Active Shape Control of the Lubricant Film Geometry in Adaptive Air Foil Bearings

 
 
Technische Uni Braunschweig NFL (Verlag)
  • 1. Auflage
  • |
  • erschienen in 2020
 
  • Buch
  • |
  • Softcover
  • |
  • 144 Seiten
978-3-947623-28-0 (ISBN)
 
Die aktive Anpassung der geometrischen Eigenschaften unter Berücksichtigung unterschiedlicher Betriebsbedingungen
optimiert die Gesamtleistung vieler Systeme. Die Formkontrolle mit intelligenten Materialien ist ein bekannter Ansatz in verschiedenen Luft- und Raumfahrtanwendungen, insbesondere dort, wo Wechselwirkungen zwischen Fluid und Feststoff auftreten. In dieser Studie wird die Formmorphing als ein effizienter Ansatz für Luftfolienlager mit der Fähigkeit betrachtet, das Schmierstoffprofil durch Formen der Lagerschalen aktiv anzupassen. Im Hinblick auf die Auslegungsanforderungen an ölfreie Lager werden in der Literatur verschiedene Lösungen ausführlich diskutiert. Während einige von ihnen für bestimmte Kriterien als unzureichend eingestuft werden, verbessern andere nicht nur die Leistung für bestimmte Betriebsbedingungen, sondern wirken sich aufgrund widersprüchlicher Konstruktionsziele auch in anderen Betriebszuständen negativ aus. Die geometrische Profilierung des runden Lagergehäuses erzeugt einen hydrodynamischen Vorspanneffekt im Schmierfilm. Dieser Ansatz ist eine der am häufigsten untersuchten
Methoden zur Verbesserung der Lagerstabilität, der negative Einflüsse auf die Tragfähigkeit und damit
eine erhöhte Abhebedrehzahl folgen. Darüber hinaus hat die gleichmäßige Reduzierung oder Erhöhung
des Radialspiels der Lager eigene Auswirkungen auf die statischen und rotordynamischen Eigenschaften
der Luftfolienlager. Solche Beobachtungen führen zur Darstellung verschiedener Lösungen für die aktive
Lagerkonturverstellung, die von unterschiedlichen Profilen des Schmierfilms profitieren. In allen Fällen, in
denen die geometrische Form in jedem Betriebszustand aktiv angepasst werden soll, ist der strukturellen
Konformität, d.h. der Harmonisierung der Steifigkeit des Systems im Hinblick auf die Anforderungen an die
Formkontrolle, besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Dementsprechend liegt der Schwerpunkt dieser
Studie auf der Entwicklung einer adaptiven Schnittstelle für Luftfolienlager, bei der die negativen Auswirkungen
der Einführung neuer Freiheitsgrade in das System vor der eigentlichen Anwendung untersucht werden
müssen.
 
The active adaptation of the geometric properties under consideration of different operating conditions
optimizes the overall performance of many systems. Shape control with intelligent materials is a wellknown
approach in various aerospace applications, especially where fluid-solid interactions occur. In this
study, shape morphing is considered as an efficient approach for air foil bearings with the ability to actively
adjust the lubricant profile by forming the bearing shells. With regard to the designing demands for oilfree
bearings, various solutions are widely discussed in the literature. While some of them are reported
to be insufficient for any particular criteria, others do not only improve performance for certain operating
conditions but also have a negative effect during other running states due to conflicting design goals. The
replacement of the circular bearing housing by a lobed housing generates a hydrodynamic preload effect
in the lubricating film. This approach is one of the most frequently investigated methods for improving
the bearing stability, which is followed by negative influences on the load capacity and thus an increased
lift-off speed. In addition, the uniform reduction or increase of the radial clearance of the bearings has its
own effects on the static and rotordynamic properties of the air foil bearings. Such observations lead to the
presentation of different solutions for active bearing contour adjustment, which benefit from different profiles
of the lubricant film. In all cases in which the geometric shape is to be actively adapted in each operating
state, particular attention must be paid to structural conformity, i.e. the harmonization of the stiffness of the
system in relation to the requirements for shape control. In line with this, the focus of this study is on the
development of an adaptive interface for air foil bearings in which the negative effects of introducing new
degrees of freedom into the system must be investigated prior to the actual application.
  • Dissertationsschrift
  • |
  • 2020
  • |
  • Technische Universität Braunschweig
  • Englisch
  • Braunschweig
  • |
  • Deutschland
  • Für Beruf und Forschung
  • Neue Ausgabe
  • Klappenbroschur
  • Höhe: 20.9 cm
  • |
  • Breite: 14.8 cm
978-3-947623-28-0 (9783947623280)

Versand in 10-20 Tagen

25,00 €
inkl. 5% MwSt.
in den Warenkorb