Skip to main content
SUPERVISOR
Saleh Akbarzadeh,Mohsen Esfahanian,Mohamadreza Salimpour
صالح اکبرزاده (استاد راهنما) محسن اصفهانیان (استاد مشاور) محمدرضا سلیم پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir Torabi
امیر ترابی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390

TITLE

Numerical and Experimental Analysis of Mixed Lubrication of a finite Length Cam and Follower including Thermal Effects and Running-in Process
Cam and Follower lubrication is one of the most challenging tribological problems. It is considered as a typical transient mixed lubrication problem. Most of the lubrication phenomena such as physical wedge effect, squeeze film, elastic deformation of contacting surfaces, sidal leakage, thermal effects and variation of lubricant properties with pressure and temperature play an important role in this problem. Moreover, in this research the surface roughness effects such as thermal generation due to asperity friction, surface roughness pattern and running-in process is also investigated besides the above mentioned factors. In this thesis, a tribometer is designed and manufactured to simulate the cam and flat follower movement and also measure the frictional and normal force applying on the contact area. This tribometer can also be used to investigate the wear and roughness variation during the time. The numerical simulation founding is validated by comparing to the experimental results of tribometer. Results of numerical simulation show the considerable effect of lubricant entrainment velocity, roughness and thermal consideration on the tribological parameters such as lubricant film thickness and frictional behavior. Increasing the entraining velocityas can be achieved by a roller follower instead of flat one is also investigated which shows a drasticaly improvement in film thickness and frictional force. Increasing the roughness height forms a thicker film thickness. But, when the roughnesses go higher the film thickness parameter decreases which declare a more severe lubrication condition and increasing in frictional force. Film temperature is increasing by viscous dissipation and asperity frictional heating which results ina lower viscosity of lubricant and decreasing in lubricant film thickness. The effects of surface roughness pattern is investigated by comparing longitudinal and transverse pattern which the longitudinal pattern shows the better performance. This study also investigates the surface roughness variation during running-in and its effect on the friction coefficient. The results show that the effect of running-in process cannot be neglected. Keywords: Cam and follower mechanism, Lubrication, Elastohydrodynamic, Mixed, Surface roughness, Tribometer
مسئله روان کاری پیرو و بادامک از جمله مسایل پر چالش علم ترایبولوژی است که در آن پیچیده ترین مکانیزم های روان کاری یا روان کاری الاستوهبدرودینامیک و مخلوط نقش دارند. اثراتی نظیر تغییرات گذرای پارامترها به همراه فشردگی لایه روان کار، تغییر شکل الاستیک سطوح، نشتی جانبی روان کار، تولید گرما به سبب اتلاف لزجت و تغییر خواص روان کار با فشار و دما به طور همزمان در این تماس وجود دارند. در این رساله تلاش شده است تا علاوه بر منظور کردن پارامترهای مختلف مؤثر در این مسئله، اثرات زبری سطح و ملاحظات جانبی آن نظیر تولید حرارت از اصطکاک زبری ها، اثر الگوی زبری و تغییرات پروفیل زبری سطح حین دوران گذار سایش با استفاده از مدل‌سازی عددی بررسی شود. همچنین در این تحقیق دستگاه ترایبومتری که حرکت مکانیزم پیرو و بادامک مسطح را شبیه سازی می کند، طراحی و ساخته شده است که قادر به اندازه گیری نیروی اصطکاک و نیروی عمودی است. این دستگاه به گونه ای طراحی شده که امکان بررسی سایش و زبری سطح در طول تماس پیرو و بادامک به سادگی میسر شود. نتایج بدست آمده از آزمون واقعی سطوح روی این دستگاه ترایبومتر برای اعتبار بخشی به نتایج مدل سازی عددی استفاده شده است. نتایج بدست آمده از اندازه گیری ضریب اصطکاک با یافته های حاصله از روش های عددی هم خوانی بسیار خوبی دارد و می تواند اطمینان بیشتری درباره دیگر یافته های مدل سازی که امکان اندازه گیری آنها نیست، ببخشد. نتایج شبیه سازی عددی روان کاری مکانیزم پیرو و بادامک از تأثیر قابل ملاحظه سرعت ورود روان کار، ارتفاع زبری و ملاحظات گرمایی روی پارامترهای ترایبولوژیکی مسئله مانند ضخامت لایه روان کار و اصطکاک حکایت دارد. با افزایش سرعت ورود روان کار به فضای تماس ضخامت بیشتری روان کار بین دو سطح شکل می گیرد و اصطکاک کاهش می یابد. این اثر با تحقیق مکانیزم پیرو غلتان که سرعت ورود روان کار بالاتری نسبت به نوع مسطح دارد بررسی شده است. از طرفی با افزایش زیری سطح اندازه ضخامت روان کار به خاطر بزرگتر شدن سهم زبری ها در تحمل بار کل نسبت به سطح صیقلی افزایش می یابد. ولی در واقع پارامتر ضخامت کاهش خواهد یافت که به معنای وخیم تر شدن شرایط روان کاری و افزایش اصطکاک است. اثرات گرمایی به خاطر اتلاف حرارت به صورت لزج و اصطکاک زبری ها نمایان می شوند. دمای لایه روان کار بالا می رود که باعث کاهش گرانروی آن و در نتیجه کاهش ضخامت لایه روان کار می گردد. اثر الگوی زبری سطح نیز با مقایسه دو الگوی زبری طولی و عرضی بررسی شد که بهبود شرایط روان کاری با الگوی طولی مشخص گردید. در این تحقیق از مدل سازی کوتاه شدن زبری ها بر اثر برخورد پلاستیک با یکدیگر در دوران گذار سایش مشخص شد که منظور نکردن این اتفاقات ممکن است انحرافی قابل ملاحظه در نتایج ضریب اصطکاک و ضخامت لایه روان کار ایجاد کند. کلمات کلیدی: مکانیزم پیرو و بادامک، روان کاری، الاستوهیدرودینامیک، مخلوط، زبری سطح، ترایبومتر

ارتقاء امنیت وب با وف بومی