Ushbu tadqiqot tashqi tishli nasoslarda tishlining yon yuzasi bilan harakatlanuvchi yon vtulka orasida atigi bir necha mikrometr qalinlikdagi moy qatlamining dinamik qattiqlik va so‘ndirish xatti-harakatini uch o‘lchamli hisoblash suyuqliklar dinamikasi (CFD) usuli bilan o‘rganadi. Tadqiqot ayniqsa nasosning so‘rish tomoniga e’tibor qaratadi; chunki vtulkaning qiyaligi tufayli minimal aksial bo‘shliq aynan shu hududda hosil bo‘lishi va moy plyonkasi ish sharoitlaridagi o‘zgarishlarga yanada sezgir bo‘lishi qabul qilingan.

Tashqi tishli nasos ishlaganda tishlining aylanishi moy plyonkasida sirpanish (sliding/Couette) oqimini hosil qiladi. Shu bilan bir vaqtda suzuvchi vtulkaning tishliga tomon mikrometrik harakati bo‘shliqni toraytirib, siqish plyonkasi (squeeze-film) ta’sirini yuzaga keltiradi. Tadqiqot ushbu ikki mexanizm birgalikda hosil qiladigan gidrodinamik bosim prujina va so‘ndirgich kabi tutadimi hamda yuzaga qo‘shilgan mikrochuqurchalar bu xatti-harakatni qanday o‘zgartirishini tekshiradi.

Uch o‘lchamli CFD modeli bitta tish va unga mos keluvchi vtulka sektorini ifodalaydi. Tish ilashish hududidan so‘rish tomoniga qarab taxminan 90° siljiganda tish–vtulka bo‘shlig‘i taxminan 6 µm kamayadi. Simulyatsiyada ISO VG46 moyi ishlatilgan; 50 °C da zichlik 850 kg/m³ va dinamik qovushoqlik 0,039 Pa·s deb olingan.

Ikki xil sirt teksturasi taqqoslangan: tekstura zichligi pastroq bo‘lgan 3-qator mikrochuqurcha va tekstura maydoni kattaroq bo‘lgan 5-qator mikrochuqurcha tartibi. Natijalar bo‘shliq kichraygani sari moy tobora ko‘proq qamalib qolishini, gidrodinamik bosim ortishini hamda moy plyonkasining samarali qattiqligi va so‘ndirish xususiyati keskin kuchayishini ko‘rsatadi.

Biroq ko‘proq mikrochuqurcha avtomatik ravishda yaxshiroq dinamik ko‘rsatkich bermagan. 5-qatorli tekstura samarali o‘rtacha bo‘shliqni biroz kattalashtirgan, cho‘qqi gidrodinamik bosimni va yuk ko‘tarish qobiliyatini kamaytirgan; natijada qattiqlik va so‘ndirish qiymatlari 3-qatorli tuzilishga qaraganda umuman pastroq qolgan. Shu sababli tadqiqotchilar sirt teksturasini faqat ishqalanish yoki moylashni yaxshilaydigan darajada oshirishning o‘zi yetarli emasligini; aksial barqarorlikni ta’minlaydigan moy plyonkasi tayanchi ham saqlanishi kerakligini ta’kidlaydilar.

Tadqiqotning yana bir muhim natijasi shundaki, moy plyonkasi oddiy va doimiy koeffitsiyentli yopishqoq so‘ndirgich kabi tutmaydi. So‘ndirish bo‘shliq balandligi, siqish tezligi, nasos aylanish tezligi va ayniqsa siqish harakati tezlanayotgan yoki sekinlashayotganiga bog‘liq. Shu sababli manba so‘rish tomonidagi moy plyonkasini nochiziqli va tezlanishga bog‘liq so‘ndirgich deb ta’riflaydi.

2500 rpm sharoitida o‘rtacha siqish tezligi 0,9 mm/s va mikroharakat chastotasi 1000 Hz; 4500 rpm sharoitida esa 1,6 mm/s va 1800 Hz ishlatilgan. Har ikkala holatda ham qo‘llangan umumiy bo‘shliq o‘zgarishi 5,4 µm.

Topilmalar faqat CFD hisoblariga asoslangan. Plyonka darajasida bevosita tajribaviy tasdiqlash o‘tkazilmagan. Bundan tashqari, modelda bo‘shliq uzluksiz yopiladi va yuzalar bir-biridan ajralmagani uchun kavitatsiya yuzaga kelmaydi. Shu sababli olingan qattiqlik va so‘ndirish xaritalari faqat tadqiqotda ta’riflangan to‘liq-plyonkali, kavitatsiyasiz gidrodinamik ish rejimini ifodalaydi.

