Mechanica-theorie na 50 jaar bevestigd

27 februari 2020, 18:14
Rotor met luchtkussen-lager en trillingssystem. Foto: EPFL 2020.
Rotor met luchtkussen-lager en trillingssystem. Foto: EPFL 2020.
Experimenten van onderzoekers van de Ecole Polytechnique Federale de Lausanne hebben een theorie bevestigd die al meer dan vijftig jaar in de mechanica wordt gebruikt hoewel de onderbouwing ervan tot nog toe onvolledig was. Het team kan de theorie nu op ‘moediger’ en innovatievere manier gebruiken bij de ontwikkeling van steeds betere energiesystemen. We hebben het over de Narrow Groove Theory (NGT), die de werking van een soort luchtkussenlager bij snel roterende delen verklaart.

Zoals zovaak zijn ingenieurs ermee tevreden dat een theorie in de praktijk goede resultaten levert. Omdat de eisen die aan hogesnelheidslagers worden gesteld steeds zwaarder worden, was nauwkeuriger fundamenteel onderzoek nodig. De NGT is in 1965 door de ingenieurs Vohr en Chow van de firma Mechanical Technology, Inc. opgesteld. De theorie beschrijft de werking van zogenaamde HGJB’s, een soort glijlagers met visgraat-achtige groeven en ‘luchtsmering’, die bij sneldraaiende assen worden toegepast. Dankzij het luchtkussen dat ontstaat is er nagenoeg geen mechanische wrijving. Vooral voor de energiesystemen van de toekomst zijn dit soort lagers uitermate relevant.

Om de theorie te testen werd een met meedere HGJB’s gelagerde rotor in een testopstelling bij 100.000 rpm ingezet. Met behulp van een trillingssysteem konden vervolgens eigenschappen van de lagers zoals stijfheid en dempingscoëfficiënt worden gemeten en worden vergeleken met de voorspellingen van de NGT. De NGT vertoonde daarbij een neiging tot licht overschatte waarden. In volgende experimenten moeten metingen worden uitgevoerd met andere gassen (zoals koelmiddelen), aangezien dat voor warmtepompen en dergelijke van belang is. Ten opzichte van pure simulaties biedt de NGT snelheidsvoordelen tot zo’n twee orden van grootte.
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items