초기 정압 부상 기능을 가지는 틸팅 패드 저널 베어링의 해석적 연구 :

장경은

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자료유형: 학위논문

저자정보: 장경은 (국민대학교, 국민대학교 일반대학원)

지도교수: 김태호

발행연도: 2017

저작권: 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수5

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2017

초기 정압 부상 기능을 가지는 틸팅 패드 저널 베어링의 해석적 연구

장경은 기계설계학과 2017.01 학위논문

2016

피봇 형상에 따른 틸팅 패드 저널 베어링의 동적 성능 비교

장경은 , 세이드 문타지르 메디 , 김태호 한국트라이볼로지학회 학술대회 2016.10 학술대회자료

2015

유연한 피봇을 갖는 틸팅 패드 저널 베어링의 열유체 해석

장경은 , 김태호 한국유체기계학회 학술대회 논문집 2015.12 학술대회자료

피봇 두께가 연성 피봇 틸팅 패드 저널 베어링의 성능에 미치는 영향

장경은 , 김태호 한국트라이볼로지학회 학술대회 2015.04 학술대회자료

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틸팅 패드 베어링은 중대형, 고속 회전체 시스템에 적용되는 요소로 연성 강성 계수가 존재하지 않거나 매우 작아 고속 구동 시 동적 안정성과 내구성이 우수하다. 초기 구동 시 저널과 패드의 마모를 감소시키기 위해 초기 정압 부상 기능을 적용한 베어링을 사용하여 베어링의 수명을 늘릴 수 있다. 본 논문은 피봇 형상에 따른 틸팅 패드 저널 베어링의 열유체 해석과 초기 정압 부상 베어링의 하중지지 성능 해석을 수행하였다. 피봇 강성을 고려한 해석을 위해 라커백 피봇, 볼-실린더 피봇, 실린더-실린더 피봇 등의 Hertzian contact 이론을 사용한 해석 모델을 제시하였다. 틸팅 패드 베어링의 열유체 해석에는 열에너지 보존에 기반을 둔 에너지 수송 방정식을 적용하였다. 피봇 강성 및 응력은 하중 증가와 곡률 직경 차이에 비선형적으로 변화하며 선 접촉하는 라커백 피봇의 강성이 최댓값을, 응력은 최솟값을 가진다. 피봇 형상에 따른 해석 결과, 피봇 강성이 낮을수록 베어링의 저널 편심률과 최소 유막 두께는 감소하며, 강성 및 감쇠 계수는 증가한다. 유막 온도는 피봇의 형상에 큰 영향을 받지 않는다. 초기 정압 부상 베어링 해석은 오일 주입구와 리세스 형상 변화에 따른 해석을 수행하였다. 동일한 주입 압력, 리세스 면적 조건의 경우 모세관 형상의 오일 주입구를 가지는 베어링의 하중 지지력이 높음을 확인하였다. 주입 유량의 증가에 따라 유막 두께는 감소하며 그에 따른 저널 편심률은 증가한다. 단일 패드 면적 대비 리세스 면적 비율의 증가에 따라 유막 두께는 감소하고 저널 편심률은 증가하는 경향을 보인다. 또한, 리세스 면적 비율의 증가에 따라 유막 두께와 편심률이 수렴하는 경향을 보여 그에 따른 리세스 형상의 최적 설계가 이루어질 수 있음을 확인하였다.

Tilting pad bearings are applied to medium and large size high speed rotating system, and have no or small cross-coupled stiffness coefficients. Therefore, they have superior dynamic stability and durability at high speed operation. Bearing life can be increased by using bearings with jack-up pressure floating to reduce journal and pad wear during initial operation. In this paper set out to thermohydrodynamic analysis of tilting pad journal bearing according to pivot shape and analysis of load capacity for jack-up bearings. An analytical model using Hertzian contact theory such as rocker-back pivot, ball-cylinder pivot, and cylinder-cylinder pivot is presented for pivot stiffness and stress analysis. The energy transfer equation based on thermal energy conservation is applied to the thermal fluid analysis of tilting pad bearings. The pivot stiffness and stress change nonlinearly with the increase in load and the differential diameter, and the stiffness of the rocker-back pivot in line contact has the maximum value and the stress has the minimum value. As a result of pivot shape analysis, the lower the pivot stiffness, the smaller the journal eccentricity of the journal and the minimum film thickness, and the stiffness and damping coefficient increase. The film temperature is not significantly influenced by the shape of the pivot. The analysis of the jack-up bearing analysis was carried out according to the change of the oil inlet compensation and recess shape. In the case of the same supply oil flow rate and recessed area condition, it was confirmed that the bearing load capacity of capillary type oil compensation is high. As the supply oil flow rate increases, the film thickness decreases and the journal eccentricity increases accordingly. As the ratio of the recess area to the single pad area increases, the film thickness decreases and the journal eccentricity tends to increase. Also, the film thickness and the eccentricity tend to converge with increasing the recess area ratio, and it is confirmed that the optimum design of the recess shape can be achieved.

1. 서론
1.1 연구 배경
1.2 연구 목적
2. 다양한 피봇을 가지는 틸팅 패드 저널 베어링 해석 모델
2.1 틸팅 패드 저널 베어링
2.2 피봇 강성 및 응력 해석 모델
3. 초기 정압 부상 베어링 해석 모델
3.1 초기 정압 부상 베어링
3.2 오일 주입구 (Compensation) 모델
3.3 리세스 (Recess) 모델
4. 틸팅 패드 저널 베어링 해석
4.1 열유체 (Thermohydrodynamic) 해석
4.2 베어링 해석 흐름도
4.3 해석 검증
5. 초기 정압 부상 베어링 해석
6. 해석 결과
6.1 피봇 형상에 따른 틸팅 패드 저널 베어링 성능 비교
6.2 초기 정압 부상 베어링 해석 결과
7. 결론

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