Turkiya nuqtayi nazaridan: Tadqiqot Turkiyadagi muayyan nasos ishlab chiqaruvchisi, gidravlik tizim yoki dala qo‘llanmasida bajarilmagan. Shunga qaramay, usul Turkiyada tashqi tishli nasos, gidravlik quvvat bloki va aniq moylanadigan mashina elementlarini ishlab chiqayotgan tadqiqot va dizayn guruhlari uchun muhim muhandislik yondashuvini taklif qiladi. Xususan, vtulka yuzasiga beriladigan mikro teksturani faqat statik ishqalanish nuqtayi nazaridan emas, balki moy plyonkasining aksial qattiqlik va so‘ndirish xarakteristikasi nuqtayi nazaridan ham baholash dizayn ishlarida o‘rganilishi mumkin. Ammo real nasos dizayniga ko‘chirish uchun ishlatilayotgan moyning haroratga bog‘liq xususiyatlari, haqiqiy vtulka deformatsiyasi, sirt tolerantliklari, kavitatsiya, bosim taqsimoti, yeyilish va nasos darajasidagi tajribaviy ko‘rsatkichlar alohida tasdiqlanishi kerak.

Tashqi tishli nasosda bir necha mikrometrlik bo‘shliq nega shunchalik muhim?

Tashqi tishli nasoslarda tishlilarning yon yuzalari bilan lateral vtulkalar orasida juda yupqa moy plyonkasi mavjud. Ushbu bo‘shliqning ikki qarama-qarshi vazifasi bor: aylanayotgan qismlarning metall-metall kontaktini oldini oladigan yetarli moylashni ta’minlash va shu bilan birga nasos ichidagi sizib chiqishni cheklash.

Bo‘shliq haddan tashqari kattalashganda moy plyonkasidagi gidrodinamik tayanch kamayishi mumkin. Juda kichrayganda esa yuzalar bir-biriga yaqinlashib, aralash moylash va sirt shikastlanishi xavfini oshirishi mumkin.

Shu sababli tadqiqot markazi faqat “bo‘shliq qancha?” degan savol emas. Muhimroq savol — bo‘shliq bir necha mikrometrga o‘zgarganda moy plyonkasi qo‘llaydigan kuch qanchalik o‘zgarishi va harakat davomida qanchalik so‘ndirish hosil qilishidir.

Nega so‘rish tomoni tanlandi?

Manba modeliga ko‘ra, suzuvchi vtulka nasos ichidagi gidrostatik kuchlar muvozanatsizligi va yuzalar orasidagi bosim farqlari hosil qilgan egilish momenti tufayli tishliga tomon harakat qiladi.

Vtulkaning qiyaligi natijasida minimal bo‘shliq so‘rish tomonida hosil bo‘ladi. Bu hudud ayni paytda past bosimli bo‘lgani uchun moy plyonkasi ish sharoitlaridagi o‘zgarishlarga yanada sezgir.

Tish ilashish hududidan so‘rish tomoniga qarab taxminan 90° harakat qilganda aksial bo‘shliq maksimal qiymat \(h_{max}\) dan minimal qiymat \(h_{min}\) ga kamayadi. Manbada ushbu o‘tish davomida bo‘shliq o‘zgarishi taxminan 6 µm deb berilgan.

Sirpanish va siqilish bir vaqtda sodir bo‘ladi

Tishlining aylanishi moy plyonkasining bir yuzasini ikkinchi yuzaga nisbatan harakatlantiradi. Bu Couette turidagi sirpanish oqimini yuzaga keltiradi.

Shu bilan bir vaqtda vtulka aksial yo‘nalishda tishliga yaqinlashganda moy qatlami siqiladi. Moyning toraygan hududdan chiqishga urinishi qo‘shimcha gidrodinamik bosim hosil qiladi. Bu ikkinchi mexanizm squeeze-film ta’siridir.

Umumiy dinamik tayanch ushbu ikki mexanizmning birikishidan kelib chiqadi:

• qattiqlik komponenti: bo‘shliq balandligi o‘zgarganda gidrodinamik kuch qanchalik o‘zgarishi,
• so‘ndirish komponenti: moyning siqish harakati tezligiga qarshi hosil qiladigan qarshiligi.

3B CFD modeli qanday qurilgan?

Hisoblash xarajatini cheklagan holda mikrometrik oqim tuzilishini yechish uchun butun nasos o‘rniga bitta tish va unga mos lateral vtulka hududi modellashtirilgan.

