مطالعه تجربی رفتار اصطکاکی کاسه نمد رفت و برگشتی الاستومتریک برای محرک هیدرولیک هواپیما

این مطالعه به کاسه نمد های الاستومتریک رفت و برگشتی برای استفاده در محرک هیدرولیک خطی هواپیما اختصاص دارد که اعتمادپذیری کارکرد اهمیت بالایی خواهد داشت.

این کار با استفاده از تجهیزات نوری خاص کاسه نمد که شرایط کاری فشار بالای مواجه با کاسه نمد رفت و برگشتی را شبیه سازی خواهد کرد، انجام شده است. تجهیزات کار، آزمایشات اصطکاکی را با استفاده از مبدل هایی که بطورهمزمان تصاویر تماس دوبعدی خاص را ارائه می کنند، با استفاده از یک آرایه بوروسکوپ نوری انجام می دهند. اثر فشار و سرعت روی اصطکاک کاسه نمد مطالعه شده است.

اثرات دیگر نظیر الگوهای جریانی پیچیده، نشتی و فرسایش در سطح تماس کاسه نمد بررسی و بحث شده است. مشاهده شد که چه در آزمایشات و چه در تصاویر، شرایط فشار بالا باعث توسعه لایه های نازکتر می شود و روانسازی موثرتر در فشارهای بالاتر اتفاق می افتد. نگرانی خاص مربوط به شروع و اتمام چرخه های کار محرک است که اثرات چسبندگی سطح باعث اصطکاک بالا خواهد شد. شرایط چرخه های واقعی فراهم شده است و اعتمادپذیری کلی کاسه نمدها در این چرخه ها بررسی شده است.

1. معرفی کاسه نمد :

محرک های هیدرولیک خطی در چند کاربرد مهندسی، به عنوان ابزاری برای تبادل نیروهای بزرگ با استفاده از سیستم های سیال فشاری بکار گرفته شده است. کاسه نمدهای تحت مطالعه کنونی، به طور خاص کاسه نمدهای الاستومتریک مستطیلی دینامیک هستند، که حرکت در مقابل سطح محرک را تجربه کرده و تحت اختلافات فشار قرار دارند. در شرایطی که ایمنی اهمیت بالایی داشته باشد، کارکرد ایمن و اعتمادپذیر چنین کاسه نمدهایی حیاتی است.

این مطالعه توسط صنعت هوایی انگیزش شده است که کاسه نمدها در محرک هواپیماها استفاده می شوند. محرک ها چند نوع سیستم کارکردی هواپیما، سیستم های تعلیق و سیستم های دیگر هواپیما را کنترل می کنند. این کاسه نمدها نیاز به اعتمادپذیری بالا و کارکرد پیوسته طی تمام عمر، تحت شرایط بحرانی فیزیکی نظیر دماهای پایین تجربه شده حین پرواز و دماهای بالای محرک ها در مجاورت موتور هواپیما دارند. نگرانی خاص، نیاز به اطمینان از این موضوع است که هیچ خروج سیالی به اطراف، چه در حالت ایستای هواپیما و چه درحال پرواز وجود نداشته باشد. این مورد نیازمند این است که کاسه نمد بشترین اعتمادپذیری را تحت گستره ای از شرایط کارکردی داشته باشد.

تجهیزاتی آزمایشگاهی که هندسه واقعی و شرایط کارکردی تجربه شده توسط کاسه نمد را شبیه سازی کند، استفاده شده است. این تجهیزات داده اصطکاکی را فراهم می کند در حالی که بطورهمزمان اطلاعات نوری ارزشمند کارکرد کاسه نمد ارائه خواهد شد. این مطالعه می تواند به عنوان پیروی از کار قبلی روی پروژه مشابه انجام شده با استفاده از تجهیزات متفاوت و یک مطالعه تحلیل دیگر روی کاسه نمدها با مدل تئوریک توسعه یافته توسط نیکاس نام برده شود.

