درک یاتاقان‌های ژورنال
تعریف: یاتاقان ژورنال چیست؟
آ یاتاقان ژورنال (که به آن یاتاقان ساده، یاتاقان غلافی یا یاتاقان لایه سیال نیز گفته می‌شود) نوعی یاتاقان است که به جای عناصر غلتشی، از طریق یک لایه نازک روان‌کننده تحت فشار، از یک شفت چرخان پشتیبانی می‌کند. شفت چرخان ("ژورنال") توسط یک لایه روغن هیدرودینامیکی که توسط چرخش شفت ایجاد می‌شود و روغن را به داخل یک شکاف گوه‌ای شکل همگرا می‌کشد، از سطح یاتاقان ثابت جدا می‌شود. این گوه روغن تحت فشار، بار شفت را بدون تماس فلز با فلز تحمل می‌کند.
یاتاقان‌های ژورنال برای ماشین‌آلات دوار با سرعت بالا و بار زیاد مانند توربین‌ها، ژنراتورها و کمپرسورهای بزرگ اساسی هستند زیرا ظرفیت بار عالی، اصطکاک کم در سرعت‌های بالا و پایداری قابل توجهی را فراهم می‌کنند. میرایی که به کنترل کمک می‌کند لرزش و تثبیت کنید روتور سیستم‌ها.
اصل کار: روانکاری هیدرودینامیکی
چگونگی تشکیل لایه روغن
یاتاقان ژورنال بر اساس اصل روانکاری هیدرودینامیکی عمل می‌کند:
- تماس اولیه: در حالت سکون، شفت تحت نیروی جاذبه روی سطح یاتاقان قرار می‌گیرد.
- چرخش شروع می‌شود: با شروع چرخش شفت، روغن با چسبندگی به داخل شکاف کشیده می‌شود.
- تشکیل گوه: هندسه همگرا بین شفت و یاتاقان، فضایی گوه‌ای شکل ایجاد می‌کند.
- تولید فشار: روغن کشیده شده به گوه همگرا، فشار هیدرودینامیکی ایجاد می‌کند
- بلند شدن از زمین: نیروی فشاری از وزن شفت بیشتر شده و آن را روی لایه کامل روغن بلند می‌کند
- حالت پایدار: شفت روی لایه روغن تحت فشار و بدون تماس با فلز شناور است
ضخامت لایه روغن
- ضخامت معمول: ۱۰-۱۰۰ میکرومتر (۰.۰۰۰۴-۰.۰۰۴ اینچ)
- بسیار نازک اما به اندازه کافی برای جلوگیری از تماس
- ضخامت در اطراف محیط متغیر است (حداقل در نقطه نزدیکترین رویکرد)
- وابسته به سرعت، بار، ویسکوزیته روغن و لقی یاتاقان
انواع یاتاقان‌های ژورنال
۱. استوانه‌ای ساده (دفترچه کامل)
- ساده‌ترین طراحی: سوراخ استوانه‌ای با شیار تأمین روغن
- زاویه پوشش ۳۶۰ درجه
- ظرفیت بار خوب اما می‌تواند در سرعت‌های بالا مستعد ناپایداری باشد
- رایج در موتورها، پمپ‌ها، تجهیزات صنعتی عمومی
۲. یاتاقان‌های قوسی جزئی
- سطح یاتاقان فقط بخشی از محیط را پوشش می‌دهد (120-180 درجه)
- وزن سبک‌تر، جریان روغن کمتر مورد نیاز
- سفتی کمتر نسبت به ژورنال کامل
- در کاربردهای سبک وزن استفاده می‌شود
۳. یاتاقان‌های پد کج‌شونده
- سطح یاتاقان به چندین پد مستقل تقسیم شده است که می چرخند
- هر پد گوه هیدرودینامیکی مخصوص به خود را ایجاد می‌کند
- ذاتاً در برابر چرخش/شلاقی روغن پایدار است
- استاندارد صنعتی برای توربوماشین‌های پرسرعت
- گران‌تر اما با ویژگی‌های دینامیکی برتر
۴. یاتاقان‌های سد فشاری و جبرانی
- یاتاقان‌های استوانه‌ای اصلاح‌شده با ویژگی‌های هندسی برای افزایش پایداری
- شیارها، سدها یا حفره‌های انحرافی، میرایی مؤثر را افزایش می‌دهند.
