• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.38 no.6
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• pp.612-619
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• 2010

In this paper, an elastomeric bearing for a helicopter rotor hub is designed using nonlinear finite element method. The elastomeric bearing is the main component of the helicopter rotor hub that acts as a hinge to three motions(flapping, lagging and pitching) of rotor blade. The elastomeric bearing consists of rubber and metal plates. The stiffness design of the elastomeric bearing is important because elastic deformation of rubber is served to hinge. Accordingly, the elastomeric bearing is designed to satisfy the stiffness requirements for rotor hub bearing. In this study, a FE model generation algorithm is developed and stiffness characteristic of a rubber plate is analyzed for an efficient design of the spherical elastomeric bearing. It is proven that the elastomeric bearing satisfies stiffness requirements of the spherical bearing for a helicopter rotor hub.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1993.04a
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• pp.32-38
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• 1993

최적의 회전기계 시스템을 설계하기 위해서는 시스템의 운전특성에 적합한 제어링이 선정$\cdot$설계되어져야 한다. 그러기 위해서는 회전 기계에 사용되는 베어링의 운전특성을 잘 예측하는 것이 무엇보다도 중요하다. 대형 틸팅패드 저어널베어링은 고속안정성 특성이 우수한 베어링으로서 터빈발전기 등 대형 고속 회전기계에 널리 사용되고 있다. 하지만, 틸팅패드 저어널베어링은 구조가 복잡하고 경계조건 선정이 까다로와서, 동 베어링에 대하여 여러 논문들이 발표되어 왔지만, 대부분의 결과들이 특정한 가정을 이용하여 정성적인 경향만 제시하고 있다. 다라서 대형 틸팅패드 저어널베어링의 보다 엄밀한 성능예측을 위해서는 실제 운전조건에 적합한 경계조건을 제시하기 위한 실험적 연구가 우선적으로 요구되고 있다. 본 실험 연구에서는 대형 틸팅패드 저어널베어링에서 선단압력 발생에 대하여 실험적으로 관찰함으로써 동 베어링의 성능에 미치는 선단압력의 효과와 압력 및 무부하측패드의 거동에 대한 경계조건을 실험적으로 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1995.06a
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• pp.54-64
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• 1995

대표적인 대형 베어링인 일체형 볼 베어링과 와기어 레이스형 볼 또는 로울러 베어링의 마찰 특성을 비성형 유한요소 프로그램인 MARC를 사용하여 상호간의 마찰형상에 대한 접촉응력과 마찰력 특성을 비교 해석하였다. 특히 와이어 레이스식 슬루잉 링 베어링은 우수한 마찰특성 때문에 건설기계, 하역기계, 광산기계나 탱크와 같은 국방무기 등에서 널리 사용되고 있다. 접촉면의 변형에 따른 일체형의 볼 베어링은 마찰력과 기울기면에서 와이어 레이스식 베어링에 비하여 크고, 같은 와이어 레이스식 베어링에서는 마찰력의 경우 볼 타입이 로울러 탕입에 비하여 약간 크게 나타났다. 이들의 계산결과를 종합하면 와이어 레이스식 베어링이 일체형 베어링에 비하여 마찰특성이 우수하고, 특히 와이어 레이스 베어링중에서 로울러 타입은 마찰 토오크면에서 균일하기 때문에 베어링을 사용한 제어기능 설계에서 특히 우수한 결과를 제공할 수 있다. 유한요소 해석결과는 기존의 실험결과와 잘 일치하고 있어서 슬루잉 링 베어링의 최적설계에 유한요소 해석의 유용함을 확인하였다. 또한 상부 구조물과 하부 구조물을 연결하기 위한 체결볼트의 구멍은 하중조건에 따라서 구조적 불안정성을 야기할 수 있음도 확인하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.22 no.1
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• pp.792-800
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• 2021

This paper presents a new structure for a linear active magnetic bearing using a Halbach magnet array. The proposed magnetic bearing consisted of a Halbach magnet array, center magnet, and single coil. The proposed linear active magnetic bearing has a high dynamic force compared to the previous study. The high dynamic force could be obtained by varying the thickness of a horizontally magnetized magnet. The new structure of Halbach linear active magnetic bearing has a high dynamic force. Therefore, the proposed linear active magnetic bearing increased the bandwidth of the system. Magnetic modeling and optimal design of the new structure of the Halbach linear active magnetic bearing were performed. The optimal design was executed on the geometric parameters of the proposed linear active magnetic bearing using Sequential Quadratic Programming. The proposed linear active magnetic bearing had a static force of 45.06 N and a Lorentz force constant of 19.54 N/A, which is higher than previous research.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2014.10a
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• pp.311-313
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• 2014