1. 1. پیشینه و کارهای قبلی

طراحی کاسه نمدهای لاستیکی یک روش تجربی برپایه پیشینه چندین ساله بوده است. طراحی کاسه نمد با روش های رو به پیشرفت، فرایندهای ساخت و تجربه عملی طی چند دهه بهبود یافته است اما طراحی پایه کاسه نمد همواره از آغاز بدون چالش استفاده شده است. مطالعات عددی زیادی روی کاسه نمدهای رفت و برگشتی تحت شرایط کارکردی واقعی وجود داشته است اما مطالعات تجربی نسبتا کمی روی کاسه نمدها انجام شده است. فهم کامل کاسه نمدها هنوز غیرشفاف است که باید با مطالعات تجربی با استفاده از فنون نوین برطرف شود.

چند مطالعه تجربی روی کاسه نمدها انجام شده است. تا بحال کار جامع و کامل روی کاسه نمدها توسط وایت و دنی پس از جنگ جهانی دوم انجام شده است. این کار تاکنون بهترین کار آزمایشگاهی روی کاسه نمدها طی 50 سال اخیر بوده است. کاترز و ویسچر و کانت و همکاران تازه ترین کاراهای تجربی روی کاسه نمدها را انجام داده اند. نویسندگان اشاره شده داده اصطکاکی و حجم زیادی داده از روانسازی الاستومتر و مقادیر ضخامت لایه را ارائه کرده اند. اما این داده ها فقط برای بارگزاری و هندسه های ساده کاسه نمدها بوده است. کاسه نمدهای واقعی بارهای خیلی بزرگتری را تجربه کرده و در فضاهای محدودی کار می کنند. کار نوری روی کاسه نمدها در هندسه و بارگزاری واقعی، فقط توسط کاسفلدت و لاوری و او.دونوف ارائه شده است.

مزیت ویژه تجهیزات کار ما، فراهم کردن گواه مستقیم از اثرات قابل ملاحظه ای است که تصریح شده است. این تجهیزات هنوز در حال توسعه است به گونه ای که برای همسازی با سرعت ها و فشارهای بالاتر آماده شود. بهرحال در این مطالعه سرعت ها وفشارهای تا 10برابر مقدار مشاهده واقعی اعمال شده است.

2. آرایش تجهیزات آزمایشگاهی

تجهیزات ویژه واقعی در یک محرک هیدرولیک خطی واقعی با ابعاد و فواصل طراحی شده برحسب مشخصه بندی طراحی هوافضا مدل شده است.یک پیستون شیشه ای به جای فولادی استفاده شده است. شکل 1 آرایش تجهیزات را نشان می دهد.

شکل1. آرایش کلی تجهیزات خاص کاسه نمد

در یک محرک واقعی، فشار سیال باعث حرکت پیستون می شود. در این تجهیزات فشار سیال باعث حرکت پیستون شیشه ای نمی شود. درعوض، یک مجکوعه خارجی از موتورها و دنده ها به پیستون وصل است و آن را حرکت می دهد. این کار چرخه های تحریک محرک واقعی درکنار فشار بالای در سطح لغزش را شبیه سازی می کند. سطح واسط بین کاسه نمد و شیشه با استفاده از یک بوروسکوپ صلب که درون پیستون شیشه ای توخالی قرار داده شده است دیده خواهد شد. بوروسکوپ منبع نوری خود را دارد ویودیو زنده و تلویزیون برای مشاهده کاسه نمد استفاده می شود.

اگرچه تاکنون هیچ روش سنجش ضخامت لایه ای در تجهیزات مورد استفاده توسعه نیافته است، تصاویر دوبعدی اطلاعات کافی برای ارائه گواه مستقیم از اغلب اثرات مورد بحث را خواهد داد. بخش نوری تجهیزات هنوز برای داشتن یک سیستم سنجش ضخامت لایه و امکان ارائه شرح سه بعدی ناحیه تماس در حال توسعه است.

بخش اصلی تجهیزات روی طبقه ای قرار داده شده است که دارای مبدل های فیزوالکتریک متصل شده به آن در کف می‌باشد. مبدل ها مقاومت اصطکاکی ترکیبی هردو مورد کاسه نمد را سنجش می کنند. مبدل ها با یک آمپلیفایر قابل شارژ و یک مبدل آنالوگ به دیجیتال به کامپیوتر وصل شده اند.

