• 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.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2005.11a
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• pp.181.2-181.2
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• 2005

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.5-12
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• 1994

고속절삭을 통해서 가공능률과 가공정밀도의 향상을 도모할 수 있기 때문에, 최근에는 공작기계용 고속주축계가 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 주축 선단부에 무거운 척과 공작물이 위치하는 선반용 고속주축계의 동특성을 해석하기 위해서 유한요소법을 도입하였다. 특히 세장비가 비교적 작은 주축은 Timoshenko 이론으로, 폭이 유한한 베어링은 반경방향 외에도 모멘트방향의 강성 및 감쇠특성을 가지고 있는 것으로 모델화하였다. 그리고 선반용 고속주축계의 고유진동수와 감쇠비에 대한 주축회전수, 베어링의 지지특성, 베어링의 간격, 주축재료의 내부감쇠율 등의 영향을 고찰하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.1
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• pp.105-111
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• 2013

The spindle is the main component in machine tools. The static and dynamic characteristics of the spindle directly affect the machining accuracy of workpieces. The characteristics of the spindle depend on the shaft size, bearing span, built-in motor location, and so on. Therefore, the appropriate selection of these parameters is important to improve the spindle characteristics. This paper presents the analysis of the static and dynamic characteristics and optimization design of a 40,000-rpm high-speed spindle. Statistical analysis for optimization and finite element analysis were performed. This study uses the response surface method to optimize the objective function and design factors. The targets are the natural frequency and displacement. The design factors are the shaft length, shaft diameter, bearing span, and motor location. The optimized design provides better results than the initial model, and these results are expected to improve the static and dynamic characteristics of the spindle.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.13 no.7
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• pp.140-147
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• 1996

Machining accuracy of machine tools spindles using the hydrostatic bearing, largely depends on the static stiffness and the thermal deformation of the spindle unit. In this paper, the modelling and static, thermal analysis of the hydrostatic spindles were performed for the relationship between the design variables like the bearing span, overhang, bearing stiffness and static stiffness at spindle. The goal of optimization is the mazimum, static stiffness at spindle nose with lower temperature rise in hydrostatic bearing. Temperature rise of hydrostatic bearing is minimized with the variables of spindle diameter and oil supply pressure. Finally, validity of the proposed algorithm is verified by improving the static, thermal performance of the existing hydrostatic spindles.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2010.05a
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• pp.481-482
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• 2010

• Journal of the Korea Convergence Society
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• v.8 no.5
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• pp.179-184
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• 2017

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.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.120-120
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• 2018

반도체 소자나 디스플레이 패널 제조 공정에 가장 많이 사용되는 진공 펌프인 터보 분자 펌프는 오일을 사용하지 않고, 설치 방향이 자유로우며 넓은 작동 압력 영역을 가지고 있어서 고가임에도 불구하고 점점 더 사용 영역을 넓혀 가고 있다. 상하의 두 곳에 회전축을 지지하는 베어링이 필요한데, 기계식 금속 베어링을 채용하는 경우에는 반드시 윤활유를 공급해 주어야 하고, 고온, 부식성 또는 산화성 가스의 배기 시에는 퍼지 가스로 비활성인 질소나 알곤등을 이용하여 보호를 해주어야 한다. 반면, 자기 베어링을 채택한 모델은 윤활의 걱정에서 자유로울 수 있기 때문에 채용이 늘어나고 있다. 동일극의 반발력이나 반대극의 인상력을 이용한 구조를 갖게 되는데 갑작스러운 입구 쪽 압력의 증가 시에는 자석 끼리 부딪치는 일이 발생하고 이로 인해서 로터 모듈 전체에 큰 손상을 갖게 되므로 한 곳 정도에 비상용 터치 다운 베어링을 기계식으로 윤활제 없이 설치하기도 한다. 기본적으로 자기 베어링 방식은 로터 모듈의 부상과 제어를 위해서 3축 또는 5축 제어를 하게 되는데 여기에는 전자석의 전류를 미세하게 조정하여 피드백 하는 시스템을 활용하기 때문에 외부에서의 자기장이 일정값 이상 침투하게 되면 제어 회로의 기능에 문제를 일으키게 된다. 또한 축 방향에 수직인 자기장의 강도가 높아지면 고속으로 회전하는 금속 블레이드가 자속을 자르게 되므로 표면에 와전류가 발생하여 문제가 된다. 터보 분자 펌프는 회전자와 고정자 간격이 1 mm 이내로 작아서 약간의 진동이라도 발생하면 회전자와 고정자 간에 충돌이 일어나고 이는 곧 파손으로 이어진다. 그림 1에는 파손 원인 분석을 위한 회전자 모듈의 수치 해석용 모델의 일부를 나타내었고, 그림 2에는 실제로 외부 자기장에 의한 파손이 발생한 사례의 자기 베어링 모듈의 사진을 나타내었다. 본 발표에서는 외부 자기장의 형태에 따라 제어 자기장에 미치는 영향을 CFD-ACE+(ESI corp)를 활용하여 해석하였다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.32 no.3
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• pp.208-213
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• 2013

To get vibration responses, a camshaft is modelled as an unbalanced multiple rotor bearing system. Because of complex geometry and complicated load conditions, the finite element method is used. After the finite element equation of the system is constructed, Newmark's method is used to get the vibration responses. Whirl vibration responses of a V-8 engine camshaft are estimated and compared with measured responses. After the fluctuating stresses are obtained, fatigue analysis is performed based upon the modified Goodman's equation. Stress concentration effects are considered. In the whirl vibration of camshafts, the bending effect is dominant, and the bending deformation is dependent upon the span length between the adjacent bearing journals. For high speeds, the fluctuations of excitation forces are large, and it is known that nonlinear time varying bearing coefficients should be used for analysis.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1993.04b
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• pp.131-136
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• 1993

일반적으로 공작기계 주축계에 대해서 요구되는 기본적인 항목들로는 고강성, 고감쇠, 고회전정밀도, 저발열, 장수명 등이 있다. 최근에는 이러한 기능들과 함께 가공능률과 가공정밀도의 향상을 도모하기 위해서 고속절삭을 실현햐ㄹ 수 있는 공작기계 주축계의 고속화, 즉 고속 주축계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 고속주축계의 동특성을 체계적으로해석하기 위해서 주축회전수의 영향을 고려한 유한요소모델(finite element model)을 도입하였다. 특히 주축은 세장비가 비교적 자기 때문에 Timoshenko보 이론으로, 베어링은 유한한 폭을 가지고 있기 때문에 반경방향 외에도 모멘트방향의 강성 및 감쇠특성을 가지고 있는 것으로 모델화 하였다. 그리고 고속주축계의 설계조건들을 도출하기 위해서 동특성 해석결과들로 부터 고속주축계의 모드매개변수들인 고유진동수와 감쇠비에 대한 주축 회전수, 베어링의 지지특성, 베어 링의 간격, 주축재료의 내부감쇠율 등의 영향을 고찰하였다.