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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김태호
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2019
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고속 회전체 시스템 설계에 있어 시스템의 특성과 목적에 맞는 베어링의 선정은 중요한 설계 요인이다. 베어링은 크게 접촉식과 비접촉식으로 구분된다. 대표적인 접촉식 베어링으로는 볼베어링, 롤러베어링과 같은 구름베어링을 일반적으로 가장 많이 사용한다. 구름베어링은 국제적으로 규격화가 잘되어있고, 접근성이 높은 장점을 가진 반면, 점접촉 또는 선접촉을 하고 있기 때문에 수명이 제한적이고 감쇠성능이 낮아 고속 구동 시 진동 및 소음이 큰 단점을 지니고 있다. 이러한 구름베어링의 낮은 감쇠성능을 보완하기 위해 스퀴즈필름댐퍼, 메탈메쉬 댐퍼 등을 사용하여 진동성분을 감소시키는 방법이 있다.
비접촉식 베어링은 일반적으로 오일 또는 가스로 구동되며, 회전축이 회전할 때 발생하는 윤활 매체의 유체동압이 회전축을 지지한다. 비접촉으로 축을 지지하기 때문에 접촉식 베어링에 비해 진동 및 소음이 적고 베어링 수명이 매우 긴 장점이 있다. 이러한 비접촉식 베어링 중 오일 윤활 틸팅 패드 베어링은 고하중 지지에 용이하고 고속에서 안정성이 높아 대형 터보기계에 주로 사용되고 있다. 하지만 별도의 오일 윤활을 위한 시스템이 추가적으로 필요하고, 베어링 가격이 매우 높은 단점을 지니고 있다. 또 다른 비접촉식 베어링으로 가스 포일 베어링은 공기를 윤활제로 사용하기 때문에 별도의 시스템이 필요하지 않아 시스템의 단순화가 가능하며, 낮은 마찰 손실, 고속 및 고온 구동에 유리한 장점을 지니고 있다. 하지만, 오일 윤활 베어링 대비하여 낮은 가스의 점성계수는 베어링의 낮은 강성, 감쇠 계수 및 하중지지능력의 단점을 지니고 있다.
본 연구에서는 이러한 접촉식 및 비접촉식 베어링의 고속 구동 시험을 진행하고 특성을 분석한다. 접촉식 베어링인 볼베어링, 메탈메쉬 댐퍼-볼베어링 조합체와 비접촉식 베어링인 가스 포일 베어링으로 지지되는 고속 회전체-베어링 시스템에 대하여, 각각의 시스템 특성을 파악하기 위한 고속 구동 시험을 통해 회전축 변위 진동 특성, 하우징 진동 특성, 관성 정지 특성을 비교 분석하였다.
비접촉식 베어링은 일반적으로 오일 또는 가스로 구동되며, 회전축이 회전할 때 발생하는 윤활 매체의 유체동압이 회전축을 지지한다. 비접촉으로 축을 지지하기 때문에 접촉식 베어링에 비해 진동 및 소음이 적고 베어링 수명이 매우 긴 장점이 있다. 이러한 비접촉식 베어링 중 오일 윤활 틸팅 패드 베어링은 고하중 지지에 용이하고 고속에서 안정성이 높아 대형 터보기계에 주로 사용되고 있다. 하지만 별도의 오일 윤활을 위한 시스템이 추가적으로 필요하고, 베어링 가격이 매우 높은 단점을 지니고 있다. 또 다른 비접촉식 베어링으로 가스 포일 베어링은 공기를 윤활제로 사용하기 때문에 별도의 시스템이 필요하지 않아 시스템의 단순화가 가능하며, 낮은 마찰 손실, 고속 및 고온 구동에 유리한 장점을 지니고 있다. 하지만, 오일 윤활 베어링 대비하여 낮은 가스의 점성계수는 베어링의 낮은 강성, 감쇠 계수 및 하중지지능력의 단점을 지니고 있다.
본 연구에서는 이러한 접촉식 및 비접촉식 베어링의 고속 구동 시험을 진행하고 특성을 분석한다. 접촉식 베어링인 볼베어링, 메탈메쉬 댐퍼-볼베어링 조합체와 비접촉식 베어링인 가스 포일 베어링으로 지지되는 고속 회전체-베어링 시스템에 대하여, 각각의 시스템 특성을 파악하기 위한 고속 구동 시험을 통해 회전축 변위 진동 특성, 하우징 진동 특성, 관성 정지 특성을 비교 분석하였다.
목차
List of figures ⅱList of tables ⅴAbstracts(국문 요약) ⅶ1. 서론 11.1 연구 배경 및 문헌조사 11.2 연구 내용 42. 회전축 베어링 시스템 설계 52.1 회전축-볼베어링 시스템 설계 52.2 회전축-메탈메쉬-볼베어링 조합체 시스템 설계 72.3 회전축-가스 포일 베어링 시스템 설계 83. 고속 모터 구동 시험 143.1 고속 모터 시험 장치 및 시험 방법 143.2 볼베어링으로 지지되는 고속 모터 시험결과 및 분석 163.3 메탈메쉬-볼베어링으로 지지되는 고속 모터 시험결과 및 분석 183.4 가스 포일 베어링으로 지지되는 고속 모터 시험 결과 및 분석 203.5 베어링에 따른 고속 모터 회전체 동역학 성능 시험 결과 및 분석 224. 회전축 관성 회전 정지 해석 및 시험 284.1 베어링 토크에 의한 회전축 관성 정지 해석 284.2 베어링 토크에 의한 회전축 관성 정지 시험 결과 및 분석 비교 345. 결론 37참고문헌 42
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