بار روی کاسه نمد ناشی از فشار، ترکیبی از فشردگی اولیه کاسه نمد و فشار اعمالی روی کاسه نمد براثر سیال می باشد. این مورد می تواند با استفاده از مدول یانگ کاسه نمد سنجش شود. وقتی یک کاسه نمد تجهیز و به کار می افتد، همواره تحت فشار خواهد بود، این حالت فشاری معمولا به عنوان “تقویت کاسه نمد” در صنعت شناخته می شود. کاسه نمد در حالت آزاد و بدون کارکرد، بدون تقویت خواهد بود. هر کاسه نمدی برای اینکه نقش کاربردی خود را ایفا نماید باید تحت تقویت قرار گیرد.

2. 1. روش آزمایش

آزمایشات در دما و فشار اتاق انجام شد. تجهیزات با استفاده از یک پمپ دستی و اکومولاتور تا فشارpsi  250 فشرده شدند. برخی از پارامترهای آزمایش در جدول1 آمده است.

جدول1. پارامترهای تست مربوط به آزمایشات

برای چندین فشار و سرعت مختلف، اصطکاک سنجیده شده است. تصاویری نیز از کاسه نمد در حالات مختلف گرفته شده است.

3. نتایج و بحث

تصویر واضح تمام نواحی داخل و حول کاسه نمدها را نشان داده است. شکل2، کاسه نمد و محیط آن را تحت فشار خیلی کم سیستم نشان می دهد(psi  50 >).

شکل2. جزییات تماسی کاسه نمد

تصویر عکاسی سطح تماس داخلی کاسه نمد را در تماس با لوله شیشه ای نشان می دهد. بوروسکوپ، همانطور که در شکل شمایی1 نشان داده شده است، از داخل به لوله نگاه می کند. کاسه نمد با استفاده از شیار تکیه گاه کاسه نمد در جای خود نگه داشته شده است که تکیه گاه در شکل کمرنگ است. نمودار زیر تصویر برش عرضی سیستم نشان دهند لوله شیشه اس در کف و کاسه نمد در بالا است. توضیحاتی درمورد نواحی شکل3 از راست چپ تصویر به شرح زیر است:

1. سیال فشاربالای گیر افتاده توسط کاسه نمد. سیال شفاف به نظر می رسد زیرا عمق سیال بسیار کم (0.11mm) است و رنگ قرمز کف نمایان خواهد بود.

2. کانال سیال. فاصله ای بین لبه تکیه گاه کاسه نمد و کاسه نمد است. عمق سیال هیدرولیک 3.21mm است که برای نمایش رنگ قرمز سیال کافی خواهد بود.

3. کاسه نمد (عرض= 3.45mm)

4. ناحیه کم فشار یعنی جو.

هدف کاسه نمد جلوگیری از نشت زیاد سیال به جو است. در مورد کاسه نمد کار ما، سیال باید توسط کاسه نمد، از نشتی از جانب سمت چپ فشار بالای تصویر به جانب سمت راست جوی محافظت شود.

باید خاطر نشان کرد که تصویر نواحی مختلف کاسه نمد و چگونگی مرطوب شدن آن را نشان می دهد. نواحی روشن تر از چپ به مرکز تا راست کاسه نمد، نواحی هستند که هیچ روانکاری بین کاسه نمد و لوله  شیشه ای وجود ندارد. از تصاویر کارهای پیشین دریافته شده است که تماس لاستیک/شیشه شبیه به نواحی روشنتر اشاره شده است. نواحی تاریکتر مرطوب شده به نظر می رسند، زیرا ضریب شکست نور بین لاستیک مرطوب و شیشه با لاستیک خشک و شیشه خیلی متفاوت است. بنابراین وجود نواحی روشنتر نشانه خوبی برای عدم وجود لایه رطوبت در تماس می باشد. تصویر موجود در شکل2 نشان می دهد که چگونه هوا توسط کاسه نمد در ناحیه تماس گیر افتاده است در حالی که کل سیستم از روغن هیدرولیک پاک شده است.

