In this study, a series of experiments and analyses are performed to estimate the static characteristics of hydrostatic journal bearing such as load capacity, pressure change in each recess, eccentricity of spindle, etc. The experiments are carried out for a multi-recess type journal bearing with capillary restrictor. The Finite Element Method(FEM) is used for the analyses. The predicted load capacity under the condition of stationary or eccentric ratio of bellow 0.2 of the spindle shows excellent agreement with the measured. But, with an increase of the eccentric ratio when the spindle is rotating, the predicted load capacity is largely estimated than the measured. It seems that the difference is mainly caused among others from the fact that the effect of oil-viscosity variation due to the temperature change in the bearing is not introduced into the analyses. The analysis method proposed to estimate the static characteristics of hydrostatic journal bearing is considered to be very reliable since the predicted results are overall in good agreement with the measured.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제32권4호
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pp.522-527
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2008
On designing of hydrostatic bearing, load, quantity of oil, stiffness and friction load are considered as basic characteristics. For the analysis of these basic characteristics, pressure distribution by oil film is obtained. Speed of piston, clearance, leakage of oil, eccentricity, shape and roughness of bearing affect the results which are the analysis of basic characteristics of load, quantity of oil, stiffness and friction load. The relationship among those factors are required for optimum designing of hydrostatic bearing for machining tool. Reynold's Equation is calculated through finite element method. Load, leakage of quantity and pressure distribution as variation of length, land length ratio, eccentricity and axial velocity of bearing are investigated. Then optimum design variables are obtained.
In this paper, we present a hydrostatic bearing design and rotordynamic analysis of a pump-and-drive turbine module for a 250-kW supercritical CO2 cycle application. The pump-and-drive turbine module consists of the pump and turbine wheel, assembled to a shaft supported by two hydrostatic radial and thrust bearings. The rated speed is 21,000 rpm and the rated power is 143 kW. For the bearing operation, we use high-pressure CO2 as the lubricant, which is supplied to the bearing through the orifice restrictor. We calculate the bearing stiffness and flow rate for various orifice diameters, and then select the diameter that provides the maximum bearing stiffness. We also conduct a rotordynamic analysis based on the design parameters of the pump-and-drive turbine module. The predicted Campbell diagram shows that there is no critical speed below the rated speed, owing to the high stiffness of the bearings. Furthermore, the predicted damping ratio indicates that there is no unstable mode. We conduct the operating tests for the pump and drive turbine modules within the supercritical CO2 cycle test loop. The pressurized CO2, at a temperature of 136℃, is supplied to the turbine and we monitor the shaft vibration during the test. The test results show that there is no critical speed below the rated speed, and the shaft vibration is controlled to below 3 ㎛.
유압피스톤모터는 정압베어링부분의 마찰손실과 용적손실, 기구적 운동부분의 마찰손실, 오일의 관로저항에 의한 압력저하, 압축성에 의한 체적손실 그리고 하우징 오일 처닝(churning) 손실 등이 있다. 이러한 손실 중에서 일정한 틈새의 유막(oil film, $8{\sim}15{\mu}m$)으로 고속 회전하는 피스톤 슈(piston shoe)와 슈 플레이트(shoe plate) 사이 정압베어링 부분의 마찰 및 용적손실이 유압모터의 전체효율을 좌우 한다. 본 연구에서는 최고압력 35MPa, 최고회전수 2500rpm, 배재용적 320cc/rev급 2속(2-speed) 초대형 굴삭기의 주행모터용 유압피스톤모터를 대상으로 정압베어링비가 유압모터의 전 효율에 미치는 영향을 실험적으로 분석하였다.
This paper presents the impact of couple stress lubricant on performance of slot-entry hydrostatic/hybrid journal symmetric/asymmetric bearings. Reynolds Equation using Finite Element Technique has been solved for the flow of couple stress and Newtonian lubricants in bearings. The results have been computed for concentric design pressure ratio(${\beta}^{\ast}=0.5$), slot width ratio (SWR = 0.25) and chosen parameters of couple stress lubricant ${\bar{l}}=5$, 10, 15. It is observed that numerically simulated outcomes for slot-entry journal bearings, considering the influence of couple stress lubricant indicate a substantial improvement in the performance of the bearing.
최근 국내에서도 규모 5.0 이상의 지진이 발생하여 구조물의 내진 안전성에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히, 물을 저장하는 시설은 지진에 의해 손상 및 파손이 될 경우, 누수로 식수 및 용수가 부족하게 될 뿐만 아니라 화재 진압의 어려움이 야기되므로 지진에 대한 안전성을 만족하여야 한다. 본 연구에서는 기초와 탱크사이에 납고무받침을 고려하여 지진에 대한 물탱크의 내진성능을 향상시키고자 한다. 이를 위해 기존 콘크리트 기초에 설치 가능하도록 납고무받침을 설계하였다. 물탱크에 대하여 유체-구조물 상호작용을 고려하기 위하여 ANSYS를 활용하여 모델링을 수행하였으며 정수압과 4개의 지진파를 이용한 동수압을 고려하였다. 만수위 2.5m의 정수압이 작용하는 경우에 대하여 정적 해석을 수행한 결과, 면진 적용여부와 상관없이 동일한 응력이 발생하였다. 정수압과 동수압을 동시에 고려했을 때, 면진 물탱크는 전반적으로 지진력 감소가 이루어졌지만 일반적인 구조면진과 비교했을 때 감쇠율이 다소 낮은 것으로 나타났다. 이는 물탱크 중량이 면진 강성보다 매우 작아서 나타난 결과로 판단되며, 향후 물탱크 내진성능 평가에 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.
Jeon Byung Sun;Park Kun Joong;Song Seung Jin;Joo Young Chang;Min Kyoung Doug
Journal of Mechanical Science and Technology
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제19권2호
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pp.682-691
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2005
This paper describes the design, fabrication, and testing of a microturbine developed at Seoul National University. Here, the term 'microturbine' refers to a radial turbine with a diameter on the order of a centimeter. Such devices can be used to transmit power for various systems. The turbine is designed using a commercial CFD code, and it has a design flow coefficient of 0.238 and work coefficient of 0.542. It has 31 stator blades and 24 rotor blades. A hydrodynamic journal bearing and hydrostatic thrust bearings counteract radial and axial forces on the rotor. The test turbine consists of a stack of five wafers and is fabricated by MEMS technology, using photolithography, DRIE, and bonding processes. The first, second, fourth, and fifth layers contain plumbing, and hydrostatic axial thrust bearings for the turbine. The third wafer contains the turbine's stator, rotor, and hydrodynamic journal bearings. Furthermore, a turbine test facility containing a flow control system and instrumentation has been designed and constructed. In performance tests, a maximum rotation speed of 11,400 rpm and flow rate of 16,000 sccm have been achieved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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