Steady-State Analysis of Journal Bearings with Helical Grooves

The spiral groove on the sliding journal surface enables the contaminants and eventual wear debris removal from the contact zone and bearing clearance. In this way, the wear and seizure resistance of slide bearings operating in difficult conditions became greater. The presence of a groove on bearing’s surface affects the hydrodynamic performance of the bearing. The aim of the article is to study the load carrying capacity, oil flow rate, and maximum oil temperaturę and pressure of slide bearings with a spiral groove at different operational conditions. Simulations were realized with the adiabatic, three-dimensional model of the oil flow in the bearing clearance. The oil flow was determined with the Navier-Stokes, continuity, and energy equations. The finite volume method was applied for calculations in ANSYS Fluent software. As a result of the investigations, it has been stated that, with the sliding velocity increase, the load capacity also increased, but the load capacity of the grooved journal was smaller than that of plain bearings. The maximum oil temperature in the bearing clearance of grooved journal bearing was lower than that of smooth ones, and, with the sliding velocity increase, the maximum temperature also increased. The oil flow rate was greater for the grooved series than for the smooth seies at all examined velocities and clearances.

Spiralny rowek w powierzchni ślizgowej czopa umożliwia usuwanie zanieczyszczeń ze strefy tarcia, zwiększając odporność na zatarcie i zużycie łożysk pracujących w trudnych warunkach. Modyfikacja geometrii powierzchni ślizgowej wpływa na kształt filmu olejowego w szczelinie smarowej łożyska i tym samym na charakterystyki łożyska. Celem artykułu jest określenie nośności łożyska, wydatku oleju i temperatury występujących w łożysku ślizgowym z ukształtowanym rowkiem na powierzchni czopa przy zróżnicowanych parametrach pracy. Badania symulacyjne zrealizowano w oparciu o adiabatyczny, przestrzenny model przepływu oleju w szczelinie smarowej. Przepływ oleju został opisany równaniami Naviera-Stokesa, ciągłości i energii. Do obliczeń zastosowano metodę objętości skończonych w programie ANSYS Fluent. W wyniku zrealizowanych badań stwierdzono, że wraz ze wzrostem prędkości poślizgu zwiększa się nośność łożysk w badanym zakresie zmienności, a nośność łożysk z rowkiem była mniejsza niż gładkich. Maksymalna temperatura oleju w szczelinie smarowej łożysk z rowkiem była niższa niż w przypadku łożysk gładkich i wraz ze zwiększeniem prędkości poślizgu maksymalna temperatura oleju również rosła. Łożyska ślizgowe z rowkiem charakteryzowały się większym wydatkiem oleju niż łożyska gładkie w całym zakresie prędkości poślizgu i przy wszystkich badanych luzach łożyskowych.