3. 1. اصطکاک درمقابل فشار

 اصطکاک به طور خاص حین وجود لوله داخل محفظه، بیش از انتظار به نظر می رسد. لاستیک زبر به طور کامل با شیشه صاف مطابق شده است و ناحیه تماس بزرگتر از حد انتظاری را در صورت استفاده از یک پیستون زبرتر فولادی، فراهم کرده است. استفاده از لوله شیشه ای صاف به جای پیستون فولادی زبر تنها محدویت تجهیزات است. برای داده های نوری استفاده از شیشه ضروری است و قابلیت توجیه به دلیل مطالعه کلی مکانیزم ها و مسائل مشمول درزبندی را دارد.

خروجی داده اصطکاک از تجهیزات به شکل تغییرات دوره ای منظم نیروی اصطکاک با زمان، برای مجموعه ای از حالات در فشار و سرعت ثابت می باشد. توجه نمایید که اصطکاک ترکیبی از اصطکاک هردو کاسه نمد است، بنابراین وقتی یک کاسه نمد حرکت پمپ را تجربه می کند، دیگری نیز به حرکت در می آید. اثر چنین اصطکاکی در شکل3 ارائه شده است.

اثر اصطکاک در فشار  100psi.

این اثر به شکل نیروی متغیر دوره ای در پاسخ به سرعت ورودی می باشد، که سینوسی خواهد بود. اثر اصطکاک خروجی اطلاعات ارزشمندی از رفتار کاسه نمد حین حرکت را در بر دارد. قبل از نگاه به چرخه اثر اصطکاکی، تعریف برخی اصطلاحات اصطکاک استفاده شده در صنعت بااهمیت است.

طراحان محرک های هیدرولیکی نظیر SAAS-C معمولا بین دو نوع اصطکاک گفته شده در کاسه نمد فرق قائل می شوند.

اصطکاک قطع در آغاز و پایان چرخه نامیده می شود که پیستون باید نیروی کافی برای شروع حرکت کاسه نمد درامتداد سطح محرک را فراهم کند. فرض بر این است که حین این حالات نیروهای چسبندگی بین کاسه نمد و سطح فلزی باید جبران شوند و درنتیجه نیروی شروع بالایی نیاز خواهد بود. اصطکاک در این حالات باید رژیم خشک/مرزی باشد و سپس به حالت ترکیبی تغییر نماید.

اصطکاک دینامیک زمانی است که کاسه نمد در حال حرکت پس از مرحله قطع می باشد. سرعت کافی بین سطوح امکان توسعه یک لایه نازک کافی برای فراهم نمودن روانکاری قابل ملاحظه و کاهش اصطکاک را فراهم خواهد نمود.

به عنوان دستورالعملی برای مرتبه بزرگی، طراحان معمولا انتظار دارند که اصطکاک قطع دو برابر اصطکاک دینامیک باشد. اصطکاک قطع برای سرعت های کم و محرک های با حرکت کوچک وجود دارد. حرکت کوچک به زمانی اطلاق می شود که حرکت کمتر از عرض کاسه نمد باشد، مثلا زمانی پیستون حرکت سایشی را تجربه نماید. اصطکاک دینامیک در محرک های هوافضا متداولتر است و در آن سرعت های پیستون و طول حرکت بالاتر خواهد بود، برای مثال در چرخ هواپیما حین فرود اینگونه است.

آزمایشات انجام شده برای حرکت های تقریبا بزرگ بود(حرکت 10.5mm در مقابل  کاسه نمد با عرض 3.45mm). اثر اصطکاک گواهی بر افت قابل ملاحظه اصطکاک در یک چرخه یا هر دو نوع اصطکاک در یک چرخه را نشان نمی دهد.این مورد نشان می دهد که اصطکاک همواره در ناحیه قطع بوده است. این مورد قابل انتظار است زیرا پیستون شیشه ای خیلی صاف است و سرعت ها و فشارهای مشاهده شده کمتر از محرک های با اصطکاک دینامیک است. برخلاف سطح پیستون فولادی، شیشه قلل و فرج های زبری را دارا نمی باشد تا سیال گیر افتاده شود و برای روانسازی استفاده شود.

بیشترین اصطکاک در چرخه مواجه، همیشه یکسان باقی می ماند و به صورت دوره ای تکرار می شود. برای آزمایش اثر تغییر فشار سیستم سیال روی سیستم، برای هر فشار یک آزمایش انجام و ثبت شد. اصطکاک بیشینه هر آزمایش در مقابل فشار ورودی در شکل4 کشیده شده است.