Hisoblash sohasi uch asosiy qismdan iborat:

• aylanuvchi tishli yuzasi,
• qo‘zg‘almas, biroq aksial chegaraviy harakat qo‘llanadigan teksturali yoki silliq vtulka yuzasi,
• ikki yuzalar orasidagi moy hajmi.

Modelda ishlatilgan moy ISO VG46:

Reynolds tenglamasi

Yupqa moy plyonkasida bosim hosil bo‘lishi Reynolds tenglamasi bilan ifodalanadi. Manbada berilgan umumiy uch o‘lchamli ko‘rinish:

\[ \frac{\partial}{\partial x} \left( \frac{\rho h^3}{12\mu} \frac{\partial p}{\partial x} \right) + \frac{\partial}{\partial y} \left( \frac{\rho h^3}{12\mu} \frac{\partial p}{\partial y} \right) = \frac{\partial}{\partial x} \left( \frac{\rho h u}{2} \right) + \frac{\partial}{\partial y} \left( \frac{\rho h v}{2} \right) + \rho\frac{\partial h}{\partial t} \]

ko‘rinishidadir.

So‘rish tomonida o‘rganilgan sharoitlarda zichlik o‘zgarishi %0,5 dan past bo‘lgani uchun moy siqilmaydigan deb qabul qilingan. Qattiq yuzalar farazi bilan tenglama:

\[ \frac{\partial}{\partial x} \left( \frac{h^3}{12\mu} \frac{\partial p}{\partial x} \right) + \frac{\partial}{\partial y} \left( \frac{h^3}{12\mu} \frac{\partial p}{\partial y} \right) = \frac{u}{2}\frac{\partial h}{\partial x} + \frac{v}{2}\frac{\partial h}{\partial y} + \frac{\partial h}{\partial t} \]

ko‘rinishiga keltiriladi.

Siqish tezligi:

\[ w=\frac{\partial h}{\partial t} \]

deb ta’riflangan.

Moy plyonkasi nega prujina kabi tutadi?

Gidrodinamik qattiqlik bo‘shliq balandligidagi kichik o‘zgarishga javoban moy plyonkasi kuchi qanchalik o‘zgarishini ko‘rsatadi:

\[ k(h)=\frac{\partial W}{\partial h} \]

Sonli hisobda ketma-ket kuch qiymatlaridan foydalanib:

\[ K(\bar{h})= \frac{W_{d1}(h_1)-W_{d2}(h_2)} {h_1-h_2} \]

munosabati qo‘llangan.

Qattiqlik hisobida bo‘shliq balandligi 0,5 µm qadamlar bilan o‘zgartirilgan va faqat tishlining sirpanish harakati hisobga olingan.

Moy plyonkasi nega so‘ndirgich kabi tutadi?

So‘ndirish koeffitsiyenti gidrodinamik kuchning yaqinlashish/siqish tezligiga sezgirligini ifodalaydi:

\[ D(h,v)=\frac{\partial W_d}{\partial v} \]

Sonli ravishda:

\[ D(\bar{h},\bar{v})= \frac{W_{d1}(h_1,v_1)-W_{d2}(h_1,v_2)} {v_1-v_2} \]

munosabati ishlatilgan.

Vtulkaning haqiqiy ish davomida bosim tebranishlari sababli bajarishi mumkin bo‘lgan mikroharakatni ifodalash uchun nominal yaqinlashish harakatiga garmonik buzilish qo‘shilgan:

\[ h(t)=h_0(t)-a\sin(\omega t) \]

Ikki ish sharoiti

O‘tkinchi tahlilda bo‘shliq taxminan 8,5 µm dan 3,1 µm gacha uzluksiz yopiladi. Tezlik tebranma bo‘lsa-da musbat qoladi, shu sababli vtulka hech bir bosqichda tishlidan uzoqlashmaydi.

Nega kavitatsiya yuzaga kelmadi?

Manba modelida siqish tezligi butun simulyatsiya davomida bir xil yo‘nalishda va yuzalar orasida ajralish fazasi mavjud emas. Bu sharoitlarda mahalliy bosim bug‘lanish bosimidan pastga tushmagani uchun kavitatsiya qo‘zg‘almagan.

Demak, ushbu tadqiqot kavitatsiyali nasos rejimini o‘rganmaydi. Natijalardagi qattiqlik va so‘ndirish koeffitsiyentlari to‘liq-plyonkali gidrodinamik rejimga tegishlidir.

So‘ndirish hisobida nega filtrlash qilindi?

