• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2002년도 춘계학술대회논문집
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• pp.530-532
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• 2002

This paper presents an optimum design of herringbone grooved journal bearing for spindle motor of hard disk drive (HDD) system. In addition to the conventional “rectangular” groove, various groove profiles are designed. The stiffness and damping coefficients of the oil film and frictional torque are calculated and compared for tile various groove profiles. The “circular”, “valley”, and “reversed saw tooth” grooves do not produce high direct stiffness, since they partly increase the groove depths in the direction of lubricant flow, causing to reduce the pumping action of the bearing. The maximum direct stiffness can be obtained by the “rectangular”, “saw tooth”, and “step” grooves. With the same cross sectional area of the grooves, these three grooves have the same maximum stiffness, damping coefficients, and frictional torque. Among these recommendable grooves, the saw tooth groove may keep its original profile for long, enduring metal-to-metal contact during startup and shutdown.

• Tribology and Lubricants
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• 제36권4호
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• pp.193-198
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• 2020

Fluid film bearings are among the best devices used for overcoming friction and reducing wear. Surface texturing is a new surface treatment technique used for processing grooves and dimples on the lubricated surface, and it helps to minimize friction further and improve the wear resistance. In several studies, parallel surfaces, such as thrust bearings and mechanical face seals, have been investigated, but most sliding bearings have a convergent film shape. This paper presents the third part of a recent study and focuses on the effect of the groove shape on the lubrication performance of inclined slider bearings, following the two previous papers on the effects of the groove position and depth. We adopted the continuity and Navier - Stokes equations to conduct numerical analyses using FLUENT, which is a commercial computational fluid dynamics code. The groove shape adopted in the numerical analysis is rectangular and triangular, and its depth is varied. The results show that the streamlines, pressure distributions, and groove shape significantly influence the lubrication performance of the inclined slider bearing. For both shapes, the load-carrying capacity (LCC) is maximum near the groove depth, where vortices occur. In the shallow grooves, the LCC of the rectangular shape is higher, but in deeper grooves, that of the triangular shape is higher. The deeper the rectangular groove, the higher the decrease in the frictional force. The results of this study can be used as design data for various sliding bearings.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.2123-2128
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• 2004

In this study, analysis is made for the effects of groove shape on the thermal performance of a axial groove heat pipe. The mathematical models of two-phase flow in grooved heat pipe are presented for the capillary limitation in steady state. Generally, the heat pipe performance depends on the capillary pressure and liquid flow. The friction force of liquid flow through the groove increases with the groove width decreased, and then the capillary pressure is improved in the gas-liquid interface of groove. Therefore, the optimal groove width shaper exists for the maximum thermal performance of heat pipe. In this paper, the optimal groove shape and scale are presented by considering both capillary pressure and liquid flow.

• 한국가스학회지
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• 제7권3호
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• pp.51-57
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• 2003

본 논문에서는 압력용기의 밀봉성과 밀접한 관계를 맺고 있는 O-링 그루브 형상의 온도분포와 변형거동 특성에 대한 연구를 수행하고자 한다. 압력용기에 작용하는 온도는 히터에 의해 가열되고, 압력은 가스 압축기에 의해 가압된다. 결국, 압력용기는 제한된 작업기간동 안 높은 압력과 높은 온도를 유지해야 한다 이러한 작동조건에서 압력용기의 가스는 구형 그루브에 설치된 두 개의 O-링에 의해 대기중으로 누출되지 말아야 한다. 유한요소해석 결과에 의하면, 압력용기의 밀봉성을 확보하기 위해서는 메탈 시일 소재의 열적, 기계적 특성이 대단히 우수해야 한다는 사실을 지적하고 있다 즉, 메탈 시일 소재는 높은 열전도 계수와 낮은 기계적 강도를 유지해야 밀봉성을 유지하는데 유리하다. 이러한 소재는 O-링을 설치하는 구형 그루브의 밀봉간극이나 그루브의 폭을 줄여줄 수 있기 때문에 압력용기의 밀봉특성을 향상시키게 된다.

• 한국가스학회지
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• 제10권3호
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• pp.34-40
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• 2006

본 논문은 LPG 충전노즐의 밀봉성능에 밀접한 관련을 맺고 있는 구형 그루브와 도브테일 그루브에 장착된 O-링의 최적화 설계를 위해 수행된 연구이다. O-링 그루브에 대한 최적설계 해석결과를 얻기 위해 비선형 유한요소해석 프로그램 MARC와 다구찌 설계법을 이용하였다. O-링을 최적의 조건으로 설치할 수 있도록 설계하기 위해 4개의 그루브 모델과 3개의 소재를 고려하였다. 그루브의 설계 파라미터로 폴리머 소재, 그루브의 깊이와 폭, O-링의 직경을 선정하였다. FEM 해석결과에 의하면, 최적설계에 가장 큰 영향을 미치는 기여도는 O-링의 직경과 소재특성으로 그루브의 폭, 깊이, 압축률에 비하여 높다는 사실을 알 수 있다. 가스 공급압력 1.764MPa에 적합한 O-링을 안전하게 설치되어야 할구형 그루브는 모델 3이, 그리고 도브테일 그루브는 모델 4가 가장 우수한 것으로 해석되었다.

