Fırça Contası Performans Parametreleri ve Testleri

Fırça contalarının performans değerlendirmesi, sızıntı oranı, histerezis özellikleri, fırça kılları ile rotor arasındaki temas kuvveti, sürtünme ve aşınma gibi parametreleri içerir. Sayısal simülasyon, fırça conta performansını araştırmak için çok önemli bir yöntem olarak hizmet vermektedir. ABAQUS-sonlu eleman yazılımı kullanılarak geliştirilen, fırça contalarının histerezis özelliklerine ilişkin sayısal bir model-, kıllar arasındaki ve ayrıca kıllar ile destek plakası ve rotor arasındaki temas etkileşimlerini içerir; ayrıca yakınsamayı arttırmak için sönümleme uygulanır. Çalışma, basınç farkının ve kıl çapının arttırılmasının histerizi yoğunlaştırdığını, kıl eğim açısının arttırılmasının ise bunu azalttığını göstermektedir; kılların serbest uzunluğunun histerezis üzerinde yalnızca sınırlı bir etkisi vardır. Kıl çapı, kıllar ile rotor arasındaki temas kuvvetini belirleyen önemli bir faktördür; kıl eğim açısı da maksimum temas kuvveti üzerinde belirli bir etkiye sahiptir. Bir akışkan-yapı etkileşim modeli, -basınç farkı ve kıl geometrik özellikleri gibi parametrelerin- contanın akış alanı ve kıl deformasyonu üzerindeki etkilerini analiz etmek için kullanılabilir.

Deneysel testler, sayısal modellerin doğrulanması ve özgün performans verilerinin elde edilmesi için vazgeçilmez bir araçtır. Fırça kıllarının dinamik özelliklerini araştırmak için bir hava emme sistemi, bir sızdırmazlık sistemi ve bir ölçüm sisteminden oluşan bir deney aparatı yapılabilir; bu kurulum, yüksek-basınçlı hava akışının etkisi altında kıl deformasyonunu, yer değiştirmesini, katmanlaşmasını ve titreşim olaylarını gözlemlemek için yüksek-hızlı bir video ölçüm sistemi ile donatılmıştır. Kıl titreşimi olgusu ağırlıklı olarak kıl yoğunluğunun nispeten seyrek olduğu bölgelerde meydana gelir ve bu tür titreşimlerin yoğunluğu, basınç oranıyla birlikte artar. Fırça contalarının sürtünme ve aşınma özellikleriyle ilgili olarak, kıl sürtünme kuvvetini, sürtünme torkunu ve radyal kuvveti ölçmek için özel deneysel test düzenekleri kullanılabilir-böylece sürtünme katsayısının hesaplanmasına olanak sağlanır-ve kıl aşınmasının boyutu gravimetrik yöntem kullanılarak ölçülebilir.