شکل4. اصطکاک ماکزیمم برای فشارهای ورودی مختلف

شکل4 نشان می دهد که افزایش فشار سیستم اثری مستقیم روی افزایش اصطکاک دارد. اما نمودار به سوی مقادی بالاتر افت می کند. این مورد نشان می دهد که اصطکاک به صورت خطی با فشار سیستم افزایش نمی یابد. اثر فشار در مقادیر بالاتر کمتر غالب خواهد بود. دو اثر از آنچه با افزایش فشار روی کاسه نمد اتفاق می افتد واضح خواهد بود. اولا، افزایش فشار باعث افزایش بار عمودی روی کاسه نمد و درنتیجه افزایش فشار خواهد شد. دوما، گرادیان فشاری باعث تشکیل لایه ای روی سطح خواهد شد که باعث کاهش اصطکاک کلی خواهد شد.

اصطکاک کاهش می یابد زیرا راحتترین راه برای سیال برای ورود به ناحیه کم فشار از طریق لوله شیشه ای است که سیال را روی سطح به دنبال خود می کشد. بنابراین افزایش فشار باعث کشیده شدن سیال بیشتر و درنهایت تشکیل لایه قابل توجه تری در سطح میانجی خواهد شد. یک تصویر گرفته از کاسه نمد حین حرکت رفت و برگشتی در فشار100 در شکل 5، این اثر را به وضوح نشان می دهد.

شکل5. تصویر کاسه نمد حین حرکت

برخی یافته های مهم از مقایسه شکل 2 و 5 دیده می شود. توجه نمایید که شکل 2 و 5 به منظور وضوح بیشتر توسط دوربین های نوری تقریبا متفاوتی گرفته شده است. یک پدیده واضح این است که در فشارهای پایین یا صفر نظیر شکل2. تقریبا هیچ لایه ای در سطح تماس وجود ندارد. این مورد بدان دلیل است که کاسه نمد در این حالت یک سطح میانجی آغازی دارد که با پیستون همساز است و تمایل طبیعی کاسه نمد. به راندن سیال به بیرون سطح است. این مورد در عمل دیده شده است و ترک سیستم در شرایط ساکن فشار صفر باعث تماس خشک شده است. این اثر قبلا توسط لاوری و اودونوف که کار بصری مشابهی را انجام داده اند و برای سنجش ضخامت لایه تلاش نموده اند. گزارش شده است.

اما وقتی کاسه نمد دینامیک باشد، تصویر تماس بیشتر شبیه شکل5 با روانسازی کامل کاسه نمد خواهد بود. منطقه تاریکتر نازک مجاور مرکز تصویر برای این موضوع موکدتر است. لوله شیشه ای در حال حرکت از سمت چپ به راست تصویر است. ناحیه تاریکتز احتمالا یک نوار نازک در کاسه نمد را نشان دهد که لایه نازکتری در امتداد آن وجود دارد. شرایط تماس محلی باید باعث این ناحیه با لایه نازک شده باشد. این اثر نشان می دهد که تشکیل لایه در کاسه نمد پیچیده تر است و به طو رهمگر در تمام کاسه نمد گسترش نمی یابد. الگوهای جریان منتج به داخل و بیرون کاسه نمد پیچیده است زیرا فشار کاسه نمد و تماس کاملا یکسان نیست.

محاسبه ضریب اصطکاک بسیار سخت است زیرا رفتار تنش/کرنش غیرخطی لاستیک و تغییرات بسیار کوچک در ابعاد کاسه نمد.شیشه.محفظه وجود دارد. یک روش بهتر برای محاسبه ضریب دقیق اصطکاک برای تجهیزات موردنیاز است. برای ایده گرفتن از مرتبه بزرگی ضریب اصطکاک، بین 1/0 و 4/0 محاسبه می شود. تمایل به این وجود دارد که با بیشترشدن فشار ضریب اصطکاک افت نماید و متعادل شود. ضرایب اصطکاک قبلا به عنوان بخشی از این مطالعه سنجش شده است. مقادیر تقریبا مناسب هستند زیرا لاستیک/شیشه خشک در حالت بحرانی ضریب 4/0 را دارد. لاستیک/شیشه مرطوب برای این رژیم روانسازی ضریب 12/0 را دارد.

