasy materiałów sterowalnych. Oddziaływanie polem magnetycznym na tego typu substancje skutkuje zmianą ich struktury wewnętrznej i w efekcie niemal natychmiastową zmianą właściwości reologicznych. Możliwość zmiany ich charakterystyk reologicznych w bardzo szerokim zakresie, co w połączeniu z łatwością generowania i sterowania polem magnetycznym stwarza możliwości zastosowania tego typu substancji w układach o kontrolowanych parametrach pracy. Zastosowanie cieczy magnetycznych w układach łożyskowych, może pozwolić na uproszczenie konstrukcji niektórych typów łożysk, umożliwić efektywne, szybkie i precyzyjne sterowanie pracą układu przy znacznie krótszym czasie odpowiedzi i wyższej sztywności, niż ma to miejsce w konwencjonalnych rozwiązaniach ślizgowych węzłów tarcia. W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzonych na stanowisku laboratoryjnym przeznaczonym do badania wzdłużnych łożysk ślizgowych smarowanych cieczami magnetycznymi. Przeprowadzone analizy dotyczyły określenia wpływu modyfikacji powierzchni oporowej wzdłużnego łożyska ślizgowego, smarowanego cieczą magnetoreologiczną, na parametry pracy układu

Research rig for examination of pressure in hyrdodynamic oil film

W artykule został zaprezentowany projekt koncepcyjny stanowiska dydaktycznego do badania i wizualizacji rozkładu ciśnienia w filmie olejowym poprzecznego łożyska ślizgowego. Przedstawione stanowisko może zostać użyte w toku zajęć dydaktycznych z przedmiotów o tematyce związanej z konstrukcją maszyn. Praca zawiera propozycję rozwiązania konstrukcyjnego dla szczególnego przypadku, z wykorzystaniem asynchronicznego silnika elektrycznego z długim wałem, na którym mocowany jest zespół łożyska ślizgowego. Projekt dopuszcza jednak wiele metod modyfikacji konstrukcji, których przykłady podano w części podsumowującej. Zaproponowano również koncepcje dotyczące rozbudowy urządzenia w celu zwiększenia funkcjonalności stanowiska o możliwości dokonywania pomiarów dodatkowych wielkości fizycznych lub prezentacji szczególnych przypadków pracy łożysk ślizgowych.The paper presents a concept of a didactic research rig for investigation and visualization of pressure distribution in an oil film of a journal fluid friction slide bearing. The rig being presented may be used during classes on subjects associated machine design. The paper presents an idea of a specific design, using an asynchronic motor with a long shaft, on which the slide bearing assembly is fixed. The design is elastic and allows many modifications of the construction. The possible modifications are presented in the summary part of the paper. The paper also presents ideas for development of the design, either to enable measurements of additional physical values, or presentation of specific cases of slide bearings operation

Experimental apparatus for examination of magnetic fluid lubricated thurst bearing

W ostatnich latach obserwuje się rozwój konstrukcji ślizgowych łożysk poprzecznych i wzdłużnych z cieczami magnetycznymi. Istotą działania tego typu łożysk jest utrzymywanie płynnego środka smarnego w bardzo wąskiej szczelinie łożyska za pomocą oddziaływania pola magnetycznego; w takich układach ciecz magnetyczna spełnia jednocześnie funkcję smarowania i uszczelniania łożyska. W artykule przedstawiono opis stanowiska badawczego przeznaczonego do badania wzdłużnych łożysk ślizgowych smarowanych cieczami magnetycznymi. Przedstawiono opis budowy stanowiska oraz charakterystykę możliwości pomiarowych.In recent years, there has been development of the structure of thrust bearing with magnetic fluids . The essence of this type of bearing is to maintain a liquid lubricant in a very narrow gap with magnetic fluid by a magnetic field. Such systems can act as the bearing lubrication and sealing. This paper presents description of the experimental apparatus for examination magnetic fluid lubricated thrust bearing. Description of the construction and characteristics of the measuring possibilities ware presented

