The role of lubricant feeding conditions on the performance improvement and friction reduction of journal bearings

Abstract

The performance of hydrodynamic journal bearings is significantly affected by the conditions under which the lubricant is fed to the bearing. However, many conventional analyses are not prepared to suitably incorporate these parameters and their effect on bearing performance, due to the over-simplified way they treat them. A thermohydrodynamic analysis suitable for conveniently deal with lubricant feeding conditions is now presented. It couples the numerical solution of the generalized Reynolds equation, the energy equations within the lubricant film and the heat transfer within the bush body. Special attention has been given to the treatment of the phenomena taking place within the grooves and in their vicinity, as well as to the ruptured film region. The effect that lubricant feed pressure and temperature, groove length ratio, groove width ratio and groove number (single / twin) have on bearing performance has been analyzed for a broad range of conditions. The results were found to be in good agreement with experimental published results and the robustness of the model to suitably treat these phenomena has been confirmed. It was found that a careful tuning of the feeding conditions may indeed improve bearing performance.

Les performances des paliers lisses hydrodynamiques sont significativement affectées par les conditions dans lesquelles le lubrifiant est introduit dans le palier. Cependant, de nombreuses analyses classiques ne sont pas prêtes à intégrer convenablement ces paramètres et leurs effets sur les performances des paliers, en raison de la façon trop simplifiée avec laquelle ils les traitent. Une analyse thermohydrodynamique appropriée pour traiter convenablement les conditions d'alimentation de lubrifiant est maintenant présenté. Elle intègre la solution numérique simultanée des équations de Reynolds généralisée, de l'énergie dans le film lubrifiant et de la de chaleur dans le coussinet. Une attention particulière a été portée pour le traitement des phénomènes se produisant dans les rainures et dans leur voisinage, ainsi que dans la région de rupture du film. L'influence de la pression et de la température d'alimentation en lubrifiant, de la longueur et largeur de la rainure et du nombre de rainures (simple ou double) sur les performances du palier a été analysée pour un large éventail de conditions. Les résultats numériques obtenus sont en bon accord avec ceux issus de la littérature expérimentale et la robustesse du modèle à traiter convenablement ces phénomènes a pu être confirmée. Il a été constaté qu'un réglage minutieux des conditions d'alimentation peut effectivement améliorer les performances.