Oniy so‘ndirish chekli ayirma bilan:

\[ D(t_i)\approx \frac{W_{i+1}-W_{i-1}} {v_{i+1}-v_{i-1}} \]

ko‘rinishida hisoblangan.

Siqish tezligidagi o‘zgarish nolga yaqinlashganda maxraj juda kichik bo‘lib, hisob sonli shovqinga o‘ta sezgir bo‘ladi. Shu sababli tadqiqotchilar:

• \(|a|<2\ \mathrm{m/s^2}\) bo‘lgan namunalarni chiqarib tashlagan,
• \(a>2\ \mathrm{m/s^2}\) qiymatlarini tezlanayotgan siqish,
• \(a<-2\ \mathrm{m/s^2}\) qiymatlarini sekinlashayotgan siqish

sifatida ikki alohida guruhga ajratgan.

Bundan tashqari, so‘ndirish xaritalari tayyorlanganda faqat musbat oniy so‘ndirish koeffitsiyentlari saqlangan. Ushbu ma’lumotlarni qayta ishlash qarori natijalarni talqin qilishda hisobga olinishi kerak; xaritalar barcha xom chekli-ayirma natijalarining ishorasi saqlangan to‘liq taqsimotini ifodalamaydi.

To‘r mustaqilligi nega muhim?

Moy plyonkasi atigi bir necha mikrometr qalinlikda bo‘lgani uchun bo‘shliq bo‘ylab ishlatilgan elementlar soni hisoblangan bosim va kuchga katta ta’sir ko‘rsatishi mumkin.

Tadqiqotda 4, 7, 9 va 11 qatlamli to‘rtta to‘r taqqoslangan.

To‘rt qatlamli to‘r referens kuchning atigi %75 ini bergan bo‘lsa, yetti qatlamli to‘r %95 ga yetgan. To‘qqiz qatlam referens sifatida qabul qilingan, 11 qatlamga o‘tish normallashtirilgan kuchni faqat 1,00 dan 1,02 gacha o‘zgartirgan.

Shu sababli tadqiqotchilar hisoblash xarajati bilan yechim sezgirligi o‘rtasida muvozanat yaratish maqsadida 1.113.346 element va bo‘shliq bo‘ylab to‘qqiz qatlamdan iborat to‘rni keyingi CFD tahlillarida ishlatgan.

Vaqt aniqligi

O‘tkinchi simulyatsiyalarda ikkinchi tartibli implicit vaqt integratsiyasi va adaptiv vaqt qadami ishlatilgan. Courant soni 0,9–0,95 oralig‘ida ushlab turilgan.

Nega oqim laminar deb qabul qilindi?

Eng yuqori o‘rganilgan 4500 rpm aylanish tezligida, yuqori tezlik chegarasi taxminan 18 m/s deb olinganda 5 µm bo‘shliq uchun Reynolds soni taxminan 1,96; 3 µm bo‘shliq uchun taxminan 1,17 deb hisoblangan.

Bu qiymatlar o‘tish hududidan ancha past bo‘lgani uchun modelda RANS yoki LES turbulentlik modeli ishlatilmagan va oqim laminar deb qabul qilingan.

Bosim maydonida mikrochuqurchalar nima qiladi?

3,5 µm bo‘shliqda o‘tkazilgan taqqoslashlarda eng yuqori bosimlar suyuqlikning qochishi qiyinroq bo‘lgan tishlining markaziy hududiga yaqin joyda hosil bo‘lgan. Mikrochuqurchalar orasida mahalliy qamalib qolgan moy ham yuk tayanchiga hissa qo‘shadi.

Biroq 5-qator mikrochuqurcha tartibining cho‘qqi bosimi 3-qator dizayndan pastroq. Tadqiqotchilar buni zichroq teksturaning samarali o‘rtacha bo‘shliqni kattalashtirishi bilan tushuntiradilar.

2500 rpm dan 4500 rpm ga ko‘tarilganda sirpanish manbali bosim hosil bo‘lishi kuchaygan va moy plyonkasidagi umumiy bosim darajasi oshgan.

Mikrochuqurchalar ichida girdoblar hosil bo‘ladi

2500 rpm va 3,5 µm bo‘shliq uchun taqdim etilgan tezlik maydonida moy plyonkasi bo‘ylab kutilgan Couette profili ko‘rinadi: eng yuqori tezlik aylanayotgan tishli yuzasida, qo‘zg‘almas vtulkaga yaqinlashganda esa tezlik nolga tomon tushadi.

