Jae-Hyun, Kim;Hyun-Woo, Han;Dongu, Im;Jung-Ho, Park;Su-Chul, Kim;Young-Jun, Park
Journal of Aerospace System Engineering
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v.16
no.6
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pp.35-44
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2022
This study aims to evaluate the stress and life of cylindrical roller bearings used in aircraft gearboxes, and to select a roller profile that minimises the contact stress between bearing rollers and raceways. The mounting clearance of four points contact ball bearing was determined, so that cylindrical roller bearings support all radial loads, and the bearing mounting position was determined to maximise the bearing lives. In addition, the static safety factor and dynamic life of bearing were predicted according to ISO 76 & ISO/TS 16281 using the load spectrum determined based on the operating load cases of aircraft gearboxes. Furthermore, the optimal roller profile was selected by analysing the contact stress according to the roller profile shape, and the safety of each roller was evaluated. The results stated that the required safety factor and lifetime were satisfied, and Johns Gohar roller profile was optimal.
The cage of a tapered roller bearing keeps the gap between the rollers, which prevents friction, wear and suppresses heating. The material of the cage is changing from metal to plastic for lightening the weight. If the cage is severely deformed due to resonance, the roller may not be able to roll and even get off the cage. In this paper, the dynamic characteristics of the cage is analyzed according to the cage material. Under the assumption that a train runs at the highest speed, frequency harmonics of that speed is calculated, and the comparative analysis is carried out in order to select the optimum thickness of the cage, which is easy to change among the cage design variables for avoiding the resonance.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.12
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pp.1077-1085
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2016
Linear roller bearing (LRB) is an important mechanical element that is widely used in precise positioning systems that are subjected to large loads. This paper presents a new model for estimating the displacement of an LRB subjected to external forces. For this purpose, assuming that the linear motion block (LM block) is rigid, the equilibrium conditions for the LRB were obtained by solving the equilibrium equations of the rollers and the rigid LM block using the iterative Newton-Raphson method. The contact loads between the rollers and raceways were determined considering the profiled rollers. Then, the structural deformations of the LM block, subjected to the contact loads from the rigid LM block model, were computed using a finite element model for the LM block. The displacements of the LRB were then determined by superposition of the rigid LM block displacements on the induced displacements due to the structural deformations of the LM block. The proposed method was verified through comparison with a program by the bearing manufacturer.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.11
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pp.1323-1330
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2013
A wheel loader is a type of construction machinery that is capable of performing a variety of tasks, and demands on its functional diversity and structural reliability are growing. A wheel bearing is one of the core components that determine the life of the loader; taper roller bearings are commonly used for this purpose. The lifetime of a bearing is typically calculated based only on its load and revolution speed. The initial preload of a taper roller bearing is a critical factor that directly affects its endurance life. In this study, the relations between the endurance life and preload characteristics including the amount of preload according to the weight, rotational speed, and thermal modification applied to tapered roller bearings are presented. When the temperature is $100^{\circ}C$, an excessive preload condition is expected compared with that at room temperature, and the durable life decreases by 20.3 %.
테이퍼롤러 베어링의 축방향 과다 예압에 의한 수명 단축 효과를 실험적으로 검증하고 그 결과에 의한 베어링의 수명 분포를 분석하여, 기존의 $L_{10}$ 수명식에 비하여 현장 작동 조건에 따른 실질적인 수명을 산출할 수 있는 축방향과 반경방향을 고려한 수명식을 도출하고 이를 프로그램화 하여 설계 및 생산 현장에서 용이하게 활용할 수 있도록 하였다.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.4
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pp.464-469
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2019
Tapered roller bearings are used widely in vans, trucks, and trains because they can support the vehicle in a stable manner even under a heavy load. The cage of a tapered roller bearing maintains the gap between the rollers, which prevents friction wear and suppresses heating. If the cage is severely deformed due to resonance, the roller may not be able to roll smoothly and even leave the cage. Consequently, it is very important to analyze the dynamic characteristics of the cage for reliable performance of a bearing. The cage essentially has geometrical tolerance in the manufacturing process. In this paper, the effects of those geometrical imperfections on the dynamic characteristics of the cage were investigated. As a result, natural frequency separation occurred near the natural frequency of the ideal cage due to geometrical imperfections. In addition, the interval was proportional to the magnitude of the geometric error, and the interval increased with increasing mode number.
Park, Jong-Won;Kim, Hyoung-Eui;Kim, Jong-Ock;Sim, Yang-Jin;Jung, Won-Wook
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.9
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pp.1161-1166
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2010
Tapered roller bearings are core components of rotating machine parts and are simultaneously subjected to axial and radial loads. Life-shortening effect was particularly evident in the case of tapered roller bearings used in the input and output shafts of transmission; this shortening of life was a result of excessive axial pre-load, which is common in the transmission assembly line. In this study, we derived an equation for evaluating the life of tapered roller bearings subjected to excessive pre-load by using accelerated life test data. The DOE(Design Of Experiment) method and FEA(Finite Element Analysis) was used for determining the condition for performing an accelerated life test. This equation for evaluating the service life of the bearings was derived by analyzing the Weibull distribution of the test results. Using the derived equation the life evaluated was 6-7 times longer than that evaluated by the conventional $L_{10}$ bearing-life equation. The results of this study will be helpful in predicting the life of tapered roller bearings subjected to excessive pre-load and in designing reliable rotating machines.
Multispan simply supported bridges and multispan continuous bridges take a large portion of bridges in Central and Southeastern United Sates. The superstructure of the bridges are supported by steel rocker bearings. In general, the rocker bearings are modeled with ideal rollers or Coulomb fricition in seismic analysis. However, the rocker bearings have rocking action on pintles after rolling some distance. This rocking action may have considerable effect on the seismic performance of bridges. This study compares the effect of expansion rocker bearings models on a multispan simply supported and a multispan continuous bridge. Since the ideal roller model produces larger responses than the rocking model, its use is undesirable. However, the fricition and hardening model does not have much difference from the responses of the rocking model. In addition, the use of the tow models is convenient in seismic analyses of bridges. Although the rocking model can obtain more exact responses, its behavior is complicated and it may induce the conversion problem in time history analysis because it includes the abrupt changing of stiffiness. The friction and hardening model of expansion rocker bearings is therefore recommended in sesismic analysis.
A bearing is a mechanical component that transmits rotation and supports loads. According to the type of rotating mechanism, bearings are categorized into ball bearings and tapered roller bearings. Tapered roller bearings have higher load-bearing capabilities than ball bearings. They are used in applications where high loads need to be supported, such as wheel bearings for commercial vehicles and trucks, aircraft and high-speed trains, and heavy-duty spindles for heavy machinery. In recent times, the demand for reducing the driving friction torque in automobiles has been increasing owing to the CO2 emission regulations and fuel efficiency requirements. Accordingly, the research on the driving friction torque of bearings has become more essential. Researchers have conducted various studies on the lubrication, friction, and contact in tapered roller bearings. Although researchers have conducted numerous studies on the friction in the lips and on roller misalignment and skew, studies considering the influence of roller shape, specifically roller shape errors including lips, are few. This study investigates the driving friction torque of tapered roller bearings considering roller geometric uncertainties. Initially, the study calculates the driving friction torque of tapered roller bearings when subjected to axial loads and compares it with experimental results. Additionally, it performs Monte Carlo simulations to evaluate the influence of roller geometric uncertainties (i.e., the effects of roller geometric deviations) on the driving friction torque of the bearings. It then analyzes the results of these simulations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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