• 제목/요약/키워드: 베어링 설계

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볼 베어링 및 가스 포일 베어링으로 지지되는 고속 전동기의 회전체 관성정지 및 가속 성능 연구 (Rotor Coastdown and Acceleration Performances of High-speed Motors Supported on Ball Bearings and Gas Foil Bearings)

  • 문형욱;서정화;김태호
    • Tribology and Lubricants
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    • 제35권2호
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    • pp.123-131
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    • 2019
  • This study characterizes the coastdown performances of two small electric motors supported on high-speed ball bearings (BBs) and gas foil bearings (GFBs), and it predicts their acceleration performances. The two motors have identical permanent magnetic rotors and mating stators. However, the shaft of the GFBs has a larger mass and polar/transverse moments of inertia than that of the BBs. Motor coastdown tests demonstrate that the rotor speed decreases linearly with the BBs and nonlinearly with the GFBs. A simple model for the BBs predicts a constant drag torque and linear decay of speed with time. The test data validate the model predictions. For the GFBs, the hydrodynamic lubrication model predictions reveal that the drag torque increases linearly with speed, and the speed decreases exponentially with time. The predictions agree very well with the test data in the speed range of 100-30 krpm. The boundary lubrication model predicts a constant drag torque and linear decay of speed with time. The predictions agree well with the test data below 15 krpm. Mixed lubrication occurs in the speed range of 30-15 krpm. Rotor acceleration performances are predicted based on the characteristics of deceleration performances. The GFBs require more time to reach 100,000 krpm than the BBs because of their larger shaft polar moment of inertia. However, predictions for the assumed identical polar moment of inertia reveal that the GFBs have a nearly identical acceleration performance to that of the BBs with a motor torque greater than $0.03N{\cdot}m$.

승용차 자동변속기용 트랜스퍼 드라이브 기어 베어링의 효율개선 방법에 관한 연구 (Efficiency Improvement of Transfer Drive Gear Bearings for an Automotive Automatic Transmission)

  • 이인욱;한성길;곽범섭;이호성;송철기
    • 한국기계가공학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.40-46
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    • 2021
  • An automatic transmission of automobiles enables comfortable driving experience with lower transmission shifting jerks. However, the assembly structure is more complicated and requires additional components with lower efficiency than the manual transmission system. Extensive research has been conducted to improve the overall transmission efficiency by optimizing each component of the automatic transmission assembly. This study focuses on enhancing the friction torque of double angular contact ball bearings used in automatic transmission. The friction torque of the bearing varies with the operating conditions such as the operational load and rotating speed. Since reducing the friction torque of the bearing tends to deteriorate the durability of the bearing, it is necessary to design the bearing having a minimum required friction torque by determining the durability life of an automatic transmission assembly, In this study, the theoretical life and friction torque of conventional and newly-developed bearings are calculated. The difference in the friction torque between the new and existing bearings are also evaluated.

점진적 파손해석을 이용한 탄소섬유강화 복합재료 볼트 조인트의 파손거동 예측 (Prediction of Failure Behavior for Carbon Fiber Reinforced Composite Bolted Joints using Progressive Failure Analysis)

  • 윤동현;김상덕;김재훈;도영대
    • Composites Research
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    • 제34권2호
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    • pp.101-107
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    • 2021
  • 복합재료를 활용하여 설계되는 구조물은 각 부품들의 조립, 체결부를 갖게 된다. 이러한 연결 또는 조인트는 구조에서 잠재적으로 취약 부분이 될 수 있다. 복합재료 볼트 조인트의 파손모드는 구조 안전성을 위해 베어링 파손모드로 설계된다. 베어링 파손모드로 파괴되는 복합재료 볼트 조인트의 하중-변위 관계는 초기 파손 발생 후 비선형 거동을 보이며, 점진적인 파손을 보인다. 이러한 비선형적이고 점진적인 복합재료 볼트 조인트의 파손거동을 정확히 예측하기 위해 본 연구에서는 기존의 파손해석 모델에서 전단 손상변수 계산 과정에 수정을 수행하였다. 수정된 파손해석 모델을 이용하여 복합재료 볼트 조인트의 베어링 응력-베어링 변형률 결과를 예측하였으며, 기존 수정되지 않은 해석모델과 비교를 통해 수정된 모델의 유효성을 입증하였다.

과다 예압을 받는 테이퍼롤러 베어링의 수명단축효과에 대한 실험적 연구 (Experimental Study of the Effect of Shortening of Life of Tapered Roller Bearings when Subjected to Excessive Axial Pre-Load)

  • 박종원;김형의;김종억;심양진;정원욱
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제34권9호
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    • pp.1161-1166
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    • 2010
  • 테이퍼롤러 베어링은 축하중과 반경방향 하중이 동시에 인가되는 회전기계의 핵심 부품으로, 자동차 입력축과 출력축의 지지 베어링 등에 주로 사용되고 있다. 특히, 변속기에 사용되는 테이퍼롤러 베어링의 경우 조립시에 축방향 과다 예압이 인가된 상태로 조립된 경우 베어링의 수명이 단축되는 결과를 가져올 수 있다. 본 연구에서는 테이퍼롤러 베어링의 축방향 과다 예압에 의한 수명 단축 효과를 실험적으로 검증하고 그 결과에 의한 베어링의 수명 분포를 분석하였다. 또한, 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.