Mikrochuqurchalar bo‘shliqlarida esa asosiy sirpanish oqimining geometriya bilan o‘zaro ta’siri kichik mahalliy resirkulyatsiya/girdob hududlarini hosil qiladi. Bu tuzilmalar mahalliy bosim taqsimotini o‘zgartirib, teksturali yuzaning gidrodinamik xatti-harakatiga hissa qo‘shadi.

Bo‘shliq kamayganda kuch nega tez ortadi?

Manbaning 11-rasmida mutlaq kuch qiymatlari tijoriy maxfiylik sababli berilmagan va kuch maksimal qiymatga nisbatan normallashtirilgan.

Bo‘shliq taxminan 6,5 µm dan yuqori bo‘lganda gidrodinamik kuch clearance o‘zgarishiga sekinroq javob beradi. Taxminan 5 µm dan pastga tushganda esa bo‘shliqdagi juda kichik kamayishning o‘zi gidrodinamik yukni sezilarli oshiradi.

Bu o‘zgarish moyning tor hududda kuchli ravishda qamalishini va plyonka xatti-harakati chiziqli prujinadan farq qilishini ko‘rsatadi.

Qattiqlik natijasi

12-rasmda gidrodinamik qattiqlik bo‘shliq maksimumdan minimumga kamaygani sari keskin ortadi.

Bu xatti-harakat dizayn nuqtayi nazaridan ikki tomonlama. Minimal bo‘shliqqa yaqinlashish suzuvchi vtulka uchun kuchliroq qaytaruvchi gidrodinamik kuch hosil qilishi mumkin; ammo ayni ish hududi aralash moylash va sirt shikastlanishi xavfi ham eng yuqori bo‘lgan hududdir.

Shuning uchun maqsad faqat maksimal qattiqlikni olish emas, balki yetarli plyonka qalinligi bilan zarur dinamik tayanchni birgalikda saqlashdir.

O‘tkinchi kuchdagi faza kechikishi

O‘tkinchi tahlilda siqish tezligi garmonik tarzda o‘zgarganda kuch signali ayni o‘zgarishga darhol javob bermaydi. Manba tezlik va kuch o‘rtasida aniq faza kechikishini ko‘rsatadi.

Ayniqsa siqish tezligi nolga yaqinlashgan ayrim nuqtalarda gidrodinamik kuch nolga tushmaydi. Bu moy plyonkasi oniy siqish harakati bo‘lmasa ham chekli gidrodinamik qattiqlikka ega ekanini ko‘rsatadi.

Faza kechikishi esa tizimdagi energiyani tarqatuvchi yopishqoq/so‘ndiruvchi komponentning bevosita ko‘rsatkichidir.

Nega so‘ndirish tezlanish ishorasiga bog‘liq?

Tezlanayotgan siqish bilan sekinlashayotgan siqish ayni bo‘shliq va ayni tezlik qiymatida ham bir xil kuch tarixiga ega emas.

Siqish tezligi kamayishni boshlaganda moy bosimi o‘zgarishga darhol moslasha olmaydi. Bosim maydonining kechikkan javobi sekinlashish rejimida boshqa gidrodinamik qarshilikni yuzaga keltiradi.

Shu sababli tadqiqot so‘ndirishni faqat:

\[ D=D(h,v) \]

ko‘rinishida emas, balki amaliy talqin nuqtayi nazaridan harakatning tezlanish/sekinlashish tarixidan ham ta’sirlanuvchi kattalik sifatida baholaydi.

3-qator yoki 5-qator?

Ayni bo‘shliqda uch qatorli tekstura tartibi besh qatorli tartibga qaraganda umuman yuqoriroq gidrodinamik tayanch beradi.

Manbaning o‘rtacha so‘ndirish egri chiziqlarida ham ma’lum bo‘shliq balandligida 3-qator tekstura mos 5-qator tuzilishga qaraganda doimiy ravishda yuqoriroq so‘ndirish hosil qiladi.

Buning sababi zichroq 5-qator tekstura o‘rtacha samarali bo‘shliqni biroz oshirishi, bosim hosil bo‘lishini pasaytirishi va natijada moy plyonkasining yuk ko‘tarish qobiliyatini kamaytirishidir.

