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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 서준호
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
이 논문의 연구 히스토리 (7)
2023
2022
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매우 큰 축, 반경 방향 하중 및 모멘트를 수반할 수 있는 능력을 가진 복열테이퍼 롤러베어링(Double-row Tapered Roller Bearing, DTRB)은 오버헝 회전축에 주로 사용된다. 또한 구름 베어링-회전축(Rolling Bearing-Rotor, RBR) 시스템은 기계 시스템의 성능을 결정하는 핵심 요소이며, 두 기계 요소는 긴밀한 상호관계를 가지고 있어 두 요소가 결합된 시스템에 대한 연구가 지속적으로 증가하고 있다. 하지만 각 접촉 볼 베어링, 원통형 롤러 베어링 등에 대한 RBR 시스템의 연구는 상당히 정형화된 반면, DTRB로 지지된 RBR 시스템의 모델은 정립되지도 않은 실정이며, 동시에 DTRB로 지지된 RBR 시스템의 진동 특성 및 접촉 압력에 대한 연구 역시 전무하다.
본 연구에서는 DTRB로 지지된 유한 요소 오버헝 회전축 수치해석 모델을 정립했으며, DTRB의 강성 특성을 설명하고 동시에 베어링 지지 위치, 사전 변형량, 롤러 프로파일 등과 같은 DTRB 지지 특성에 따른 RBR 시스템의 진동 특성 및 접촉 압력을 예측하였다. 사전 변형량, 외부 하중 상태에 따라 DTRB의 강성은 크게 변화하며 그 원인은 무부하 상태 롤러 발생, Hertz 접촉력 증가에 기인하는 것을 확인하였다. DTRB 지지 위치는 상기 인자 중 RBR 시스템의 진동 특성에 가장 큰 영향을 미친다. 디스크와 베어링의 위치가 가까워질수록 시스템의 변위는 감소하며 동시에 고유진동수는 증가한다. 또한 베어링 지지 위치를 디스크와 지나치게 멀게 배치시키면 진동 특성의 악영향뿐만 아니라 모서리 응력 현상을 부각시킨다. 사전 변형량의 증가는 DTRB의 강성을 증가시켜 RBR 시스템의 변위를 감소시키고 동시에 고유진동수를 증가시킨다. 하지만 일정 사전 변형량 이상에서는 해당 효과가 미미해지며 과도한 사전 변형량의 증가는 접촉 압력의 증가를 야기한다. 롤러 길이 방향으로 곡률을 입히는, 롤러 크라우닝 반경은 그 값이 증가할수록 RBR 시스템 변위 감소 및 고유진동수 증가 효과를 부른다. 하지만 크라우닝 반경의 증가는 모서리 응력을 급증시켜 접촉 압력 관점에서 부정적인 효과를 야기한다. 상기 결과를 통해 DTRB로 지지된 RBR 시스템의 진동 및 접촉 압력 저감에 필요한 DTRB 지지 특성을 설계할 수 있음을 보였다.
본 연구에서는 DTRB로 지지된 유한 요소 오버헝 회전축 수치해석 모델을 정립했으며, DTRB의 강성 특성을 설명하고 동시에 베어링 지지 위치, 사전 변형량, 롤러 프로파일 등과 같은 DTRB 지지 특성에 따른 RBR 시스템의 진동 특성 및 접촉 압력을 예측하였다. 사전 변형량, 외부 하중 상태에 따라 DTRB의 강성은 크게 변화하며 그 원인은 무부하 상태 롤러 발생, Hertz 접촉력 증가에 기인하는 것을 확인하였다. DTRB 지지 위치는 상기 인자 중 RBR 시스템의 진동 특성에 가장 큰 영향을 미친다. 디스크와 베어링의 위치가 가까워질수록 시스템의 변위는 감소하며 동시에 고유진동수는 증가한다. 또한 베어링 지지 위치를 디스크와 지나치게 멀게 배치시키면 진동 특성의 악영향뿐만 아니라 모서리 응력 현상을 부각시킨다. 사전 변형량의 증가는 DTRB의 강성을 증가시켜 RBR 시스템의 변위를 감소시키고 동시에 고유진동수를 증가시킨다. 하지만 일정 사전 변형량 이상에서는 해당 효과가 미미해지며 과도한 사전 변형량의 증가는 접촉 압력의 증가를 야기한다. 롤러 길이 방향으로 곡률을 입히는, 롤러 크라우닝 반경은 그 값이 증가할수록 RBR 시스템 변위 감소 및 고유진동수 증가 효과를 부른다. 하지만 크라우닝 반경의 증가는 모서리 응력을 급증시켜 접촉 압력 관점에서 부정적인 효과를 야기한다. 상기 결과를 통해 DTRB로 지지된 RBR 시스템의 진동 및 접촉 압력 저감에 필요한 DTRB 지지 특성을 설계할 수 있음을 보였다.
목차
제 1 장 서 론 11.1. 연구 배경 및 동향 11.2. 연구의 목적 6제 2 장 이 론 72.1. DTRB 하중 분배 72.1.1. 초기 위치 벡터 82.1.2. 최종 위치 벡터 92.1.3. 접촉 변형량 및 하중 102.1.4. 기타 하중 및 DTRB 평형방정식 122.2. RBR 시스템 172.2.1. 회전축 질량, 강성, 자이로스코픽 행렬 172.2.2. 디스크, 베어링, 하중 행렬 192.2.3. 전체 RBR 시스템 운동방정식 212.3. 접촉 해석 25제 3 장 결과 및 고찰 293.1. DTRB 강성 특성 293.2. DTRB 지지 위치에 따른 진동 특성 및 접촉 압력 353.2.1. RBR 시스템 진동 특성 353.2.2. DTRB 접촉 압력 363.3. 사전 변형량 및 롤러 프로파일의 영향 433.3.1. 사전 변형량 433.3.2. 롤러 프로파일 44제 4 장 결 론 54Reference 56Abstract 60감사의 글 62
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