전동기는 산업 전 분야에 걸쳐 다양하게 사용되는 회전기기로서, 소형화, 경량화, 고속화하는 추세에 있다. 이는 전동기 프레임의 구조강성을 약화시키고, 축계 위험속도를 낮춤으로써 진동에 취약한 구조를 가지게 된다. 회전체 진동 관련 규정 중 API 684 에서는 베어링 지지강성이 베어링 강성에 비해 3.5 배 이하인 경우 베어링 지지강성이 위험 속도 해석 모델에 포함되어야 함을 명시하고 있다. 산업 현장에서는 베어링 지지강성을 정확하게 산출하기 어려워 이를 고려하지 않고 회전체를 설계하는 경우가 많아 실제 조건에서 예측하지 못한 진동 문제가 발생할 가능성이 있다. 본 논문에서는 전동기 베어링 하우징 및 프레임에 대한 가진 시험을 통해 얻은 주파수 응답함수의 실수부를 분석하여 베어링 지지강성을 추출하는 방법을 제시하였다. 이를 바탕으로 유한요소 해석모델을 이용하여 베어링 지지강성을 해석적으로 예측하는 기법을 정립하였다. 추출된 베어링 지지강성을 축계 해석 모델에 포함하여 베어링 지지강성 포함 유무에 따른 축계 위험속도 및 안정성을 비교하였다. 그 결과 베어링 지지강성을 포함한 경우, 보다 정확한 위험속도 및 진동응답 수준을 예측할 수 있음을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.10 no.3
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• pp.399-407
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• 1986

본 연구에서는 공기역학 탄성베어링의 설계에 필요한 기본이론에 대하여 고찰 하고 그의 신빙성을 그러한 베어링에 지지된 고속회전축의 진등측정을 통하여 검토하 고저 한다. 탄성베어링의 한 예로써 여러 개의 탄성박판이 겹쳐 저어널을 지지하는 겹판베어링(

• Journal of the KSME
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• v.29 no.3
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• pp.261-269
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• 1989

볼 베어링의 성능에 중요한 영향을 미치는 볼 베어링 특유의 기하학적 형상, 탄성론에 근거한 볼과 궤도륜 사이의 접촉역학 및 구름접촉을 위한 탄성 유체윤활이론을 소개한 후, 축방향 하 중하에서 고속으로 회전하고 있는 볼 베어링의 해석방법을 기술하였다. 소개된 해석 방법이 완박한 것은 아니며, 보다 엄밀한 해석을 위하여 마찰열에 의한 온도상승의 영향을 고려하여야 할 것이다. 또한 해석 결과를 얻기 위하여 효율적인 수치 계산법을 적용한 볼 베어링 해석을 위한 결과를 얻기 위하여 효율적인 수치 계산법을 적용한 볼 베어링 해석을 위한 전용 소프트 웨어를 개발하여야 한다. 외국에서는 이와 같은 컴퓨터 프로그램이 사용되고 있으나, 우리도 독자적으로 전용 소프트웨어를 개발함으로써, 외국의 소프트웨어를 도입하였을 때의 한계를 피 하고, 다양한 응용예마다 가장 효율적인 해석을 할 수 있는 유연성을 가질 필요가 있다고 생각 한다. 구조물 최적설계를 위하여 유한요소 해석 프로그램을 이용하듯이, 이와 같은 전용 해석 소프트웨어를 사용하여 볼 베어링의 최적설계를 할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1987.11a
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• pp.75-78
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• 1987

