• 제목/요약/키워드: 베어링 위치 선정

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공작기계용 40,000rpm 고속주축의 정·동적 해석과 최적설계에 관한 연구 (Static and Dynamic Analysis and Optimization Design of 40,000-rpm High-Speed Spindle for Machine Tools)

  • 김동현;이춘만;최현진
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제37권1호
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    • pp.105-111
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    • 2013

  • 주축은 공작기계의 핵심요소로서 주축의 정 동적 특성은 공작물의 가공정밀도에 직접적으로 영향을 미친다. 주축의 특성은 축 크기, 베어링 간격, 내장모터의 위치 등에 의해 결정된다. 그러므로 축 크기, 베어링 간격, 모터위치의 선정은 주축 특성을 개선하는데 중요한 요소라 할 수 있다. 본 논문은 40,000rpm 고속주축의 정 동적 해석과 최적 설계에 관한 연구로, 유한요소해석과 최적화를 위한 통계분석을 하였다. 이를 위하여 반응표면법을 사용하여 목적함수와 설계변수를 최적화하였다. 최적화 대상은 주축의 고유진동수의 최대화와 변위의 최소화이다. 설계변수는 축길이, 축직경, 베어링 간격, 모터위치로 선정했다. 최적설계를 통해 도출된 설계안으로 초기모델보다 개선된 결과를 얻을 수 있었고, 본 연구의 결과를 주축 설계에 적용하면 주축의 정 동적 특성 개선에 도움이 될 것으로 기대된다.

  • https://doi.org/10.3795/KSME-A.2013.37.1.105 인용 PDF KSCI

40,000rpm 고속 주축의 정·동특성 향상을 위한 베어링 위치 선정 (Selection of Bearing Position for Improving Static and Dynamic Stiffness of 40,000rpm High-speed Spindle)

  • 임정숙;정원지;이춘만
    • 한국기계가공학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.10-17
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    • 2009

  • Spindle design is very important for the improvement of the competitive power in production cost of high quality machine tools. The important factor in spindle design is not only to improve the natural frequency of spindle but also to reduce displacement of spindle end. In this paper, parameters those influence on static and dynamic stiffness of high-speed spindle have selected form preceding studies. And those selected parameters are applied to Taguchi Method. To perform FEM analysis, bearing conditions are selected with optimized condition. To know how to improve static and dynamic stiffness of machine tool spindle, natural frequency and displacement of spindle end are obtained by FEM analysis. The Taguchi Method was used to draw optimized condition of bearing position and it's stiffness. From these results, amplitude of vibration is enough good less than $3{\mu}m$ pk-pk of the spindle of 40,000rpm manufactured in this work by the optimal design.

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롤러 프로파일에 따른 항공용 기어박스 원통 롤러 베어링의 응력 및 수명 평가 (Stress & Life Evaluation of Cylindrical Roller Bearing for Aircraft Gearbox according to Roller Profile Shape )

  • 김재현;한현우;임동우;박정호;김수철;박영준
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제16권6호
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    • pp.35-44
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    • 2022

  • 본 연구의 목적은 항공용 기어박스에 사용되는 원통 롤러 베어링의 응력과 수명을 평가하고, 베어링 롤러와 전동륜 사이에 작용하는 접촉 응력을 최소화하는 롤러 프로파일을 선정하는 것이다. 원통 롤러 베어링이 모든 반경 방향 하중을 지지하도록 4점 접촉 볼 베어링의 설치 간극을 결정하였고, 베어링의 수명을 최대화하는 베어링 설치 위치를 결정하였다. 또한, 항공용 기어박스의 작동 조건을 기반으로 결정된 하중 스펙트럼을 이용하여 베어링의 정적 안전 계수와 동적 수명을 각각 ISO 76과 ISO/TS 16281로 예측하였다. 추가로, 롤러 프로파일 형상에 따른 접촉 응력을 해석하여 최적의 롤러 프로파일을 선정하였고, 롤러의 안정성을 평가하였다. 그 결과, 요구되는 안전 계수와 수명을 모두 만족하였으며, Johns Gohar 롤러 프로파일이 최적의 롤러 프로파일임을 확인하였다.

  • https://doi.org/10.20910/JASE.2022.16.6.35 인용 PDF KSCI

베어링 강성을 고려한 10,100 TEU 컨테이너 운반선의 최적 추진축계 배치에 관한 사례 연구 (A case study on the optimal shafting alignment concerning bearing stiffness for 10,100 TEU container carrier)

  • 이재웅
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제40권3호
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    • pp.185-190
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    • 2016

  • 선박이 고출력화, 초대형화 됨에 따라 대형저속 2행정 엔진을 탑재한 선박에서 축계배치의 잘못에 기인하는 주기관 선미측 베어링과, 선미관 후부 베어링의 손상이 증가하는 경향이 있다. 또한 고출력화에 의한 추진축의 강성은 증가한 반면에 선체는 고장력 후판을 사용하므로 이전의 선체보다 훨씬 더 쉽게 변형하는 실정이다. 이는 기존의 선박보다 더욱 정교한 축계배치가 요구됨을 의미한다. 본 연구에서는 열팽창 효과, 감도지수를 이용한 중간축 베어링의 최적위치 선정 및 베어링의 강성을 고려하여, 베어링의 하중 분석 및 영향 계수를 분석함으로서 축계 배치가 이론적으로 최적이 되는 것을 검토하였다. 이를 위하여 축계 배치 계산시 대형 엔진 제조사의 엔진 거치기준을 참조하고, 한국선급 및 DnV 선급의 축계 배치 프로그램을 이용하여 검토하고 그 신뢰성을 검증하였다.

  • https://doi.org/10.5916/jkosme.2016.40.3.185 인용 PDF KSCI

주축의 열변위를 고려한 초고속 스핀들의 베어링 위치 선정 (A Study on Select Bearing Position of High Speed Spindle Considering the Thermo Behavior)

  • 박수성;정원지
    • 한국생산제조학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.767-772
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    • 2011

  • The thermal deformation of machine tool spindle influences the performance of the manufacturing systems for precision products. According to previous studies, major factors that will affect the stiffness of the spindle include spindle diameter, elasticity of the material, bearing stiffness and bearing span. It is difficult to change spindle diameter or elasticity of the material. but change of bearing position is easy in the given range compared to other factors. In this paper, we will find a solution to minimize thermal deformation through Change the span of the bearing.

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고속 주축의 진동 특성 향상을 위한 베어링의 위치 선정 (Selecting Position of Bearings to Improve Dynamic Characteristics of A High-speed Milling Spindle)

  • 임정숙;황영국;이원창;이춘만;정원지
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.865-868
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    • 2005

  • This paper presents analysis of dynamic characteristics of a high-speed milling spindle with a built-in motor. The spindle system with a built-in motor can be used to simplify the structure of machine tools. to improve tire machining flexibility of machine. tools, and to perform the high speed machining. In this system the shaft is usually assumed as a rigid rotor. In the spindle system design, it is very important to improve modal characteristics, and modal analysis is performed in the first place. Therefore in this paper, on the assumption that supporting bearings of spindle was selected most suitable condition, analyzed dynamic characteristics of a high-speed spindle according to its position. Optimal design was applicated to select most suitable position of bearings. Considered tile mass and stiffness effects of the built-in motor's rotor are analyzed by numerical method. The result shows the natural frequency of 1st bending mode of spindle.

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