[논문]Groove 형상에 따른 Journal Bearing의 유량특성 해석

소개글

[논문]Groove 형상에 따른 Journal Bearing의 유량특성 해석

목차

제 1 장 서 론 1


1.1 개요 1
1.2 종래의 연구 1
1.3 연구 내용 3

제 2 장 저널베어링의 이론적 고찰 4


2.1 저널베어링의 기초이론 4
2.1.1 저널베어링의 설계 파라미터 8
2.1.2 베어링 유량의 일반화 된 좌표계 변환 9
2.2 그루브 형상에 대한 이론적 고찰 15

제 3 장 실험 장치 설계 17

3.1 실험장치의 개요 17
3.2 샤프트의 설계 18
3.3 케이스의 설계 21

제 4 장 결과 및 고찰 23

4.1 실험 결과 23
4.1.1 샤프트의 회전수에 따른 유량의 변화 23
4.1.2 오일의 온도에 따른 유량의 변화 33
4.1.3 그루브 형상에 따른 유량의 변화 40
4.2 결과 분석 50
4.2.1 회전수와 온도의 관계 50
4.2.2 회전속도와 그루브 형상의 관계 53
4.2.3 온도와 그루브 형상의 관계 57

제 5 장 결론 61

기호 설명 62
참고 문헌 63

본문내용

1.1 개 요

최근 회전계는 고속화, 소형화 및 우수한 진동 특성 등의 요구 조건들을 만족시키기 위해 볼베어링을 저널베어링으로 대체하는 흐름이 증가하고 있다. 볼베어링이나 롤러 베어링을 사용하지 않는 이유는 볼과 롤러의 접촉 부분인 점 또는 선에 하중이 집중되기 때문이다. 하지만 저널베어링은 윤활유를 사이에 두고 넓은 면에 하중을 분산하여 받기 때문에 큰 힘을 받을 수 있다. 저널베어링은 샤프트와 베어링 사이에 윤활유를 두고 서로 미끄러지는 유체마찰을 하고 있다. 고체의 표면은 아무리 문질러도 요철 부분이 생기기 때문에 고체끼리 스치면 이 요철 부분이 서로 맞물려 마모현상이 생기게 된다. 이 요철부분의 홈을 오일로 메워 유막을 사이에 두고 미끄러지게 한 것이 저널베어링이며, 이 틈새가 좁아져도 샤프트와 베어링의 미세한 요철 부분이 직접적으로 접촉되지 않도록 양쪽 면은 매우 매끄럽게 되어 있다. 이 베어링의 틈새는 열팽창 및 하중 등의 영향에 의해 변화되기 때문에, 너무 작으면 소착의 우려가 있고 너무 크면 진동이 발생하므로 적당한 두께로 조정되어야 한다. 그러나 일반적인 플레인 저널베어링은 기본 구조상 여러 종류의 진동모드가 발생한다. 저널 베어링이 유체 윤활 상태에서 원활한 동작으로 운전되기 위해서는 저널 베어링의 표면에 오일 구멍(Oil Hole)이나 오일 홈(Oil Groove)을 더하여 베어링 틈새로 충분한 윤활유가 공급되어야 한다. 이러한 급유 홈의 형상이나 크기 및 급유 위치에 따라 베어링의 성능은 달라지게 된다. 그러므로 베어링의 설계 시 베어링의 성능을 정확하게 파악하기 위해서는 이러한 급유조건을 파악하는 것이 필수적이다.

1.2 종래의 연구

저널베어링의 급유 홈 형태나 위치에 따른 베어링의 성능을 해석한 연구와 저널 베어링에 발생하는 진동모드를 극복하여 베어링의 성능을 해석하고 향상시키기 위한 연구가 진행되어왔다.
1960년대부터 플레인 저널베어링의 표면에 구멍(Hole)이나 로브(Lobes), 빗살무늬(Herringboe-Groove)를 더하여 저널베어링의 안정성을 향상시키려는 노력이 계속되어 왔다. [1-3]

참고 자료

(1) Sternlict B. and Winn, L.W., "On the Load Capapcity and Stability of Rotors in Self-Acting Gas Lubricated Plain Cylindrical Journal Bearings," Trans. of ASME, Journal of Basic Eng., Series D, 86, 2, pp.505-512, 1963

(2) Cunningham, R. E., Fleming, D.P., and Anderson, W.J., "Experimental Stability Studies of the Herringbone Grooved Gas-Lubricated Journal Bearings" Journal of Lubrication Technology, pp.52-59

(3) Bootsma, J., 1975, "Liquid-Lubricated Spiral Groove Journal Bearings," Thesis, Technological University, Delft, The Netherland.

(4) Florin. D., 1995, "Wave Journal Bearing with Compressible Lubricant-Part Ⅰ: The Wave Bearing Concept and a Comparison to the Circular Bearing," STLE Tribology Trans., Vol. 38, pp.153-160

(5) Jeong, K.M. and Kim, K.W., "The Effect of Oil Supply Conditions on the Static Characteristics of Plain Journal Bearings." Journal of the KSTLE, Vol.6, No.2, pp.76-87, 1990

(6) Vijayaraghavan, D. and Keith JR., T.G., "Effect of Type and Location of Oil Groove on the Performance of Journal Bearings," Tribology Transactions, Vol.35, pp.98-106, 1992

(7) 신동우, 임윤철, “그루브형상을 고려한 빗살무늬저널베어링의 유한요소해석”, Journal of the KSTLE, Vol.16, No. 6, December 2000, pp. 425-431

(8) 박상신, 김규하, 이진갑, “스크롤 압축기 저어널 회전축의 궤적 계산 및 측정”, Journal of the KSTLE, Vol.23, No. 3, June 2007, pp. 83-88

(9) 박상신, 황평, 김도형, “헬리컬 그루브를 갖는 수직 동압베어링 해석에 관한 연구”, 한국윤활학회 학술대회 Vol.29, June 1999, pp. 175-181

(10) 이정배, 이승갑, “ 오일 그루브를 고려한 로터리 압축기 저어널 베어링 해석”, 대한설비공학회 2001 하계학술발표회 논문집 pp.1301~1306

(11) 강경필, 임윤철, “오일 윤활 원호홈 단면 저어널 베어링에 대한 수치해석”, 대한기계학회 1996 춘계학술대회눈문집(A) pp.561~565

(12) Kang, K., Rahim Y., and Sung, K., "A Study of the Oil-Lubricated Herringbone-Grooved Journal Bearing-Part Ⅰ:Numerical Study," ASME J.Tribol.,118, pp.906-911, 1996