Επίδραση κατασκευαστικών λαθών μορφής στην απόδοση αυτορυθμιζόμενων ωστικών εδράνων - Ζούπας, Λουκάς (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής Μηχανολογίας, 2017)
Η τριβή είναι ο κύριος λόγος που τα μηχανολογικά συστήματα παρουσιάζουν απώλειες ενέργειας. Τέτοια συστήματα υπάρχουν στα πλοία, τόσο στην κύρια μηχανή (έδρανα, ελατήρια εμβόλων, κ.λπ.), όσο και σε ολόκληρο το αξονικό σύστημα με το οποίο συνδέεται η κύρια μηχανή. Για να ελαττωθούν αυτές οι απώλειες, καθώς και η συνεπαγόμενη φθορά των εμπλεκόμενων εξαρτημάτων, συνήθως χρησιμοποιούνται λιπαντικά μέσα μεταξύ των αλληλεπιδρουσών επιφανειών (π.χ στα ακτινικά έδρανα του πλοίου, στο ωστικό έδρανο του πλοίου, κ.α). Η παρούσα εργασία, μελετά τις απώλειες τριβής σε ωστικά έδρανα. Ωστικά έδρανα χρησιμοποιούνται κατά κόρον στα πλοία όπου κύριος στόχος τους είναι η μετάδοση των μεγάλων αξονικών δυνάμεων που δημιουργούνται από την έλικα του πλοίου προς τη γάστρα αυτού. Τα ωστικά έδρανα αποτελούνται από δύο βασικά μέρη, το είναι σταθερό (στάτορας) ενώ το άλλο περιστρέφεται (ρότορας). Αξιοποιώντας τις υδροδυναμικές πιέσεις που αναπτύσσονται στο φιλμ του λαδιού μεταξύ του ρότορα και του στάτορα καταφέρνουμε και απομακρύνουμε τα δυο μέρη, ώστε να μην υπάρχει επαφή μετάλλου με μέταλλο κατά τη λειτουργία. Η χρήση των ωστικών εδράνων δεν περιορίζεται μόνο στα ναυτικά συστήματα πρόωσης, αλλά είναι διαδεδομένη και σε περιστρεφόμενες μηχανές όπως αντλίες, συμπιεστές, κ.α. Στόχος την παρούσας εργασίας είναι η μελέτη και η μοντελοποίηση των κατασκευαστικών σφαλμάτων της επιφάνειας του στάτορα αυτορρυθμιζόμενων ωστικών εδράνων, καθώς και η ποσοτικοποίηση της επίδρασής τους στις παραμέτρους λειτουργίας των εδράνων. Για το λόγο αυτό δημιουργήθηκε ένα τρισδιάστατο γεωμετρικό μοντέλο ενός πέλματος αυτορρυθμιζόμενου ωστικού εδράνου, συμπεριλαμβάνοντας τα σχετικά τμήματα του λιπαντικού ελαίου και του ρότορα. Στο συγκεκριμένο μοντέλο θεωρήθηκε ότι το πέλμα είναι παραμορφωμένο λόγω ελαστικών και θερμικών φορτίσεων. Η παραμόρφωση προσομοιάστηκε ως μία παραβολή (και προς τις δυο διευθύνσεις: ακτινική και περιφερειακή) με κέντρο το σημείο στήριξης του εδράνου. Η μοντελοποίηση των κατασκευαστικών σφαλμάτων στην επιφάνεια του πέλματος έγινε με χρήση ημιτονοειδών συναρτήσεων με διαφορετικό αριθμό ημικυμάτων. Το δημιουργηθέν μοντέλο επιλύθηκε με χρήση κώδικα Υπολογιστικής Ρευστομηχανικής (CFD) για τον υπολογισμό των τριβολογικών παραμέτρων λειτουργίας. Στη συνέχεια, με χρήση ενός προγραμματιστικού εργαλείου, μας δόθηκε η δυνατότητα εύρεσης της θέσης ισορροπίας του πέλματος για δεδομένο ωστικό φορτίο (εξισορρόπηση ώσης και μηδενισμός των ροπών ως προς το σημείο στήριξης). Τέλος, για την εξαγωγή συμπερασμάτων έγινε καταγραφή και ανάλυση σημαντικών παραμέτρων λειτουργίας όπως το ελάχιστο πάχος του λιπαντικού φιλμ, η ροπή τριβής και οι μέγιστες τιμές της πίεσης και της θερμοκρασίας του λιπαντικού. Οι περιπτώσεις κατασκευαστικών σφαλμάτων που εξετάστηκαν αφορούν σε επιφάνειες πέλματος με κοίλη, κυρτή ή κυματοειδή μορφή. Εξετάστηκε η επίδραση των κατασκευαστικών σφαλμάτων για δύο διαφορετικά ωστικά φορτία καθώς και για διαφορετικά πλάτη των κατασκευαστικών σφαλμάτων μεταξύ 0 και 20 μm.