وایت و دنی نیز دریافته اند که گرادیان ضریب اصطکاک با افزایش فشار سیستم به تندی افت می کند و سپس در فشارهای بالا پایدار می شود. اما آنان دلیل این پیدیه را شرح نداده اند. از آزمایشات و مشاهدات بصری آشکار اصت که فشار بالاتر به تشکیل لایه نازک کمک می کند زیرا ضریب اصطکاک نشانه خوبی از کیفیت روانکاری است.

3. 2. اصطکاک دربرابر سرعت

سرعت رفت و برگشتی پیستون نیز تغییر کرده است. نتایج تغییر سرعت و اثر آن روی اصطکاک در شکل6 ارائه شده است.

شکل6. تغییرات اصطکاک با سرعت

در یک سطح روانکاری شده باید گرایش منحنی استریبک را انتظار داشت. منحنی استریبک معمولا نشان می دهد که در سرعت های پایین باید به علت روانکاری مرزی یا ترکیبی اصطکاک بالا را انتظار داشت. با تشکیل لایه در سرعت های بالاتر اصطکاک افت خواهد کرد.

برای فشارpsi 100 در این تست. می توان تصریح کرد که یک لایه مرزی با فشار بالا، حتی در کمترین سرعت تشکیل شده است. افزایش سرعت باعث افزایش اصطکاک برای تمام لایه های هیدرودینامیکی در منحنی استریبوک می شود. به علت دلایل گفته شده پیشین، سخت خواهد بود که از تغییرات شکل6 نتیجه بگیریم لایه موجود یک لایه هیدرودینامیکی است، یعنی اصطکاک بالا و ذات پیچیده جریان سیال در سطح تماس وجود دارد.

از اثرات فشار و سرعت به نظر می رسد، تشکیل لایه هیدرودینامیک کاملی که دو. سطح کاملا جدا باشند و فقط اصطکاک لزجتی وجود داشته باشد دستیابی عملی بسیار سخت خواهد داشت. از کارهای وایت و دنی و کانترز و ویسچر آشکار است که در اغلب. شرایط کاسه نمد در معرض روانسازی مرز/ترکیبی است. این حالت در آزمایشات غالب است زیرا نیروهای چسبندگی در سطح میانجی باعث. سطح تماس بسیار همسازی به علت سطح صاف شیشه موجود خواهد شد. این اثرات خیلی مهم هستند و به ویژه در مرحله اصطکاک قطع توسط شرکت ها مشاهده شده است.

برای محرک های با سرعت بالا نیز که سرعت باید از صفر تا مقدار بیشینه افزایش یابد، کاسه نمد همواره در معرض این شرایط اصطکاک بالا طی عمر کاسه نمد خواهدبود. زمن های سکون طولانی نظیر توقف هواپیما در فرودگاه، به معنای فشار سیال به بیرون توسط کاسه نمد خواهد بود. برای تشدید یک لایه کامل، وایت و دنی استفاده از سطوح بسیار صاف. روغن با لزجت بالا و شرایط با سرعت بالا را پیشنهاد کرده اند. این شرایط همواره در کاربرد واقعی امکانپذیر نخواهد بود.

از این مطالعات ابتدایی با استفاده از اطلاعات نوری و آزمایشات اصطکاکی واضح است که اثرات سطح نظیر تغییر گذار و تغییر زمانی فرایندهای رفت و برگشتی بسیار مهم خواهد بود. انتظار می رود که این اثرات طی چرخه عمر کاسه نمد، حتی حین کارکرد عملی شایع باشد.

وقتی کاسه نمدها به منظور بیشینه سازی اعتمادپذیری در چرخه عمر طراحی می شوند. تمامی این فاکتورها باید در نظر گرفته شوند. مدل هایی که برپایه روانسازی لایه ای کامل یا تئوری های جریان وجود دارد باید با یافته های آزمایشگاهی استفاده شوند تا مطالعه کاملتری روی کاسه نمدها را پیش ببرند.