• Tribology and Lubricants
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• 제39권1호
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• pp.21-27
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• 2023

Surface texturing is widely applied to friction surfaces of various machine elements. Most of the theoretical studies have focused on isothermal (ISO) analyses which consider constant lubricant viscosity. However, there have been limited studies on the effect of oil temperature increase owing to viscous shear. Following the first part of the present study that investigated the effects of film-temperature boundary condition (FTBC) and groove number on the thermohydrodynamic (THD) lubrication characteristics of a surface-textured parallel thrust bearing with multiple rectangular grooves, this study focuses on the effect of groove depths. Current study numerically analyzes the continuity, Navier-Stokes, and energy equations with temperature-viscosity-density relations using a commercial computational fluid dynamics (CFD) software, FLUENT. The results of variation in temperature, velocity, and pressure distributions as well as load-carrying capacity (LCC) and friction force indicate that groove depth and FTBC significantly influence the temperature distribution and pressure generation. The LCC is maximum near the groove depth at which the vortex starts, smaller than the ISO result. For intense grooves, the LCC of THD may be larger than that from ISO. The frictional force decreases as the groove becomes deeper, and decreases more significantly in the case of THD. The study shows that groove depth significantly influences the THD lubrication characteristics of surface-textured parallel thrust bearings.

• 터널과지하공간
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• 제14권5호
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• pp.363-372
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• 2004

구마모토 안산암을 대상으로 이중 비틀림(DT) 시험을 통해 유도 홈의 단면 형상이 암석의 응력부식지수에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 정변위속도법에서 변위속도가 증가할수록 균열성장속도는 증가하지만 파괴인성계수는 평균 2.07 MN/m$^{3}$2/로 거의 일정하였다. 정변위법을 통하여 유도 홈의 형상이 사각형, 원형, 삼각형인 시험편을 이용하여 얻은 응력부식지수는 각각 평균 37, 36, 38로 홈의 형상에 관계없이 거의 일정한 값을 보이지만 표준편차는 삼각형 홈에서 가장 크게 나타났다. 암석의 DT시험은 중앙부에 유도 홈이 있는 시험편을 이용하는 것이 효과적이지만 광물의 평균입경 이상의 폭을 가진 사각형 단면의 홈을 이용하는 것이 가장 적절하다.

• Tribology and Lubricants
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• 제20권5호
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• pp.259-265
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• 2004

The sealing performance of O-rings is affected by working conditions such as applied pressure, operation temperature, pre-compressed ratio and material properties. In this paper, a pressurized and compressed elastomeric bi-polymer O-ring in which is inserted into a rectangular groove is analyzed by non-linear MARC finite element program based on the Taguchi experimental method. O-rings with 9 different profile models are analyzed for design parameters that are related to the diameter ratio between outer diameter and inner one of bi-polymer O-ring, compressive ratio, groove angle and groove depth. The calculated FEM results showed that the affection ratio of design parameter dlD, which may control sealing pressure of O-rings, is the most influential parameter among the groove angle, groove depth and compression ratio.

• Tribology and Lubricants
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• 제32권4호
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• pp.119-124
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• 2016

In the sapphire wafering process, lapping is a crucial operation in order to reduce the damaged layer and achieve the target thickness. Many parameters, such as pressure, velocity, abrasive, slurry and plate, affect lapping characteristics. This paper presents an experimental investigation on the effect of the plate groove on the material removal rate and roughness of the wafer. We select the spiral pattern and rectangular type as the groove shapes. We vary the groove density by controlling the groove shape dimension, i.e., the groove width and pitch. As the groove density increases to 0.4, the material removal rate increases and gradually reaches a saturation point. When the groove density is low, the pressing load is mostly supported by the thick film, and only a small amount acts on the abrasives resulting to a low material removal rate. The roughness decreases on increasing the groove density up to 0.3 because thick film makes partial participations of large abrasives which make deep scratches. From these results, we could conclude that the groove affects the contact condition between the wafer and plate. At the same groove density, the pitch has more influence on reducing the film thickness than the groove width. By decreasing the groove density with a smaller pitch and larger groove width, we could achieve a high material removal rate and low roughness. These results would be helpful in understanding the groove effects and determining the appropriate groove design.

• 한국가스학회지
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• 제10권2호
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• pp.40-46
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• 2006

본 논문은 다구찌 실험 설계법을 이용하여 O-링을 장착하는데 필요한 사각 그루브의 최적설계를 위해 FEM으로 최대코시응력과 최대변형률에 대하여 해석하였다. 다구찌 설계방법은 LPG 충전노즐의 내경측에 밀봉을 위해 설치하는 O-링 그루브의 설계변수를 최적화 하는데 대단히 유용하다. FEM과 함께 다구찌 설계기법을 적용하여 계산된 해석결과에 따르면, 최적화 설계치수를 단지 9번의 반복 실험법에 의해 설계변수의 치수를 최적의 조건으로 얻을 수 있다는 측면에서 간편한 최적설계 기술이다. 이것은 다구찌 설계 실험법이 사각형상의 O-링 그루브를 설계하는 간단한 방법으로 대단히 유용하다는 것이다. 다구찌 설계기법에 기초한 해석결과에 의하면, O-링 그루브의 기하학적 형상에 대한 최적치수는 h=2.5mm, d=2.74 mm, c=0.15 mm, w=3.0 mm으로 각각 요약될 수 있다. 본 연구는 공급된 LPG 가스압력이 18 $kg/cm^2$인 상태에서 밀봉성과 안전성을 고려하면 초기압축률은 8.7%로 유지하는 것이 가장 효과적이라는 사실을 제공한다.