저어널베어링으로 지지되고 있는 축 및 베어링 시스템에서 축이 고속으로 회전할 때, 어느 회전수 이상에서 시스템의 안정성이 깨어져 축의 진동진폭이 갑자기 커지는 Self-excited whirl이라 불리우는 불안정 현상이 존재한다. 따라서 고속회전체에 적용되는 공기윤활 저어널베어링에 있어서 안정성 문제는 설계 및 운전에 고려되어야 하는 지배적 요인 중의 하나가 된다. Lund, Fleming과 Cunningham, Mori 들은 외부가압형 공기윤활 저어널베어링의 안정성을 이론적으로 해석하였으며 Pincus는 Self-acting형 공기베어링에서 편심율이 작은 경우 2-Lobe 베어링이나 3-Lobe 베어링이 원형베어링보다 강성도와 감쇠력이 더 크므로 안정성이 더 좋을 것이라고 정성적으로 예측했다. 그러나 외부가압 공기윤활 저어널베어링의 안정성에 비원형 베어링의 유효성은 김 두환, 김 금모, 박 종포 등에 의하여 실험적으로 제시되었다. 따라서 본 연구는 외부가압형 공기윤활 저어널베어링에서 Multi-lobe 형상의 베어링이 축 및 베어링 스스템의 안정성에 미치는 효과를 원형의 경우와 비교하여 이론적으로 해석하여 Multi-lobe베어링의 유효성을 보이고 이에 적용 가능한 Programing을 하여 몇가지 경우에 대하여 계산을 하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1994.04a
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• pp.116-121
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• 1994

지금까지 대형 구조물에 널리 사용되고 있는 Base Isolator는 특히, 지진하중에 대하여 상부 구조물의 지반분리(base isolation)을 이용한 지진제어를 목적으로 하기 때문에 Seismic Isolator라 한다. 일반적으로 면진베어링에는 LRB(Laminated Rubber Bearing) 방식과 R-FBI(resilient-friction base isolator) 방식으로 크게 나눌 수 있다. LRB 방식은 가장 널리 사용되는 면진베어링으로써 방진고무를 주된 재료로 하고 수직강성을 보강하기 위하여 steel plate를 조합하여 제작하며, 초기강성 및 에너지 소산능력을 증가시키기 위하여 단면중앙에 납(lead plug)를 삽입하기도 한다. R-FBI 방식은 방진고무 적층판 내부에 미끄럼판을 가지고 있으므로 LRB 방식에 비하여 더 큰 수평변위를 발생시킬 수 있다. 이번에 설계 제작한 면진베어링은 LNG 저장탱크의 Seismic Isolation을 목적으로 적용대상의 사양에 맞추어 설계 제작하고 성능평가 시험을 수행하여 LNG 저장탱크, 원자로, 대형 건축물등 지진으로부터 보호되어야 하는 대형구조물의 방진재로 적용할 수 있는가를 평가하고자 한다. 본 논문에서는 제작된 면진베어링의 설계를 검증하고 방진고무(HDR)재료의 물리적 특성시험, 축소모델에 의한 정적, 동적시험을 통하여 시험방법을 소개하고 이러한 시험결과를 기초로 하여 면진베어리의 성능을 평가하였으며, 면진베어링의 온도변화, 외부 수직하중의 변화등에 따른 특성변화와 LNG 저장탱크와 면진베어링의 체결방법에 따른 시험으로 체결방법을 검증하였으며, 대상물의 사양에 적합한가를 고찰하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1989.06b
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• pp.60-69
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• 1989

안정성과 진동억제 특성이 요구되는 터어빈이나 모터등의 고속 회전기계에서는 틸팅-패드 저어널 베어링이 많이 사용되고 있다. 이는 틸팅-패드 저어널 베어링에서는 패드가 피봇이나 로울러로 지지되어 있으므로 윤활유막에서 발생하는 압력의 합력중심이 항상 이 지지점을 지나게 되어 베어링의 안정특성이 향상되기 때문이다. 틸팅-패드 저어널 베어링은 추력 베어링과 같이 불연속적인 윤활면을 갖는다. 그러므로 베어링의 입구부 선단에서 공급되는 윤활유의 충돌로 인한 압력격변이 일어나는데 이때 패드 입구부에서 발생하는 압력을 선단압력이라 한다. 이러한 선단압력으로 인한 베어링의 성능변화에 관한 연구는 주로 추력 베어링에 대하여 이론 및 실험적으로 수행 되어져 왔으며 그 결과들은 선단압력이 베어링의 성능에 미치는 영향을 무시할 수 없음을 보여주고 있다. 그러나 아직도 선단압력의 영향이 제대로 파악되고 있지 못하며, 특히 틸팅-패드 저어널 베어링에서 선단압력의 영향을 조사한 연구는 많이 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 유한폭 틸팅-패드 저어널 베어링을 모델화한 실험장치를 설계 제작하여 선단압력을 포함한 유막내의 압력분포 및 유막두께를 연속적으로 측정함으로써 틸팅-패드 저어널 베어링의 성능에 미치는 선단압력의 영향을 실험적으로 조사하기로 한다.