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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 서준호
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수21
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구름 베어링은 공학 시스템에서 가장 가혹한 부하 조건을 가지나 그 활용도가 높아 기계 시스템에서 필수적인 기계 부품 중 하나이다. 구름 베어링에서 열 성능은 과도한 온도 변화로 인해 베어링 수명을 제한하는 핵심적인 요소로 인식되고 있다. 하지만 고속 각 접촉 볼 베어링에서 열적 거동은 윤활유의 물성, 구성요소 간 구조적 제약, 그리고 동력 손실원 등 수많은 인자가 복잡하게 얽혀 있어 해당 메커니즘을 정확히 반영할 수 있는 모델을 만들기는 상당히 어렵다. 또한, 가혹한 조건에서 열팽창에 따라 초기 접촉각, 공형도 등의 정밀 형상을 어떻게 설계해야 하는지 제시한 연구는 현재까지 찾아볼 수 없다. 따라서, 본 연구에서는 고하중, 고속의 가혹한 조건에 놓인 각 접촉 볼 베어링(Angular contact ball bearing, ACBB)의 열-기계적 거동 및 피로 수명 해석 모델을 개발하여 열적 효과가 피로 수명에 미치는 영향을 분석하고, 작동 조건인 공급 유량과 정밀 형상 설계 치수인 간극, 공형도가 ACBB의 열-기계적 거동의 변화와 피로 수명에 미치는 영향을 살펴보고자 한다. 베어링 작동 조건에 따른 피로 수명 분석에서 열적 효과가 베어링 수명에 미치는 영향을 분석하였고, 특정 속도에서 수명이 최대가 되는 공급 유량이 있음을 확인하였다. 이에 대한 주된 원인은 접촉각과 열팽창으로 인한 간극 변화이므로, ACBB 작동 조건에 따른 최적 초기 접촉각을 도출하였다. 마지막으로 공형도가 베어링 피로 수명에 미치는 영향을 분석하였다. 공형도가 감소하면 피로 수명이 증가한다는 일반적인 정설과 다르게, 열적 효과를 고려하면 공형도 감소하더라도 베어링 수명이 줄어들 수 있음을 확인하였다. 이는 공형도가 베어링 수명에 유의미한 영향을 미치며, 열적 효과를 고려함에 따라 수명 증감 경향이 달라짐을 의미한다.
본 연구에서 제안한 모델을 통해 ACBB의 열적 거동에 따른 열 팽창과 접촉각 변화가 반영되었다. 베어링의 열적 효과가 베어링 피로수명에 미치는 영향에 대해 분석하였으며, 이는 다양한 구름 베어링의 피로 수명 예측에 활용될 수 있다. 본 수치 해석 모델의 해석 결과가 기계요소의 작동 조건 및 정밀 형상에 따른 피로 수명 예측과 신뢰도 향상에 도움이 될 것으로 기대된다.
본 연구에서 제안한 모델을 통해 ACBB의 열적 거동에 따른 열 팽창과 접촉각 변화가 반영되었다. 베어링의 열적 효과가 베어링 피로수명에 미치는 영향에 대해 분석하였으며, 이는 다양한 구름 베어링의 피로 수명 예측에 활용될 수 있다. 본 수치 해석 모델의 해석 결과가 기계요소의 작동 조건 및 정밀 형상에 따른 피로 수명 예측과 신뢰도 향상에 도움이 될 것으로 기대된다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구 배경 11.2 연구 동향 21.3 연구의 목적 및 구성 5제 2 장 이 론 72.1 ACBB 하중 분배 이론 72.1.1 부하가 가해지기 전/후 ACBB 접촉 상태 변화 72.1.2 고속 ACBB 82.1.3 볼 베어링의 열팽창 122.2 ACBB 열 해석 192.2.1 볼 베어링 동력 손실 192.2.2 볼 베어링 열 전달 212.2.3 열 네트워크 이론 252.3 피로 수명 해석 312.3.1 GZ 수명 방정식 312.3.2 순환 빈도 322.3.3 전체 베어링의 수명 방정식 33제 3 장 결과 및 고찰 353.1 하중 해석의 검증 353.2 열 해석 363.3 열적 효과가 ACBB 의 피로 수명에 미치는 영향 413.4 정밀 형상의 영향 473.4.1 초기 접촉각의 영향 473.4.2 공형도의 영향 47제 4 장 결 론 51참고 문헌 54Abstract 59감사의 글 61
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