Bu natija “ko‘proq mikrochuqurcha yaxshiroq moylash ko‘rsatkichini beradi” degan sodda dizayn farazi dinamik tayanch nuqtayi nazaridan amal qilmasligini ko‘rsatadi.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Tadqiqot dizayni

Tadqiqot to‘liq sonli CFD ishidir va ikki asosiy tahlil bosqichiga ega:

1. barqaror holat tahlillari: turli doimiy bo‘shliq balandliklarida gidrodinamik kuch hisoblanib, kuch–bo‘shliq munosabati va qattiqlik chiqarilgan;
2. o‘tkinchi tahlillar: vtulkaning nominal yopilish harakatiga garmonik mikroharakat qo‘shilib, tezlik–kuch munosabati va so‘ndirish koeffitsiyentlari hisoblangan.

CFD dasturi va fizik farazlar

Sonli tekshirish

To‘r mustaqilligi tadqiqotida 4 qatlamdan 9 qatlamga o‘tish normallashtirilgan tishli kuchini 0,75 dan 1,00 gacha oshirgan. To‘qqiz qatlamdan 11 qatlamga o‘tganda natija atigi %2 ortib 1,02 bo‘lgan.

Shu sababli to‘qqiz qatlam va 1.113.346 elementdan iborat to‘r asosiy yechim sifatida tanlangan.

Global massa saqlanishi barcha simulyatsiyalarda kuzatilgan va ANSYS CFX uchun 0,01 saqlanish maqsadi qo‘llangan.

Asosiy bosim topilmalari

• Bo‘shliq kamaygani sari moy ko‘proq qamaladi va gidrodinamik bosim ortadi.
• Aylanish tezligining 2500 rpm dan 4500 rpm gacha oshishi sirpanish manbali bosim hosil bo‘lishini kuchaytiradi.
• Eng yuqori bosimlar asosan suyuqlik chiqishi cheklangan markaziy hududda hosil bo‘ladi.
• 5-qator tekstura kattaroq samarali bo‘shliq hosil qilgani sababli 3-qator teksturaga qaraganda pastroq cho‘qqi bosim beradi.
• Mikrochuqurchalar ichidagi mahalliy resirkulyatsiya tuzilmalari bosim taqsimotini o‘zgartiradi.

Asosiy kuch va qattiqlik topilmalari

• Gidrodinamik yuk bo‘shliq kattalashgani sari monoton ravishda kamayadi.
• Taxminan 6,5 µm dan yuqori bo‘shliqlarda kuchning clearance o‘zgarishiga sezgirligi nisbatan past.
• Taxminan 5 µm dan past hududda juda kichik bo‘shliq o‘zgarishlari kuchda katta o‘zgarishga olib keladi.
• Qattiqlik bo‘shliq kichraygani sari keskin ortadi.
• Shu sababli moy plyonkasi doimiy koeffitsiyentli chiziqli prujina kabi tutmaydi.
• Yuqori tekstura maydoni gidrodinamik bosimni va shuning uchun samarali qattiqlikni kamaytiradi.

Asosiy o‘tkinchi topilmalar

O‘tkinchi CFD tahlilida bo‘shliq 8,5 µm dan 3,1 µm gacha yopilganda siqish tezligida oltita aniq tebranish yuzaga kelgan.

Kuch umuman statik kuch–bo‘shliq tendensiyasini kuzatgan; biroq garmonik tezlik o‘zgarishi kuchda mahalliy cho‘qqilar hosil qilgan.

Tezlik bilan kuch o‘rtasidagi faza farqi moy plyonkasining dissipativ xatti-harakatini ko‘rsatadi. Bo‘shliq kichraygani sari ham kuch tebranishining amplitudasi, ham moy plyonkasining dinamik ta’siri ortadi.

Asosiy so‘ndirish topilmalari

• So‘ndirish koeffitsiyenti bo‘shliq kichraygani sari aniq ortadi.
• 3-qator tekstura ayni bo‘shliqda 5-qator teksturaga qaraganda yuqoriroq o‘rtacha so‘ndirish beradi.
• So‘ndirish faqat bo‘shliq va siqish tezligiga emas, tezlanishning musbat yoki manfiy bo‘lishiga ham bog‘liq.
• Sekinlashayotgan siqishda moy bosimining kechikkan javobi boshqa dinamik qarshilikni hosil qiladi.
• Eng yuqori so‘ndirish qiymatlari eng kichik bo‘shliqlar mavjud bo‘lgan kuchli squeeze-film hududida yuzaga keladi.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

