پروفیل فشار یاتاقان‌های لغزشی به شرایط کاری یاتاقان بستگی دارد.
در شکل 1 دو یاتاقان با شرایط کاری متفاوت نشان داده شده است.
شکل سمت چپ مربوط به یاتاقان با دور پایین، بار زیاد و زاویه برخورد کوچک می‌باشد درحالی‌که شکل سمت راست، عکس این حالت را نشان می‌دهد.
شکل 1 دو یاتاقان با شرایط کاری متفاوت
در شکل سمت چپ با فرض وجود حرکت عمودی شفت، نیروی قابل‌توجهی برای بازگرداندن شفت به حالت اولیه ایجاد میشود.
ولی در شکل سمت راست برای حرکت عمودی شفت، نیروی‌های عمودی و افقی اعمال می‌شوند.
این دو نیرو می‌توانند یک کوپل ایجاد کنند.
درنتیجه به شفت یک نیروی مماسی اعمال میشود که چرخش مرکز شفت را به همراه داشته و منجر به ناپایداری میشود.
شلاق روغن یکی از شایع‌ترین دلایل ایجاد ناپایداری در فرکانس زیرهامونیک (SubSynchronous) در یاتاقان‌های لغزشی می‌باشد.
در حالت عادي فيلم روغن خودش در یاتاقان جریان می‌یابد تا عمل خنک کاری و روانکاری را انجام دهد.
در این حالت شفت بر گوه فشار روغن سوار شده و طبق شکل 2 در یک سمت یاتاقان بالاآمده و در حالت پایدار شروع به چرخش میکند.
شکل 2 ناپایداری روغن
اگر به شفت یک شوک ناگهانی مانند پدیده سرج و یا نیروی خارجی شدید وارد شود، در این حالت مقدار خارج از مرکزی شفت نسبت به حالت تعادل افزایش میابد.
این پدیده باعث پمپ شدن روغن در فضایی میشود که به خاطر حرکت شفت ایجادشده است.
این امر باعث افزایش فشار فیلم روغن میشود. درنتیجه نیروی زیاد ایجادشده می‌تواند شفت را در مسیری دایره‌ای و به حالت چرخشی بچرخاند.
اگر سیستم قابلیت دفع این نیرو را داشته باشد، شفت به حالت اولیه برگشته در غیر این صورت این روند ادامه می‌یابد و پیامد آن افزایش کلرنس و خرابی یاتقان ژورنال است.
FFT و شلاق روغن
محدوده فرکانس مربوط به پدیده شلاق روغن در منابع مختلف تفاوت‌های جزئی دارند ولی عموماً در مورد محدوده فرکانسی 0.40X تا 0.48X مشترک می‌باشند (شکل 3).
بنابراین یکی از راه‌های شناسایی این عیب وجود ارتعاش در محدوده فرکانس ذکر شده است.
تغییر دما و فشار روغن و یا بار و لقی یاتاقان ژورنال می‌تواند عامل ایجاد این پدیده مخرب شود.
شکل 3 اسپکتروم ناپایداری گردش روغن در یاتاقان ژورنال
منحنی Orbit و شلاق روغن
درصورتی‌که منحنی اربیت شفت گرفته شود، به علت افزایش دامنه در فرکانسی کمتر از فرکانس دور اصلی ماشین، شما دونقطه و یک حلقه (Loop) داخلی را در منحنی اربیت مشاهده می‌کنید.
اگر اربیت را به صورت زنده مشاهده کنید خواهید دید که لوپ داخلی در جهت چرخش شفت در حال گردش است.
شکل 4 منحنی اربیت شفت در پدیده شلاق روغن یاتاقان ژورنال
راهکارهای اصلاح شلاق روغن
از سال 1919 میلادی که ساخت توربین و کمپرسورهایی با قابلیت کار در سرعت بالاتر از سرعت بحرانی، امکان‌پذیر شد، مشکلات جدیدی ازجمله ناپایداری در یاتاقانها مشاهده گردید.
در مرحله اول جهت رفع شلاق روغن، کاهش ویسکوزیته روغن از طریق افزایش درجه حرارت روغن پیشنهاد میشود و درصورتی‌که این مشکل ادامه داشته باشد، نوع یاتاقان و لقی‌های آن باید تغییر کند.
در این راستا تلاش‌های جهت رفع این مشکل انجام شد، که نتیجه آن، طراحی و ساخت یاتاقان‌های مختلفی ازجمله Tilting Pad و Wall Dan شد.
این یاتاقانها تا حدود زیادی توانستند این ناپایداری را کاهش دهند. به‌عنوان‌مثال شیارهای محوری داخل یاتاقان‌های Titling Pad در برابر چرخش روغن مقاومت ایجاد میکنند.
راهکار بعدی استفاده از یاتاقان‌های نوع Looped است. حالت Titling کفشک‌ها در این یاتاقانها، باعث میشود کفشک حرکت ثابتی را دنبال کرده و درنتیجه پایداری کلی سیستم افزایش یابد.
شکل 5 سمت راست یاتاقان Tilting Pad، سمت چپ یاتاقان Dam Wall
