Search for the most useful geometry of an acoustic journal bearing

Computer simulations of a number of journal bearing’s geometries utilising acoustic levitation were carried out. The choice of the best geometry depended on the ability of a deformed shape, created by piezo-electric elements, to facilitate squeeze film ultrasonic levitation, and also to create three evenly distributed diverging aerodynamic gaps. Deformations of analysed variants of the bearing’s shape were generated by numerical simulations utilising the finite element method. For the chosen shapes of geometry, prototype bearings were made and their usefulness verified experimentally. As a result, the bearing with the highest load carrying capacity was identified.

Przeprowadzono analizę użyteczności szeregu geometrii panwi łożyska poprzecznego wykorzystującego lewitację akustyczną. Wybór najlepszego z przeanalizowanych rozwiązań zależał od zdolności do uzyskiwania kształtu jego powierzchni czynnej sprzyjającego powstaniu ponaddźwiękowej lewitacji akustycznej (wykorzystującej efekt „wyciskania” filmu smarnego), a także umożliwiającego tworzenie zbieżnych równomiernie obwodowo rozmieszczonych szczelin smarnych, które były warunkiem powstawania filmu aerodynamicznego. Kształt części czynnej łożyska zależał od jej deformacji wywoływanej elementami piezoelektrycznymi. Spodziewane deformacje poszczególnych wariantów panwi otrzymywano na drodze symulacji numerycznych wykorzystujących metodę elementów skończonych. Dla wytypowanych geometrii wykonano prototypy łożysk, których przydatność zweryfikowano podczas badań doświadczalnych. Ostatecznie udało się uzyskać postacie panwi łożyskowej o bardzo dużej stabilności pracy, nawet w warunkach impulsowego obciążenia poprzecznego.