• So‘rish tomonidagi tishli–vtulka moy plyonkasi nochiziqli gidrodinamik prujina xatti-harakatini ko‘rsatishi mumkin.
• Moy plyonkasi, shuningdek, harakat tarixi va tezlanish rejimiga bog‘liq nochiziqli so‘ndirgich kabi tutadi.
• Nasos aylanish tezligi bosim hosil bo‘lishi va gidrodinamik kuchga ta’sir qiladi.
• Minimal bo‘shliqqa yaqinlashganda qattiqlik va so‘ndirish sezilarli oshadi.
• Yuqoriroq tekstura zichligi o‘rganilgan dizaynlarda samarali bo‘shliqni oshirgan va dinamik yuk tayanchini kamaytirgan.
• 3-qator tekstura ayni bo‘shliqda 5-qator teksturaga qaraganda yuqoriroq o‘rtacha so‘ndirish ko‘rsatgan.
• Olingan qattiqlik va so‘ndirish xaritalari tashqi tishli nasosning soddaroq lumped-parameter dinamik modellarini ishlab chiqishda foydalanish mumkin bo‘lgan sonli kirish ma’lumotlarini bera oladi.

Tadqiqot isbotlamagan natijalar

• 3-qator teksturaning barcha tashqi tishli nasoslarda umumiy eng yaxshi sirt dizayni ekani isbotlanmagan.
• CFD orqali olingan plyonka darajasidagi qattiqlik va so‘ndirish koeffitsiyentlari bevosita tajribaviy o‘lchanmagan.
• Kavitatsiya mavjud ish sharoitlarida ayni koeffitsiyentlar amal qilishi ko‘rsatilmagan.
• Sirt va korpus deformatsiyalarining natijalarga ta’siri ushbu qattiq sirt modelida yechilmagan.
• Moyning haroratga bog‘liq qovushoqlik o‘zgarishi batafsil termal model bilan birga o‘rganilmagan.
• Tadqiqot nasosning umumiy hajmiy yoki gidromexanik samaradorligini bevosita tajribaviy o‘lchamaydi.
• Uzoq muddatli yeyilish umri yoki haqiqiy dala chidamliligi ushbu model bilan tasdiqlanmagan.
• Teksturaning ishqalanish, sizib chiqish, yeyilish va dinamik barqarorlikka barcha ta’sirlarining umumiy optimumi aniqlanmagan.

Asosiy cheklovlar

Eng muhim cheklov — plyonka darajasida bevosita tajribaviy tasdiqlash yo‘qligi. Tadqiqotchilar mikrometrik clearance sababli buni bevosita amalga oshirish qiyinligini va natijalar avvalgi tajribalarda kuzatilgan nasos tendensiyalari bilan fizik izchillik asosida baholanganini bildiradilar.

Ikkinchi muhim chegara — amaldagi model doirasida kavitatsiya yo‘qligi. Manba ko‘p fazali kavitatsiya modellashtirishining dinamik koeffitsiyentlarga ta’sirini kelajak tadqiqotiga qoldiradi.

Uchinchidan, statik gidrodinamik kuch mutlaq birliklarda nashr qilinmagan va maxfiylik sababli maksimal kuchga normallashtirilgan. Shu sababli 11-rasmdan nasosning haqiqiy mutlaq yuk ko‘tarish kuchini chiqarib bo‘lmaydi.

To‘rtinchidan, oniy so‘ndirish hisoblarida past tezlanishli nuqtalar va manfiy oniy so‘ndirish qiymatlari filtrlab tashlangan. Ushbu tanlov sonli beqarorlikni kamaytirish maqsadida qilingan, biroq ko‘rsatilgan so‘ndirish xaritalari ishlatilgan filtrlash protsedurasiga bog‘liq ekanini unutmaslik kerak.

Manba va Usul Haqida Izoh

To‘liq asl tadqiqot nomi: Dynamic Tribological Behavior of Surface-Textured Bushings in External Gear Pumps: A CFD Investigation

Mualliflar: Masoud Hatami Garousi; Paolo Casoli; Massimo Rundo; Seyed Mojtaba Hejazi.

Mas’ul muallif: Paolo Casoli.

Muassasalar: Department of Engineering for Industrial Systems and Technologies, University of Parma, Parma, Italy; Department of Energy, Politecnico di Torino, Torino, Italy.

Manba turi: Tadqiqot maqolasi.

Taqriz holati: Actuators taqrizli ilmiy jurnaldir.

Jurnal: Actuators.

Nashriyot: MDPI.

Nashr: 2026, Jild 15, Maqola 168.

Yuborilgan sana: 12 February 2026.

Qayta ko‘rib chiqilgan sana: 5 March 2026.

Qabul qilingan sana: 12 March 2026.

Nashr sanasi: 16 March 2026.

DOI: 10.3390/act15030168.

Rasmiy havola:https://doi.org/10.3390/act15030168

Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Moliyalashtirish: Mualliflar tadqiqot tashqi moliyalashtirish olmaganini bildirgan.