공작기계 주축설계에 영향을 미치는 베어링 파라미터에 관한 연구 (A study on the Effects of the Bearing Parameters on the Main Spindle Design of Machine Tool)

  • 여은구;김엽래;한강근;박면웅;유헌일;이용신
    • 한국생산제조학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.119-119
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    • 1998
  • The purpose of this study is to investigate the effects of operation factors of a typical main spindle system on the efficiency of machine tool. In this study. both static and dynamic analysis of typical main spindle system of the machine tool are performed using a finite element method. These finite element results are then used to predict the bearing stiffness. the amount of heat generation as well as the bearing life in the spindle system. Effects of material type of ball-bearing. bearing-lubricant type and main spindle bearing preload are examined.

모사 어닐링법을 이용한 저널 베어링의 최적 설계 (Optimum Design of Journal Bearings Using Simulated Annealing Method)

  • 구형은;송진대;이수종;양보석
    • 동력기계공학회지
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    • 제8권2호
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    • pp.45-52
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    • 2004
  • This paper describes the optimum design for journal bearings by using simulated annealing method. Simulated annealing algorithm is an optimization technique to calculate global and local optimum solutions. Dynamic characteristics of the journal bearing are calculated by using finite difference method (FDM), and these values are used for the procedure of journal bearing optimization. The objective is to minimize the resonance response (Q factor) of the simple rotor system supported by the journal bearings. Bearing clearance and length to diameter ratio are used as the design variables.

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초전도 마그네틱 베어링의 부상력 특성에 관한 시뮬레이션

  • 유제환;임윤철
    • 한국윤활학회:학술대회논문집
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    • 한국윤활학회 1997년도 제25회 춘계학술대회
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    • pp.122-128
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    • 1997
  • 초전도체의 임계온도를 높이는 연구들이 수행되어 임계온도가 액체질소의 비등점(77K)보다 높은 산화물 고온 초전도체가 1986년에 발견되었고, 최근에는 $10^4A/cm^2$이상의 임계전류밀도를 갖는 덩어리형 고온 초전도체가 용융공정을 통해 개발되었으며, 산화물 고온 초전도체 $YBa_2 Cu_3 O_{7-y}$은 산소 조성이 7에 가까우며 임계온도가 95K로서 현재 가장 많이 사용되고 있다. 응용 분야로서는 수송분야, 의료분야, 전력분야, 그리고 기초과학분야등이 있고, 향후 상온 초전도체의 출현으로 인한 응용범위의 확대는 획기적일 것으로 예측되어 진다. 이중에 10$^{-8}$이하의 마찰계수를 갖는 초전도 마그네틱 베어링을 플라이휠 같은 에너지 저장장치에 적용시키는 연구가 국내외적으로 진행되고 있다. 여러 선진국에서는 용융공정된 초전도체를 이용하여 실험단계적인 플라이휠의 설계, 제작 및 성능실험을 진행중이거나 완성하였고, 제2단계 목표로서 실용화를 위한 대규모 플라이휠의 설계와 제작에 대한 연구가 진행중이다.

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이단 압축기의 임펠러 및 시스템에 대한 최적설계 (An Optimum Design of the Compressor Wheel and the Rotor-Bearing System of a Two-Stage Compressor)

  • 이용복;김종립;최동훈;김광호;김창호
    • 유체기계공업학회:학술대회논문집
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    • 유체기계공업학회 2001년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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    • pp.129-134
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    • 2001
  • The paper presents the optimal design of a oil-free two-stage compressor, which is driven by 75 kW motor at an operating speed of 39,000 rpm, and the pressure ratio of which is up to 4. First, an attempt is made to obtain the optimal design of a bump bearing which supports a compressor rotor. Second, bump bearings and shaft are considered simultaneously, and the weighted sum of rotor weight and frictional torque is minimized. Finally, the optimal geometry of compressor wheel is considered. The mean efficiency and the - minimum efficiency are maximized respectively. The results presented in this paper provide important design information necessary to reduce the energy loss.

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향상된 인공생명 알고리듬에 의한 고속, 소폭 저널 베어링의 최적설계 (Optimum Design of High-Speed, Short Journal Bearings by Enhanced Artificial Life Algorithm)

  • 양보석;송진대
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
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    • pp.698-702
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    • 2001
  • This paper presents a combinatorial method to compute the solutions of optimization problem. The present hybrid algorithm is the synthesis of an artificial life algorithm and the random tabu search method. The hybrid algorithm is not only faster than the conventional artificial life algorithm, but also gives a more accurate solution. In addition, this algorithm can find all global optimum solutions. And the enhanced artificial life algorithm is applied to optimum design of high-speed, short journal bearings and the usefuless is verified through this example.

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축소기초모델개념을 이용한 공기윤활 슬라이더 베어링의 최적설계 (An Optimization of Air-Lubricated Slider Bearings by Using Reduced Basis Concept)

  • 김동인;윤상준;강태식;정태건;최동훈
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2001년도 추계학술대회논문집 I
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    • pp.52-57
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    • 2001
  • In this paper, the optimum designs of air-bearing surface(ABS) are achieved effectively by using reduced basis concept which can reduce the number of design variables although the design space is distended. Generally, the optimization method is more effective than the trial and error. However, the efficiency of the former is largely dependent on the number of the design variables. In order to reduce the number of design variables and increase the efficiency, reduced basis concept is applied. We can define the desired design as a linear combination of basis designs using this concept. From this optimization method with reduced basis concept, we easily obtain the optimum designs of ABS whose target flying heights are 25, 20, 15 nm.

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