Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.25
no.4
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pp.245-252
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2016
Girth gears are applied in the mining, cement, and mineral processing industries and used in various types of horizontal mills, rotary dryers and kilns, and other heavy-gear ring applications. The large ring gears are normally fitted outside mills or kilns to provide the primary rotational drive. Recently, an external pinwheel gear set (e-PGS) was introduced to overcome manufacturing problems associated with girth gears. e-PGS is also suitable for low-speed, heavy-duty mechanical transmission and dusty and poor-lubrication conditions. This paper first presents a new profile modification of root relief for the e-PGS cam pinion. We then investigate load-stress factors to estimate the surface fatigue life by varying the shape design parameters. The results show that the contact fatigue life of an e-PGS can be extended significantly by increasing the profile shift coefficient. However, support bearing life of the pinwheel depends more on the contact force distribution than the profile shift coefficient.
Sim, Dae-Sop;Heo, Tae-Hyeon;Park, Young-il;Kim, Hong Seok;Shin, Ki-Hoon;Cheong, Seong Kyun
Journal of the Korean Society of Safety
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v.31
no.1
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pp.13-18
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2016
KTX wheelset bearings have thus far been maintained in accordance with the maintenance system of French national railway company, SNCF. The overhaul cycle time (OCT) of KTX wheelset bearings is now 1.4 million km in mileage. This value, however, has not been validated in Korea that has much different railway environments with France. In fact, it is impossible to validate OCT of wheelset bearings directly because they are disassembled and cleaned only when some faults are detected. In this paper, the accuracy of the current OCT value was evaluated indirectly by investigating the effect of grease lubricants on the bearing life. Five grease samples (one new and four aged greases) were used in this study. Four aged greases of different conditions were obtained from four wheelset bearings whose mileages were about 0.3, 1.2, 1.3, and 1.8 million km, respectively. Each grease sample was then injected into the RCF (Rolling Contact Fatigue) tester and fatigue lifetime was experimentally estimated. In addition, the wt% of Fe in each grease sample was analysed. The experiment results reveal that the bearing lifetime is inversely proportional to the mileage of grease sample while the wt% of Fe increases with the mileage of grease sample. Based on the experimental results, it can be concluded that the current OCT value is appropriate for the first overhaul of wheelset bearings. However, further validation is required to determine the second and third OCT values.
Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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1999.11a
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pp.167-173
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1999
This paper suggests a method to design the deep groove ball bearing for high-load capacity by using a genetic algorithm. The design problem of ball bearings is a typical discrete/continuous optimization problem because the deep groove ball bearing has discrete variables, such as ball size and number of balls. Thus, a genetic algorithm is employed to find the optimum values from a set of discrete design variables. The ranking process is proposed to effectively deal with the constraints in genetic algorithm. Results obtained fer several 63 series deep groove ball bearings demonstrated the effectiveness of the proposed design methodology by showing that the average basic dynamic capacities of optimally designed bearings increase about 9~34% compared with the standard ones.
This study was performed to develop accelerated life test method of the wind-turbine gearbox using accumulated damage theory that used to model the fatigue of parts that receive variable load. The accumulated damage theory was introduced, and the estimation of life and calculation of accelerated life test time was illustrated. As the actual application example, accelerated life test method of the gearbox was described. Life distribution of the wind-turbine gearbox was supposed to follow Weibull distribution and life test time was calculated under the conditions of average life (MTBF) 140,600 hours and 99% reliability for one test sample According to the accumulated damage theory, because test time can shorten in case increase test load, test time could be reduced by 1.2 years when we put the load 1.2 times of rated load than 0.93 times of rated load that is equivalent load calculated by load spectrum of the wind turbine. This time, acceleration coefficient was 21.3. This accelerated test method was used to develop accelerated test method of gear reducer, gear and bearing as well as the industrial gearbox and it is considered to be applied comprehensively to mechanical parts the fatigue of which is happened by load or pressure etc.
