터보/컴프레셔(Turbo compressor)용 틸팅 패드 저널 베어링(Tilting pad journal bearing)은 고속, 고하중의 주축(Rotor)을 지지하는 역할을 하며, 화이트 메탈(White metal)이 대표적인 소재로 널리 사용되어왔다. 그러나 예기치 않은 윤활유 공급 중단 상황(Oil cut situation) 또는 베어링과 주축 사이에 유막(Oil film)이 제대로 형성되지 않을 경우, 기존의 화이트 메탈 베어링은 융착(Seizure) 현상에 의해 바로 정지하게 되고 주축에 심각한 손상을 유발한다. 이러한 융착 문제를 해결하기 위해 기존의 화이트 메탈에 비해 높은 비강성, 비강도 그리고 뛰어난 마찰 특성(Tribological characteristic)을 가지는 탄소섬유 강화 복합재료(Carbon fiber reinforced composite)가 틸팅 패드 저널 베어링에 사용될 수 있다. 본 연구에서는 고 내열성 탄소섬유/에폭시 복합재료 틸팅 패드 저널 베어링의 오일공급 중단 상황에서의 내구성에 대한 연구를 진행하였다. 이를 위해 상온 및 오일공급 중단상황의 고온에서 인장, 압축, 전단 등의 기초적인 복합재료 물성 실험을 진행하였고, 복합재료 틸팅 패드 저널 베어링에 있어 가장 중요한 물성인 층간 계면 강도를 측정하기 위해 Short Beam Shear 실험을 진행 하였다. 오일 공급 중단 상황에서 복합재료 틸팅 패드 저널 베어링의 파손(Failure) 가능성을 알아보기 위해 유한 요소 해석(Finite element analysis)을 진행함으로써 베어링 표면에 가해지는 최대 응력을 도출하였고, 해석 결과와 물성 시험으로부터 측정된 강도 값을 이용하여 Tsai-Wu Failure index를 계산하였다. 해석 결과를 검증하기 위해 산업용 테스트 벤치를 이용하여 탄소섬유/에폭시 복합재료로 제조된 틸팅 패드 저널 베어링의 오일 공급 중단 실험을 진행하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제19권4호
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pp.61-71
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1995
Nowadays the thin-walled metal bearing, which is made seperately from the bearing housing and has the ratio of wall thickness/bearing diameter being less than 1/30, are used in many newly developed large-sized slow speed diesel engines for the purpose of upgarding lubication performance and easy maintenance according to the trends of increasing output per cylinder and lowering engine speed. The type of this bearing has been used generally in many small-sized high speed engines applied for automobile, high speed craft and industrial power generation systems since 1950s. But the tranditional thick-walled bearings, whice are linned white metal on the bearing housing directly, have been installed on the large and slow speed engines until 1990s due to the easy manufacturing procedures. In this study we have calculated optimum dimensions of the metal bearing, fabricated special zigs for crush measurement, model test machine, 2 sets of specimens.(crosshead pin bearing, $\phi$818*552*20mm) for B & W 6S70MC(20, 940*88rpm), and evaluated metal constact phenomena of white metal, its friction coefficient, temparature rise through the model test and field performance test.
Since the scale of vessels is growing up recently, some troubles between the shaft and after bush bearing are frequently reported. Generally, mean pressure on bush bearing is used as a design criterion. However, in some case of the long bearing such as after bush bearing of the propulsion shaft, it might be liable to be locally under high pressure. As for the main engine bearings and the intermediate shaft bearing, it is reasonable to take the mean pressure as a design criterion. But, in case of after bush bearing, it is not sufficient because of the possibility of high pressure caused by local contact. In this study, Hertzian contact condition was applied to evaluation of the local pressure for after bush bearing. To reduce the local maximum pressure, the height of the after bush bearing was controlled. It was found that local maximum pressure could be reduced effectively by taking a partial slope on the white metal of the aft bush bearing.
(사)한국패키지디자인협회(회장 강부연)가 '2022 제31회 대한민국패키지디자인대전'의 수상작을 발표했다. 이 공모전은 국내 유일의 포장디자인 공모전으로 대학생부문과 일반부문으로 나뉘어 독창성, 상품의 외관, 기능, 소재, 경제성 등을 심사하여 선정했다. 이번 공모전은 포장디자인 분야 디자이너들의 많은 관심과 호응으로 대학생부문은 10개 대학 177점, 일반부문은 30개 업체 71점이 우수 포장디자인 제품으로 선정되어 포장 디자인의 중요성을 통해 위상을 다시 한 번 드높였다. 출품작들의 주목할 점으로는 친환경 트렌드를 반영한 다수의 제품들이 출품되었다는 것이다. 특히, 코로나19 장기화로 인한 소비패턴과 생활의 변화에 따른 트렌드를 반영한 포장디자인 제품이 대거 출품되어 이목을 끌었다. 올해 '대상'은 서울우유협동조합 골든저지밀크 제품이 선정되었으며, 이외 은상으로 업사이클링에 포커스를 맞춘, (주)신원인팩/페어플레이파머스 농업회사법인 사과 부산물을 활용한 친환경 사과트레이 [업사이클링 : APPLE CLAM(애플클램), 화이트와 메탈릭 컬러 매치를 통한 고급화 이미지를 극대화시킨 디자인 (주)아워홈 AMORIS Charcutrie 등 우수 포장디자인으로 선정되었다. 본지에서는 공모전 일반부문 본상 수상작들을 통해 패키지디자인의 최신 동향을 살펴보도록 한다.