3. 3. فرسایش و سایر اثرات

با وجود سطح بسیار صاف شیشه، اساسا انتظار نمی رفت که خیلی باعث فرسایش کاسه نمد شود. اما ذرات فرسایش در تصاویر گرفته شده پس از چند چرخه مشاهده شد. یک نمونه در شکل7 در سیال آشکار است.

شکل7. تصویر کاسه نمد و اثر نشتی

این تصویر به وضوح نشان می دهد که سیال باید به صورت معمول شفاف به نظر برسد یا رنگ قرمز کمرنگی در اثر براده های تیره تر داشته باشد. براده های تیره از کاسه نمد است و اگر از نزدیکتر به تصویر دنباله روی سیال نگاه شود ذرات مشکی کوچکی از فرسایش مشاهد خواهد شد.

ذرات سیال در نایحه جوی نشت شده روی سطح لوله انباشته شده است. این مخزن خارجی سیال در جو می تواند با ایجاد لایه سیال از جانب فشار اتمسفری، به سطح تماس برگردانده شود. این یافته جذاب توسط وایت و دنی[3] نیز گزارش شده است و آنان نتیجه گرفته اند که سیال سمت چپ روی سطح محرک به روانکاری کلی کمک خواهد کرد. تصویر به دست آمده در این آزمایشات این یافته را به طور موثر اثبات می کند.

احتمال فرسایش در این آزمایشات حتی با لوله شیشه ای صاف نیز وجود دارد. وجود مقدار کمی آلودگی باعث شروع فرسایش کاسه نمد خواهد شد. اکثریت فرسایش حین شروع و پایان هر چرخه اتفاق می افتد. پس تنها روش برای کاهش فرسایش، تشکیل هرچه سریعتر لایه ترکیبی/هیدرودینامیک مناسب حین حرکت می باشد.

4. نتیجه گیری

آزمایشات با استفاده از تجهیزات نوری مدرنی انجام شده است که تصاویری از یک کاسه نمد با نشتی در تماس با لوله شیشه ای. در کنار تصاویر دوبعدی از خود ناحیه تماس را فراهم می کند.

وقتی محرک ایستا است، تمایل طبیعی کاسه نمدها فشردن سیال به خارج سطح تماس است. چنین شرایط تماس خشکی درست وقتی که محرک پس از یک دوره ایستایی شروع به کار می کند وجود دارد. انتظار می رود اصطکاک کاسه نمد در این موارد بیشینه باشد زیرا نیروهای چسبندگی سطح باید برای حرکت نسبی خنثی شوند.

جریان روانکار و نشتی در ناحیه تماس کاسه نمد بسیار پیچیده است. شرایط غیرهمگین وجود دارد و لایه ها ونوارهای نازکتر در نواحی مختلف کاسه نمد می تواند تشکیل شود. به علاوه، سیالی که تاکنون از سطح تماس خارج شده است می تواند نقشی در فرایند روانکاری کلی با کمک به روانسازی حرکت موتوری ایفا کند. روانکاری کلی نتیجه ای از جریان های محلی متعدد است. وقتی ذرات فرسایش ایجاد شود سیستم خیلی پیچیده تر خواهد شد.

از نتایج اصطکاکی با تغییرات فشار و سرعت واضح است که روانسازی ترکیبی/مرزی در گستره فشارها و سرعت های مورد استفاده وجود دارد. توسط کارهای دیگر نشان داده شده است که روانکاری تمام فیلم، با استفاده از شرایط مساعد امکانپذیر است، اما اثرات موجود در این آزمایشات بر رفتار محرک کاسه نمد، به ویژه در سرعت های پایین غالب است. چنین سرعت های پایینی حین شروع و پایان چرخه کار محرک وجود دارد.

در فشارهای بالا به طور کلی روانسازی بهتر است، بنابراین سیستم های فشاربالا لایه خیلی بهتری را به نسبت شرایط فشار پایین ایجاد خواهند کرد.

فرسایش براحتی تحریک می شود و اغلب آن حین سرعت های نسبتا کم در این آزمایشات اتفاق می افتد. برای کاهش شرایط فرسایش، بهبود روانسازی مناسب باید در تمام سیستم محرک طراحی شود.