Wpływ wybranych parametrów konstrukcyjnych na szczelność i opory ruchu uszczelnień z cieczą magnetyczną

Magnetic fluid seals belong to the class of non-contact seals. They are used as protective seals for vacuum systems, high speed shafts, precision mechanics, and electromechanical devices. The proper functioning of the magnetic fluid seal is related to creating and maintaining the continuity of the fluid ring on the sealing stage. This is achieved by appropriately shaped magnetic field distribution in the region of the sealing stage. Consequently, one of the main issues with the construction of such seals is to determine the distribution of the magnetic field in this region. This paper presents the results of analytical calculations and numerical simulations, based on which the influence of selected geometric parameters on the critical pressure and motion resistance was determined.Uszczelnienia z cieczą magnetyczną należą do klasy uszczelnień bezstykowych znajdują zastosowanie m.in., jako uszczelnienia ochronne w układach pracujących w próżni, w uszczelnieniach wałów szybkoobrotowych, urządzeń mechaniki precyzyjnej oraz przemyśle elektromechanicznym. Zachowanie poprawnego funkcjonowania uszczelnienia z cieczą magnetyczną związane jest z koniecznością wytworzenia i utrzymania ciągłości płynnego pierścienia ferrocieczy. Realizowane jest to za pomocą odpowiednio ukształtowanego rozkładu pola magnetycznego w szczelinie roboczej uszczelnienia. W związku z tym jednym z głównych zagadnień związanych z konstrukcją tego rodzaju uszczelnień jest określenie rozkładu pola magnetycznego w rejonie występu uszczelniającego. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń analitycznych oraz symulacji numerycznych, na podstawie których określono wpływ wybranych parametrów konstrukcyjnych na kluczowe wielkości funkcjonalne uszczelnienia, tj. dopuszczalne ciśnienie oraz opory ruchu

Alternative lubrication medium for food industry

W pracy zaprezentowano wyniki badań nad alternatywnym środkiem smar-nym, jakim może być gliceryna. Badania prowadzono na klasycznej maszynie czterokulowej. Analiza wyników badań wstępnych pozwala stwierdzić, że rozważane może być zastosowanie gliceryny do smarowania węzłów tarcia. Przedstawiono wyniki badań w przypadku zastosowania wodnych roztworów gliceryny o różnych stężeniach oraz dla celów porównawczych przedstawiono wyniki badań wybranych smarów przemysłowych.The paper presents the results of research about alternative grease - glycerin. Tests were made on four-ball apparatus. Analysis of results confirms that glycerin can be used for lubrication in friction nodes. This work includes results of wear tests in case of using a few glycerin water solutions with different concentration and comparison with typical greases

Stanowisko do badania cieczy magnetycznych pracujących w trybie ściskania i ścinania

