• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1994.06a
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• pp.56-64
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• 1994

탄성유체윤활 (elastohydrodynamic lubrication : EHL)이론은 구름 베어링, 기어 및 캠기구 등과 같이 집중 하중을 받는 기계 요소에서의 윤활 현상을 설명하는 이론으로서, 윤활부분에서 금속 접촉이 발생하지 않도록 기계요소를 설계하기 위하여 필요한 최소유막두께를 결정하는 데 사용된다. 그리이스는 대표적인 윤활제로서 구름 베어링의 윤활에 있어서 중요한 위치를 점하고 있다. 현재 집중 하중을 받는 기계 요소의 윤활에는 윤활 구조의 간편화, 보수의 용이성, 먼지나 이물의 침입 방지 등에 유리한 그리이스 윤활의 사용이 확대되고 있다. 현재 전동기, 가정용 전기기기, 측정기 등에 쓰이는 구름 베어링의 경우는 거의 전량 그리이스 윤활이 사용되고 있다. 지금까지의 연구는 유동특성상의 복잡성 때문에 무한장 선접촉 등온 EHL 문제에 대한 해석이었고, 아직까지는 그리이스 윤활 TEHL 해석에 관한 연구는 발표된 바 없다. 본 연구에는 Herschel-Bulkley 모델 그리이스 EHL문제를 열탄성유체윤활해석하여 보다 정확한 접촉부의 압력분포와 유막형상을 예측하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1990.06a
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• pp.58-72
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• 1990

유체 윤활 이론에 의한 저어널 베어링의 해석은 그 적용 버위가 넓기 때문에 다양하게 연구되어왔다. 근래에는 열적 효과의 중요성 때문에, 윤활유의 점도와 온도와의 관계, 윤활유 주입홈에서의 윤활유 혼합현상, Cavitation현상, 고속에서 윤활유의 난류현상, 윤활유 주입구의 위치 그리고 경사진 베어링 축이 유막에 미치는 영향 등 다양한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 반원주형 윤활홈을 갖는 저어널 베어링의 주입 윤활유의 열효과가 베어링 부하량과 마찰에 미치는 영향 등을 고찰하였고, 본 연구를 수행하기 위해, 베어링 Bush와 Shfft벽에서 여러가지 열전달 겅계 조건을 가정한 가운데 Reynolds 방정식을 Energy 방정식과 동시에 수치해석적으로 풀었다. 수치해석 방법은 FDM(Finite Difference Method) 중 SOR(Successive Over-Relaxation)Technigue을 이용하였다. 또한 윤활유 점도와 온도의 관계는 지수함수(Exponential Function) 형태로 취했다. 주입 윤활유 온도와 압력 그리고 윤활홈의 형태 등을 변화시켜가며 베어링 성능에 미치는 영향을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1986.11a
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• pp.47-51
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• 1986

로울러 베어링의 로울러는 길이방향으로 적당하게 Profiling하여 양단부에서 발생하는 응력집중을 줄이고 있다. 로울러와 레이스간의 접촉을 단순한 탄성접촉문제로 해석하는 경우에는 유막의 개념이 없어서 로울러와 레이스 사이의 압력분포와 유막형상을 정확하게 나타내기가 어려우므로 탄성변형과 압력에 따른 윤활유의 점도 변화를 고려한 탄성유체윤활(EHL)해석이 필요하다. 대부분의 해석은 무한장 로울러로 취급하는 것이 보통이며 실제의 로울러에 해당하는 유한한 길이의 선접촉 EHL 해석은 Mostofi & Gohar 및 Kuroda & Arai의 해석 정도이나 각각은 수렴하중이 작거나 로울러의 길이가 아주 짧은 경우에 해당한다. 본 연구에서는 FDM과 Newton-Raphson method를 이용하여 길이가 유한한 실제 크기의 Profiled 로울러에 대한 EHL상태에서의 압력분포와 유막형상을 보다 하중이 온 경우에 대해서 구하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1992.06a
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• pp.66-70
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• 1992

고전적 동수압유체윤활이론은 유막 내의 점성을 일정하다고 가정한다. 유막의 전개방향이나 유막두께방향으로의 온도변화를 결정하는 데 이론적으로나 실험적으로 어려움이 있으므로 이 간소화는 베어링설계에 널리 사용되었다. 그러나 많은 실험적 관찰은 등점성 동수압유체윤활이론은 유막내의 온도상승이나 하중지지용량의 감소를 설명하지 못함을 입증하였다. Fogg는 평행한 추력베어링이 하중을 지지할 수 있음을 발견하였으며 이 fogg의 효과는 동수압 유체윤활이론의 예측과 반대되는 것이고 Thermal wedge라는 개념으로 설명되었다. Hunter와 Zienkiewicz는 유막내에서의 에너지 균형에 관한 이론적 연구를 소개하였고, 온도효과와 이로 인한 유막두께 방향의 점도 변화는 무시될 수 없다는 결론을 내렸다. 본 해석에서는 압력분포를 근사해법으로 구하여, 선지지되는 2차원 틸팅패드 트러스트베어링에서 패드의 탄성 변형을 고려한 열유체윤활해석과 고려하지 않은 얼유체윤활 해석의 결과를 서로 비교함으로서 패드의 변형이 유막의 압력장과 온도장에 미치는 영향과 패드두께의 변화가 유막의 온도장과 압력장에 미치는 영향을 고찰하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1995.06b
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• pp.48-53
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• 1995