Bearings are essential for reducing vibration and wear, in order to achieve high durability and increase longevity. White metal treatment of tilting pads via centrifugal casting method has the possibility of increasing durability. However, this manufacturing method has drawbacks such as long processing time, high defect rate, and harmful health effects. Laser cladding deposition technique is a powerful method that can address these issues by decreasing the processing time and providing good adhesion. In this study, we suggest optimum conditions for laser cladding deposition that can be used in industrial applications. We deposited a soft white metal layer on SCM440 that is primarily used in shafts to minimize wear of bearing pads. During the laser deposition process, we controlled factors such as laser power, powder feed rate, and laser head speed to determine the optimum conditions. In addition, we measured the hardness using micro Vickers, and performed field emission scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction, and friction tests to investigate the mechanical properties and surface characteristics for different parameters. Based on the experimental results, we suggest that laser power, powder feed rate, and laser head speed of 1.3 kW, 2.5 rpm, and 10 mm/s, respectively, constitute the optimum conditions for producing white metals using laser cladding.
저널 베어링인 선미관 후부 베어링의 후방부에 발생하는 발열 사고는 프로펠러 하중이 추진축을 처지게 하여 후방부에 과도한 국부압착압력이 작용하는 것이 주된 원인이다. 선미관 베어링의 라이닝 재료로 사용되는 화이트 메탈보다 영률이 훨씬 작은 재료를 사용한다면 축과의 접촉 면적을 크게 함으로써 발열 사고의 원인이 되는 국부압착압력의 저감이 가능할 것이다. 본 연구의 목적은 영률이 작은 재료로 만들어진 베어링 제품의 적용에 앞서, 축계 해석을 통해 새로운 제품 적용시의 압착압력 분포특성을 파악하고 허용 압력을 결정하는데 있다. 국부압착압력의 계산에 있어서는 접촉 너비를 따라 반 타원형상의 압력 분포를 가정한 Hertzian 접촉 조건을 도입하였으며, 엔진 가동 상태의 프로펠러 하중, 열 효과 및 선체 변형을 고려하였다. 해석 결과를 통해 영률이 작은 제품은 기존 제품을 적용한 실적선에 비해 국부압착압력의 상당한 저감이 가능함을 확인하였고, 또한 하중 조건이 바뀌더라도 압력 분포의 변화가 작아 강건 설계가 가능한 장점이 있음을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 제시되는 제품의 성능 사양을 제조사가 보장한다면 영률이 작은 제품의 적용이 가능하리라 판단된다.
프로펠러에 의해 생성된 회전 유동에 의한 손실된 에너지를 일부라도 회복시킨다면 추진효율을 증가시킬 수 있고 선박의 운항에 필요한 연료 소모를 줄일 수 있다. 이러한 목적을 위해 설치되는 장비를 에너지저감 장치라고 하며, 이 중 추진효율을 가장 증대시키는 장치 중 하나가 상반회전 프로펠러 시스템이다. 대형 선박에 상반회전 프로펠러를 장착하기 위해서 우선 해결해야 할 과제는 저널 베어링에 발생하는 평균 압력이 선급 요구 조건을 만족하는 것인데, 국내에서는 현재 이 단계를 극복하지 못해 실용화가 이루어지지 않고 있다. 그 다음 단계는 국부 압력도 낮추어 신뢰성을 높이는 것이다. 본 연구에서는 첫 단계인 평균 압력 문제를 해결하기 위해 상반회전 프로펠러 장착 대상 선박으로 축계의 중량을 줄일 수 있는 선미 형상이 짧은 정유운반선을 선정하였고, 이에 적합한 축계 설계안을 제시하였다. 제시안에 대해 축계 해석을 수행한 결과, 선박에 주로 사용되는 저널 베어링 라이닝 재질(화이트메탈)에 대한 선급 요구 설계기준인 평균 면압 0.8 MPa(8 bar)을 만족함을 확인하였으며, 다음 단계인 국부 압력 감소의 필요성도 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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