- مصالحه بین پد استوانه‌ای ساده و پد کج‌شونده
ویژگی‌های دینامیکی
سفتی
سختی یاتاقان ژورنال پیچیده و وابسته به سرعت است:
- سرعت پایین: سختی کم، موقعیت شفت با بار به طور قابل توجهی تغییر می‌کند
- سرعت بالا: سختی بالاتر ناشی از فشار هیدرودینامیکی توسعه‌یافته‌تر
- تغییر جهت: سختی در جهت افقی در مقابل عمودی متفاوت است
- سختی کوپل متقاطع: انحراف در یک جهت، نیرو را در جهت عمود ایجاد می‌کند
میرایی
یاتاقان‌های ژورنال میرایی قابل توجهی ارائه می‌دهند:
- انرژی تلف شده از طریق برش ویسکوز لایه روغن
- میرایی با سرعت و ویسکوزیته روغن افزایش می‌یابد
- برای محدود کردن ارتعاش در ... بحرانی است سرعت‌های بحرانی
- ضروری برای پیشگیری ناپایداری روتور
وابستگی به سرعت
تمام خواص یاتاقان ژورنال با سرعت چرخش تغییر می‌کند:
- سفتی با سرعت افزایش می‌یابد
- میرایی با سرعت افزایش می‌یابد
- فرکانس‌های طبیعی با سرعت بالا رفتن
- سرعت‌های بحرانی با افزایش سرعت، به سمت بالا حرکت کنید
مزایای یاتاقان‌های ژورنال
- ظرفیت بار بالا: می‌تواند روتورهای بسیار سنگین را پشتیبانی کند
- قابلیت سرعت بالا: مناسب برای سرعت‌های تا ۵۰۰۰۰+ دور در دقیقه
- اصطکاک کم در سرعت بالا: پس از تشکیل لایه هیدرودینامیکی، ضریب اصطکاک بسیار پایین است (0.001-0.003)
- میرایی عالی: کنترل ارتعاش در سرعت‌های بحرانی
- عملیات آرام: بدون سر و صدای عنصر نورد
- مقاومت در برابر ضربه: لایه روغن بارهای گذرا را جذب می‌کند
- عمر طولانی: عدم تماس با فلز به معنای حداقل سایش است (امکان دهه‌ها کارکرد)
- طراحی ساده: انواع پایه ساده و اقتصادی هستند
معایب و چالش‌ها
- اصطکاک شروع بالا: بدون لایه روغن در حالت سکون، نیاز به گشتاور جداکننده دارد
- سیستم روغن کاری مورد نیاز: باید روغن تمیز و خنک شده را به طور مداوم تأمین کند
- ریسک چرخش/شلاقی روغن: یاتاقان‌های استوانه‌ای ساده مستعد ناپایداری هستند
- واکنش کندتر: لایه روغن باعث افزایش انطباق می‌شود، در سرعت‌های پایین نسبت به یاتاقان‌های غلتشی سفتی کمتری دارد
- حساسیت دما: تغییرات عملکرد با دمای روغن (بر ویسکوزیته تأثیر می‌گذارد)
- حساسیت به آلودگی: ذرات می‌توانند به سطح یاتاقان آسیب بزنند یا مجاری روغن را مسدود کنند
- موقعیت محوری: هیچگونه قید محوری ذاتی ایجاد نمی‌کند (نیاز به یاتاقان محوری جداگانه دارد)
کاربردها
یاتاقان‌های ژورنال در موارد زیر استاندارد هستند:
- توربین‌های بخار و گاز: واحدهای تولید برق چند مگاواتی
- ژنراتورهای بزرگ: ژنراتورهای سنکرون در نیروگاه‌ها
- کمپرسورهای گریز از مرکز: کمپرسورهای صنعتی با سرعت بالا و بار زیاد
- موتورهای الکتریکی بزرگ: موتورهای > ۵۰۰ اسب بخار اغلب از یاتاقان‌های ژورنال استفاده می‌کنند.
- نیروی محرکه دریایی: یاتاقان‌های شفت پروانه کشتی
- ماشین‌های کاغذسازی: بلبرینگ‌های غلتکی بزرگ
- موتورهای احتراق داخلی: یاتاقان‌های اصلی و شاتون میل‌لنگ
ارتباط با دینامیک روتور
یاتاقان‌های ژورنال به طور بحرانی بر رفتار دینامیکی روتور تأثیر می‌گذارند:
- تعیین سرعت بحرانی: سختی و میرایی یاتاقان مستقیماً بر مکان‌ها و دامنه‌های سرعت بحرانی تأثیر می‌گذارند
- پایداری: نوع و طراحی یاتاقان، میزان حساسیت به ... را تعیین می‌کند. چرخش روغن and شلاق شفت
- نمودارهای کمپبل: نشان دهید که چگونه فرکانس‌های طبیعی با سرعت به دلیل تغییرات سختی یاتاقان تغییر می‌کنند.
- Balancing: ویژگی‌های یاتاقان تأثیر می‌گذارند ضرایب نفوذ و پاسخ تعادل
یاتاقان‌های ژورنال، فناوری پیشرفته و کاملی را نشان می‌دهند که برای ماشین‌آلات دوار با عملکرد بالا ضروری است. ترکیب منحصر به فرد آنها از ظرفیت بار، قابلیت سرعت و میرایی، آنها را در کاربردهای حیاتی، علیرغم پیچیدگی الزامات روانکاری و رفتار دینامیکی‌شان، غیرقابل جایگزین می‌کند.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 