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Diseño de un cojinete con estrías en espiga para su aplicación en un compresor de aire accionado eléctricamente

Autores: Schlums, Henning; Hühne, Christian; Sinapius, Michael

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Diseño de un cojinete con estrías en espiga para su aplicación en un compresor de aire accionado eléctricamente


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Turbocompresor
Sistemas de celdas de combustible
Rodamientos en espiga
Aplicaciones de alta velocidad
Características de los rodamientos
Velocidad umbral de estabilidad

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 16

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se investigó un compresor turbo para garantizar la fiabilidad operativa de la carga de sistemas de pilas de combustible. Este estudio investigó rodamientos de espina de pescado lubricados por aire para soportar el eje rotatorio de alta velocidad. Para un funcionamiento fiable del sistema de rodamientos del rotor, la operación estable en todo el rango de velocidades (hasta 120 krpm), así como una baja velocidad de despegue, son cuestiones importantes. Algunas publicaciones que contienen directrices para un diseño optimizado en términos de estabilidad y comportamiento de despegue datan de la década de 1970, con algunas suposiciones simplificadoras (como la teoría de ranura estrecha y el análisis de pequeña excentricidad). Muchas publicaciones han abordado los cálculos, así como la optimización de rodamientos con ranuras en espina de pescado; sin embargo, las directrices generales de diseño aún faltan según la opinión de los autores. Aunque las investigaciones relacionadas con los rodamientos para el soporte de un rotor ligero para un compresor especial de una unidad de pila de combustible, este estudio también podría indicar diseños de rodamientos favorables para otras aplicaciones de alta velocidad. Aquí, se resolvió la ecuación de Reynolds compresible en todo el dominio de solución utilizando un esquema de diferencias finitas conservador, y se determinaron las características correspondientes del rodamiento. En un análisis de perturbación, se calcularon los coeficientes dinámicos linealizados del rodamiento en espina de pescado. Para comparar la idoneidad y el rendimiento de los diversos diseños de rodamientos con ranuras en espina de pescado, especialmente a alta velocidad, se utilizó el modelo simple de un rotor Jeffcott en vuelo con dos rodamientos de muñón (HGJB) idénticos con ranuras en espina de pescado. Se variaron los parámetros geométricos de los HGJB y se evaluaron sus efectos en las características del rodamiento y la estabilidad. Las recomendaciones sobre parámetros geométricos favorables del rodamiento para una velocidad umbral de estabilidad suficientemente alta y una velocidad de despegue razonablemente baja fueron el resultado del estudio de parámetros.

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