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저자정보
이동현 (한국기계연구원) 김병옥 (한국기계연구원) 박무룡 (한국기계연구원) 임형수 (한국기계연구원)
저널정보
한국트라이볼로지학회 Tribology and Lubricants Tribology and Lubricants 제37권 제3호
발행연도
2021.6
수록면
91 - 98 (8page)

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This paper presents a hydrostatic bearing design and rotordynamic analysis of a turbo expander for a hydrogen liquefaction plant. Th~e turbo expander includes the turbine and compressor wheel assembled to a shaft supported by two hydrostatic radial and thrust bearings. The rated speed is 75,000 rpm and the rated power is 6 kW. For the bearing operation, we use pressurized air at 8.5 bar as the lubricant that is supplied to the bearing through the orifice restrictor. We calculate the bearing stiffness and flow rate for various gauge pressure ratios and select the orifice diameter providing the maximum bearing stiffness. Additionally, we conduct a rotordynamic analysis based on the calculated bearing stiffness and damping considering design parameters of the turbo expander. The predicted Cambell diagram indicates that there are two critical speeds under the rated speed and there exists a sufficient separation margin for the rated speed. In addition, the predicted rotor vibration is under 1 μm at the rated speed. We conduct the operating test of the turbo expander in the test rig. For the operation, we supply pressurized air to the turbine and monitor the shaft vibration during the test. The test results show that there are two critical speeds under the rated speed, and the shaft vibration is controlled under 2.5 μm.
#hydrostatic bearing(정압베어링) #turbo expander(터보팽창기) #orifice(오리피스) #hydrogen liquefaction(수소액화)

목차

Abstract
1. 서론
2. 연구방법 및 내용
3. 결과 및 고찰
4. 결론
References

참고문헌 (17)

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Fleming, D. P. / 1970 / Zero-Load Stability of Rotating Externally Pressurized Gas-Lubricated Journal Bearings / J. Lub. Tech 92:325~334 google schola Fleming, D. P. / 1977 / Dynamic Stiffness and Damping of Externally Pressurized Gas Lubricated Journal Bearings / J. Lub. Tech 99:101~105 google schola Chen, Y. S. / 2010 / Influences of Operational Conditions and Geometric Parameters on the Stiffness of Aerostatic Jjournal Bearings / Precision Engineering 34:722~734 google schola Belforte, G. / 2008 / High-speed Electrospindle Running on Air Bearings : Design and Experimental Verification / Meccanica 43:591~600 google schola Xiao, H. / 2018 / Performance Analysis of Aerostatic Journal Microbearing and its Application to High-speed Precision Micro-spindles / Triboiogy Int 120:476~490 google schola

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