Hermetik kompresör krank mili yataklarında ok yivli geometri tasarımı ve analizi

Abstract

Bu çalışmada orta seviye sıcaklık şartlarında tercih edilen MTZ (medium temp.) tipi bir hermetik kompresöre ait krank mili yatakları incelenmiş ve imal edilebilir en uygun Ok Yivli Yatak (OKY) geometrisi tasarlanarak, hermetik kompresörler üzerinde uygulanabilirliği araştırılmıştır. Bu tezde; birinci aşamada, mevcut kompresör mekanizmasına ait 3 boyutlu (3B) CAD modeli oluşturulmuş, krank mili yataklarına gelen kuvvetler analitik ve MSC ADAMS yazılımı ile tespit edilerek karşılaştırılmıştır. İkinci aşamada ise mevcut tasarım üzerinde, imal edilebilir OKY geometrisi ölçüleri hesaplanmış ve Ducom TR-60 markalı Kaymalı Yatak Deney Cihazı için 3B CAD numune modelleri tasarlanarak imal edilmiştir. Üçüncü aşamada, imal edilen tüm numuneler için deneyler yapılmış ve sonuçlar bir Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yazılımı olan ANSYS-Fluent çözümleri ile karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda, Düz Kaymalı Yatak (DKY) geometrisine ait deneylerden elde edilen basınç dağılımı sonuçlarının analitik (yarı-Sommerfeld) ve HAD çözümleri ile oldukça yakın olduğu görülerek deney şartları doğrulanmıştır. OKY geometrisine ait deney ve HAD analizi sonuçlarına göre ise literatürde önerilen parametrelere göre tasarlanan OKY geometrisinin örnek alınan MTZ tipi hermetik kompresörler üzerinde kullanılmasının uygun olmayacağı tespit edilmiştir.

In this work, MTZ (medium temperature series) type hermetic compressor crankshaft bearings are analyzed and a producible herringbone grooved bearing geometry is designed to investigate applicability of a herringbone grooved bearing on hermetic compressors. In this thesis, the subject in concern is examined in four different steps. In the first step a 3D CAD model of the compressor mechanism is created. The bearing forces on the crankshaft are calculated both analytical and with MSC ADAMS software, and results are compared. In the second step, the geometric dimensions of a producible herringbone grooved bearing are defined and the specimens for Ducom TR-60 Hydrodynamic Bearing Test Rig are designed as 3D CAD models, and then produced. In the third step, a series of experiments are performed for all produced specimens and the results are compared with a Computational Fluid Dynamics (CFD) software ANSYS-Fluent. As a result, it is observed and confirmed that the experimental pressure distribution results of the plain bearing are close enough to both analytical (half-Sommerfeld) and CFD results. Besides, it is observed that the herringbone groove application on MTZ compressor crankshaft bearings is not beneficial according to the experiments and CFD results of the herringbone grooved geometry.