This study was performed to develop accelerated life test method of machanical parts using cumulative damage theory that used to model the fatigue of parts that receive variable load. The cumulative damage theory was introduced, and the estimation of life and calculation of accelerated life test time was illustrated. As the actual application example, accelerated life test method of agricultural tractor transmission was described. Life distribution of agricultural tractor transmission was supposed to follow Weibull distribution and life test time was calculated under the conditions of average life (MTBF) 3,000 hours and 90% reliability for one test sample. According to the cumulative damage theory, because test time can shorten in case increase test load, test time could be reduced by 482 hours when we put the load 1.1 times of rated load than 0.73 times of rated load that is equivalent load calculated by load spectrum of the agricultural tractor. This time, acceleration coefficient was 11.7. This accelerated test method was used to develop accelerated test method of gear reducer, hydraulic hose and bearing as well as agricultural tractor transmission and it is considered to be applied comprehensively to machanical parts the fatigue of which is happened by load or pressure etc.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.26
no.5
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pp.135-141
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2009
The bearing clearance is influenced by shrink fit and thermal expansion during operation. The designer must take into account the reduction of clearance after installation to the interference fits, and thermal expansion must be considered. The purpose of this study is to grasp the internal clearance variation and behavior of a bearing which is a deep connected with fatigue life of bearing and performance of spindle through FEM(Finite Element Method). Finite element analysis is performed by using commercial code ANSYS according to variation of thermal condition and rotational speeds. This paper presents correct negative internal clearance according to temperature during operation. Furthermore, interrelation between thermal expansion and contraction are presented to maintain adequate contact force for three type of spindle system (HSK-A60, HSK-40E, HSK-32E). The influence of the centrifugal force and Internal clearance variation of bearing is studied to operating rotational speed.
The choice of individual material for industrial application is primarily based on knowledge of its behavior in similar applications and similar environmental conditions. Contemporary design implies knowledge of material behavior and knowledge in the area of structural analysis supported by large capacity computers. Bearing this in mind, this paper presents and analyzes the experimental results related to the mechanical properties of the material considered (30CrNiMo8/1.6580/AISI 4340) at different temperatures as well as its creep and fatigue behavior. All experimental tests were carried out as uniaxial tests. The test results related to the mechanical properties are presented in the form of engineering stress-strain diagrams. The results related to the creep behavior of the material are shown in the form of creep curves, while the fatigue of the material is shown in the form of stress - life (S - N) diagram. Based on these experimental results, the values of the following properties are determined: ultimate tensile strength (${\sigma}_{m,20}=696MPa$), yield strength (${\sigma}_{0.2,20}=355.5MPa$), modulus of elasticity ($E_{,20}=217GPa$) and fatigue limit (${\sigma}_{f,20,R=-1}=280.4MPa$). Results related to fatigue tests were obtained at room temperature and stress ratio R = -1.
In this study, we apply an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) technique to radial journal bearings (JBs) and disks made of SUJ2 and SCM440, respectively. We investigate frictional properties of untreated and UNSM-treated specimens using a ball-on-disk tester. We construct the Stribeck curve at the boundary, under mixed and full hydrodynamic lubrication conditions for the specimens using friction data obtained from JB tests. The friction at the boundary lubrication condition and the transition period to mixed lubrication condition on the UNSM-treated specimens is reduced, which improves the service life of JBs. The major effects of this reduction in the three lubrication regimes can be explained in the terms of improved mechanical properties and the presence of micro dimples. Moreover, we estimate the friction and fatigue properties of SCM440 specimens using a ball-on-disk specimen under dry and oil-lubricated conditions. Friction test results reveal that the UNSM-treated specimens show lower friction coefficient than the untreated specimens under both dry and oil-lubricated conditions. We evaluate the fatigue properties of SCM440 specimens by calculating the Hertzian stress with respect to the failure cycles. Fatigue tests results also reveal that the UNSM-treated specimens possess a longer fatigue life than the untreated specimens. The improved properties are effective in increasing the energy efficiency of bearings.
We designed bearingless rotor hub system which replace mechanical hinge/bearing with composite beam component and conducted fatigue analysis for flexbeam and torque tube. Extension/bending/torsional stiffness was calculated from 2D section analysis using VABS and 2D section structure analysis was applied for strain calculation. S-N curve of each composite material was generated using Wohler equation and fatigue analysis was conducted on weakness section which was decided from static structure analysis. CAMRAD II was used for load analysis and load analysis result was applied HELIX/FELIX standard load spectrum to generate bearingless rotor system load spectrum which was used fatigue safe life analysis.
Kim, Jeong-Kil;Park, Young-Jun;Lee, Geun-Ho;Kim, Jae-Hoon
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.22
no.1
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pp.29-35
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2013
The pitch reducer consists of several planetary gearsets, and they should have good load distribution over gear tooth flank and load sharing among the planets to improve the durability. This work investigates how bearing internal clearances influence both the load distribution over the gear tooth flank and the planet load sharing. A whole system model is developed to analyze a pitch reducer. The model includes non-linear mesh stiffness of gears, non-linear stiffness of bearings. The results indicate that the face load factor and mesh load factor decrease, and the fatigue life of output shaft bearings increase as bearing internal clearances of output shaft decrease. Therefore, the internal clearance of output shaft bearing must be considered when designing the pitch reducer for wind turbines.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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