Qo‘llab-quvvatlash/minnatdorchilik: Mualliflar Casappa S.p.A., Parma, Italy kompaniyasining tadqiqotga ko‘rsatgan faol yordamini minnatdorchilik bo‘limida qayd etgan.

Etika qo‘mitasi: Qo‘llanilmaydi deb bildirilgan.

Ongli rozilik: Qo‘llanilmaydi deb bildirilgan.

Ma’lumotlar mavjudligi: Tadqiqotning asl hissalari maqola ichida mavjudligi va qo‘shimcha savollar mas’ul muallifga yuborilishi mumkinligi aytilgan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yo‘qligini bildirgan.

Dalil darajasi haqida muhim izoh

Ushbu tadqiqot haqiqiy tashqi tishli nasosda yangi tajribaviy qattiqlik yoki so‘ndirish o‘lchovlarini taqdim etmaydi. Tadqiqotning asosiy dalili 3B CFD hisoblaridir.

Mualliflar plyonka darajasida bevosita tajribaviy tasdiqlash mikrometrik bo‘shliq sababli amalda bajarib bo‘lmasligini aytadilar; sonli natijalar avvalgi tajribaviy nasos samaradorligi tendensiyalari bilan mos ekanini bildiradilar. Shunga ko‘ra, natijalar haqiqiy qurilmada bevosita o‘lchangan dinamik koeffitsiyentlar emas, balki o‘rganilgan ish oralig‘i uchun sonli va fizik jihatdan izchil CFD tavsiflari sifatida baholanishi kerak.

Manba ichki chegaraviy shart nomuvofiqligi

Usul bo‘limida yon ochilishlar uchun “1 bar absolute pressure” bosim chiqish sharti yozilgan. Ayni sahifadagi 1-jadval esa “Opening pressure (MPa)” o‘zgaruvchisiga `1` qiymatini beradi.

1 bar mutlaq bosim bilan 1 MPa bir xil fizik qiymat emas. Manba matni ushbu nomuvofiqlik sababini tushuntirmaydi. Shu sababli ushbu Verianla matnida qaysi qiymat to‘g‘ri ekani taxmin qilinmagan va chegaraviy shart bitta aniq qiymatga aylantirilmagan.

Kuch ma’lumotlarining maxfiyligi

Manbaning 11-rasmida statik gidrodinamik kuch qiymatlari maxfiylik sababli maksimal qiymatga normallashtirilgani aniq aytiladi. Shu sababli grafikdagi \(F/F_{ref}\) qiymatlaridan Nyutonlarda mutlaq yuk ko‘tarish kuchini chiqarib bo‘lmaydi.

So‘ndirish ma’lumotlarini filtrlash

So‘ndirish koeffitsiyenti chekli ayirma usuli bilan hisoblanganda tezlik farqining nolga yaqinlashishi sonli beqarorlikni keltirib chiqaradi. Shu sababli \(|a|<2\ \mathrm{m/s^2}\) namunalar tahlildan chiqarilgan, qolgan nuqtalar musbat va manfiy tezlanish guruhlariga ajratilgan va so‘ndirish xaritalari tayyorlanganda faqat musbat oniy so‘ndirish qiymatlari saqlangan.

Demak, nashr qilingan so‘ndirish xaritalari xom CFD kuch-vaqt ketma-ketligining bevosita va filtrlanmagan o‘zgartirilishi emas; ular manba belgilagan ma’lumot tanlash va filtrlash protsedurasining natijasidir.

Kavitatsiya chegarasi

O‘rganilgan kinematikada moylash bo‘shlig‘i uzluksiz kichraygani sababli ajralish harakati yuzaga kelmagan va kavitatsiya qo‘zg‘almagan. Manba ko‘p fazali kavitatsiya modelining qattiqlik va so‘ndirish koeffitsiyentlariga ta’sirini kelajakdagi ishga qoldirgan.

Shu sababli bu yerda berilgan natijalar kavitatsiyali, yuzalari ajraladigan yoki aralash moylash rejimlariga bevosita umumlashtirilmasligi kerak.

Ushbu Verianla izohidagi texnik tenglamalar, parametrlar, natija tendensiyalari va cheklovlar faqat ko‘rib chiqilgan manba tadqiqotiga asoslangan. Manba e’lon qilmagan mutlaq kuch qiymatlari grafiklardan taxmin qilinmagan; manba ichidagi bosim chegaraviy sharti nomuvofiqligi tashqi ma’lumot bilan yashirincha tuzatilmagan.