터보 컴프레셔용 복합재료 틸팅 패드 저널 베어링의 오일 공급중단 상황에서의 내구성 연구

최강영; 김성수

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자료유형: 학술저널

저자정보: 최강영 김성수

저널정보: 한국복합재료학회 Composites Research Composites Research 제29권 제3호

발행연도: 2016.1

수록면: 111 - 116 (6page)

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터보/컴프레셔(Turbo compressor)용 틸팅 패드 저널 베어링(Tilting pad journal bearing)은 고속, 고하중의 주축(Rotor)을 지지하는 역할을 하며, 화이트 메탈(White metal)이 대표적인 소재로 널리 사용되어왔다. 그러나 예기치 않은 윤활유 공급 중단 상황(Oil cut situation) 또는 베어링과 주축 사이에 유막(Oil film)이 제대로 형성되지 않을 경우, 기존의 화이트 메탈 베어링은 융착(Seizure) 현상에 의해 바로 정지하게 되고 주축에 심각한 손상을 유발한다. 이러한 융착 문제를 해결하기 위해 기존의 화이트 메탈에 비해 높은 비강성, 비강도 그리고 뛰어난 마찰 특성(Tribological characteristic)을 가지는 탄소섬유 강화 복합재료(Carbon fiber reinforced composite)가 틸팅 패드 저널 베어링에 사용될 수 있다. 본 연구에서는 고 내열성 탄소섬유/에폭시 복합재료 틸팅 패드 저널 베어링의 오일공급 중단 상황에서의 내구성에 대한 연구를 진행하였다. 이를 위해 상온 및 오일공급 중단상황의 고온에서 인장, 압축, 전단 등의 기초적인 복합재료 물성 실험을 진행하였고, 복합재료 틸팅 패드 저널 베어링에 있어 가장 중요한 물성인 층간 계면 강도를 측정하기 위해 Short Beam Shear 실험을 진행 하였다. 오일 공급 중단 상황에서 복합재료 틸팅 패드 저널 베어링의 파손(Failure) 가능성을 알아보기 위해 유한 요소 해석(Finite element analysis)을 진행함으로써 베어링 표면에 가해지는 최대 응력을 도출하였고, 해석 결과와 물성 시험으로부터 측정된 강도 값을이용하여 Tsai-Wu Failure index를 계산하였다. 해석 결과를 검증하기 위해 산업용 테스트 벤치를 이용하여 탄소섬유/에폭시 복합재료로 제조된 틸팅 패드 저널 베어링의 오일 공급 중단 실험을 진행하였다.

#탄소섬유/에폭시 복합재료 #복합재료 틸팅 패드 저널 베어링 #유한 요소 해석 #오일 공급 중단 #Carbon fiber/epoxy composite #Composite tilting pad journal bearing #Finite element analysis #Oil cut situation

참고문헌 (8)

참고문헌 신청

Mouritz, A. P. / 2007 / Fire Properties of Polymer Composite Materials / Springer

Bosze, E.J. / 2006 / High Temperature Strength and Storage Modulus in Unidirectional Hybrid Composites / Composites Science and Technology 66(13):1963~1969

Gu, P. / 2005 / Structural Buckling of Polymer Matrix Compo6sites due to Reduced Stiffness from Fire Damage / Composite Structures 69(1):65~75

Lee, D. G. / 2004 / Failure Analysis of Asbestos-phenolic Composite Journal Bearing / Composite Structures 65(1):37~46

Yu, H. N. / 2009 / Optimum Design of Aramid-phenolic Composite Journal Bearing / Composites Part A:Applied Science and Manufacturing 40(8):1186~1191

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김성수

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