The application of magnetic fluids in machine design on an industrial scale has been a fact for over 20 years. In particular, magnetorheological fluids have been used in energy dissipation systems with controlled operating characteristics. The availability of these fluids, connected with the ease of modelling their rheological properties by magnetic fields, contributes to the search for areas of effective use for such substances. Determining the properties and characteristics of magnetic fluid behaviour is one of the key aspects of improving existing and developing new applications for this type of smart material. Some phenomena affecting the behaviour of magnetic fluids have not been fully explained, and a synthetic model to describe their behaviour has not yet been developed, so the research area of this type of substance is still an open chapter for materials science. The paper presents a description of the design of a test stand for examining the behaviour of magnetic fluids working in shear and compression (squeeze) flow modes. Test results are also shown, and attention is given to the problems encountered in developing measurement systems for determining the properties of fluids under magnetic field conditions.Zastosowanie cieczy magnetycznych w konstrukcji maszyn na skalę przemysłową jest faktem od ponad 20 lat. W szczególności ciecze magnetoreologiczne znalazły zastosowanie przede wszystkim w układach dyssypacji energii o sterowanych charakterystykach pracy. Dostępność cieczy oraz łatwość modelowania ich właściwości reologicznych (za pomocą pola magnetycznego) przyczynia się do tego, że ciągle poszukiwane są obszary efektywnego zastosowania tego typu substancji. Określenie właściwości oraz charakterystyk zachowania się cieczy magnetycznych jest jednym z kluczowych aspektów prowadzenia prac nad rozwojem istniejących i opracowywaniem nowych aplikacji tego typu cieczy. Dotychczas nie wyjaśniono w pełni wszystkich zjawisk mających wpływ na zachowanie się cieczy magnetycznych, jak również nie udało się opracować syntetycznego modelu pozwalającego opisać ich zachowania, z tego względu obszar badań tego typu substancji jest nadal otwartym rozdziałem dla nauk o materiałach. W pracy przedstawiono opis konstrukcji stanowiska do badania zachowania się cieczy magnetycznych pracujących w trybie ścinania i ściskania. Przedstawiono przykładowe wyniki badań oraz zwrócono uwagę na problemy występujące przy opracowywaniu układów pomiarowych do wyznaczania właściwości cieczy w warunkach oddziaływania pola magnetycznego

Wpływ wybranych czynników na siłę osiową oraz moment tarcia we wzdłużnym łożysku ślizgowym smarowanym cieczą magnetoreologiczną

Magnetic fluids belong to the class of materials in which rheological properties can be controlled by magnetic fields. Magnetic fluids are suspensions of ferromagnetic particles in a carrier fluid, and the magnetic field can change their internal structure. This phenomenon is fully reversible, almost instantaneously. Of the two basic types of magnetic fluids, i.e. ferrofluids and magnetorheological fluids in the field of applications in systems with controlled operating parameters, magnetorheological fluids have mainly been applied. They are characterized by the ability to change their rheological characteristics in a wider range compared with ferrofluids. This paper is focused on presenting the results of experimental studies conducted on a laboratory stand designed to study thrust bearings lubricated by magnetic fluids. The influence of selected factors is analysed using the values of axial force and friction torque in the friction zone lubricated by magnetorheological fluids. Factors, such as the type of magnetic fluid, the rotational speed of the bearing, the height of the working gap, and the value of magnetic induction, are taken into account.Ciecze magnetyczne należą do klasy materiałów sterowalnych. Fizykalnie stanowią one zawiesinę cząstek o właściwościach ferromagnetycznych w cieczy nośnej. Oddziaływanie polem magnetycznym na tego typu substancje skutkuje zmianą ich struktury wewnętrznej, a w efekcie makroskopowym w pełni odwracalną, niemal natychmiastową zmianą właściwości reologicznych. Spośród dwóch podstawowych typów cieczy magnetycznych, tj. cieczy ferromagnetycznych i magnetoreologicznych, w obszarze zastosowań w układach o sterowanych parametrach pracy znalazły zastosowanie przede wszystkim ciecze magnetoreologiczne. Charakteryzuje je możliwość zmiany ich charakterystyk reologicznych w bardzo szerokim zakresie, co w połączeniu z łatwością generowania i sterowania polem magnetycznym stwarza znaczne możliwości zastosowania tego typu substancji w układach o kontrolowanych parametrach pracy. W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzonych na stanowisku laboratoryjnym przeznaczonym do badania wzdłużnych łożysk ślizgowych smarowanych cieczami magnetycznymi. Analizie poddano wpływ wybranych czynników na wartość siły osiowej oraz momentu oporu ślizgowego węzła tarcia smarowanego cieczą magnetoreologiczną. Wzięto po uwagę wpływ takich czynników jak rodzaj cieczy magnetycznej, prędkość obrotowa łożyska, wysokość szczeliny roboczej i wartość indukcji pola magnetycznego