본 연구에서는 윤활유막의 접촉압력 거동문제를 다른 각도에서 유한요소기법으로 해석하고자 한다. 즉, 혼합기가 폭발하게 되면 피스톤과 실린더 사이의 윤활유막이 순간적으로 초고압을 받아서 윤활유막은 밀폐된 공간에서 마치 폴리머처럼 거동할 것이라고 가정할 수 있다. 이와 같은 현상은 극히 짧은 시간에 국부적으로 일어날 것으로 예상되며, 이러한 작동조건에서 피스톤 링의 접촉면 형상에 따른 피스톤 압축링-윤활유막 사이의 접촉압력 거동문제를 미시적일 측면에서 유한요소기법으로 피스톤의 동적문제를 해석하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1992.11a
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• pp.57-62
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• 1992

탄성 유체 윤활은 윤활 표면의 탄성변형이 중요하게 다뤄지는 윤활의 형태로, 주로 로울러 베어링이나 기어와 같이 선접촉 집중하중을 받는 기계요소와 관련이 많다고 할 수 있다. 역사적으로 볼때 탄성 유체 윤활은 20 세기에 들어서 윤활 분야에서 획기적인 발전을 해온 것 중의 하나라고 볼 수 있으며, 윤활상태의 폭넓은 해석 뿐만아니라 전에는 고려하지 못했던 큰하중을 받는 기계요소들에 대한 윤활상태를 규명하는데 지대한 역할을 할 수 있음을 시사하고 있다. 한편 오래전 부터 실험적으로 탄성유체윤활을 해석함에 있어서 우선 고전적인 Reynolds 윤활 방정식에 윤활제의 유성특성인 고압하에서의 점성의 압력 의존성이 대단히 큰 피에조 점성효과를 고려하지 않으면 안된다. 나아가 등점도 조건하에서 재료의 탄성 변형을 함께 고려하여 연립 방정식의 형태로 구성해서 피에조 효과에서 발생하는 강한 비선형성을 갖는 대수 방정식의 해를 구하는 방안을 강구해야 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1994.06a
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• pp.65-71
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• 1994

유압 실린더용 유패킹의 접촉력, 접촉폭, 돌출발생 임계압력을 밀봉간극에 대하여 유한요소법을 이용하여 수치적으로 해석하였다. 초기 간섭량이 증가함에 따라 접촉력 및 접촉폭은 급격하게 증가하였다. 그러나 유압이 작용하는 상태에서 밀봉간극이 감소하면 시일의 돌출현상이 발생하는 임계압력은 보다 가파르게 증가함을 확인하였다. 초기 간섭량에 의한 접촉력으로 부터 유압 실린더의 누설에 관련된 사용 최저 유압을 연계하여 갑섭량이 설계되어야하고, 돌출발생 임계압력으로 부터는 사용 최고유압과 관련하여 간극이 설계되어야 하므로 이에 대한 수치해석적 설계자료를 제시하였다. 특히 시일립부의 접촉면을 나타내는 축방향에 따라서 접촉력 분포는 시일립 선단부와 돌출현상에 따른 상호 복잡한 결과의 중요성을 제시하였다. 이 결과는 윤활해석을 위한 탄성유체윤활 해석시 입력자료로 사용될 수 있어 실제 유막두께 해석 및 유동해석을 통하여 누설량 예측 등에 이용될 수 있는 설게자료이다.

• Tribology and Lubricants
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• v.26 no.3
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• pp.175-183
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• 2010

It is not too much to say that, at the beginning of engine development, the most important areas for a good engine concept design is the lubrication system design. So, between right after finishing concept design and before procuring the engine, it is necessary to carry out the system lubrication analysis for the initially designed lubrication system and the related lubricating parts. Therefore, in this paper, it is to describe the results of a design review carried out the numerical net work analysis on the engine bearings and the lubrication system of an initially designed 2.0 L DOHC engine.

• Journal of the KSME
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• v.32 no.11
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• pp.947-954
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• 1992

이 글에서는 엔진 윤활 시스템해석 프로그램의 구성 요인 및 프로우차트를 열거했으며 이렇게 만들어진 프로그램을 이용하여 엔진의 개선 및 신엔진 개발 시에 매개변수를 변화시켜가며 오일 유로의 설계와 요구되는 오일량을 결정하여 최적의 윤활시스템을 설계할 수 있다고 본다. 참고로 밸브시스템의 정상적인 작동을 유지하는 상태에서 요구되는 토출 유압과 유량이 줄어들면 오일 펌프의 용량을 줄일 수 있고 그로 인해 오일 펌프 구동손실도 줄일 수 있다. 또한 최적 유량이 공급될 때 엔진 구동손실을 최소화할 수 있다. 더나아가 본 해석으로 얻은 최적화된 유량이 만족 된 이상적인 윤활 부위의 치수가 결정된 상태에서 운동부의 마찰을 최소화하는 엔진 마찰의 수치해석적 모델을 개발하는 것도 흥미있는 과제이다. 또한 간단한 테스트 리그 제작에 의한 각 윤활 부품에서의 압력-유량 관계 실험식의 정확도를 높이는 것도 앞으로의 과제이다.

• 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.