• Tribology and Lubricants
• /
• 제39권6호
• /
• pp.268-272
• /
• 2023

This study explores the characteristics of tilting pad journal bearings used in the high-speed rotating shaft systems of centrifugal compressors. A centrifugal compressor is a high-speed rotating machine that is widely used to compress gases or vapors employed in various industrial applications. It transfers the centrifugal force of a fast-spinning impeller to the fluid and compresses it under high pressure. Many high-speed rotating shaft systems, which require high stability, use tilting pad journal bearings. The characteristics of these bearings can vary depending on several properties, and identifying the appropriate characteristics is essential to optimize the design on a case-to-case basis. In this study, the authors perform a time-dependent analysis of the properties of tilting pad journal bearings and the rotordynamics of the rotating shaft system using COMSOL Multiphysics software. Specifically, the authors analyze the characteristics of the tilting pad journal bearings by performing a parametric sweep using parameters such as pad clearance, maximum tilting angle, preload, number of pads, and pad pivot offset. The authors then use the results of the bearing-characteristics analysis to evaluate the vibration of the rotating shaft and verify its operation within a desirable range. The understanding gained from this study will allow us to determine the optimal properties of these bearings and the limiting operational speed using COMSOL Multiphysics software.

• 산업공학
• /
• 제21권4호
• /
• pp.411-417
• /
• 2008

An impeller is a type of high-speed rotor that is used to compress or transfer fluid under high-speed and pressure at high temperatures. The impeller is composed of an axial hub and several blades attached along the hub. The weight and shape of an impeller must be balanced, because their imbalances can cause noise and vibration, which can lead to the breakage of the impeller blades during operation. Thus, the hub and blades of an impeller are commonly machined in a 5-axis NC machine to obtain qualified surfaces. The impeller machining strategy or process plan can not be easily obtained due to the complex, overlapped and twisted shapes of impeller blades. Skillful machining process planners may generate appropriate machining strategies based on their experiences and floor data. However, in practice most shop floor data for the impeller machining is not well-structured such that it does not effectively provide a process planner with information for machining strategies and/or process plans. This paper reports the development of a case-based machining strategy support system (CBMS) that employs case-based reasoning to obtain the machining strategy of an impeller by using the existing machining strategies of the shop floor. The CBMS generates impeller machining strategies through a stepwise reasoning process considering the similarity features between the blade shapes and machining regions. A case study is provided to demonstrate that CBMS can generate useful machining strategies facilitating process planners. The developed system can simulate the tool paths of impeller machining and runs on the web.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제6권6호
• /
• pp.560-565
• /
• 2005

본 논문은 8각 아웃렛 박스 제조용 수동 금형을 2벌의 금형으로 자동화한 것에 관한 연구이다. 8각 아웃렛 박스는 건축물의 전선관용 스위치 박스 또는 배선 연결용 박스이다. 이 박스를 제조 할 때는 제 1차 프레스에서 성형하고 제 2-6차 프레스로 8각 아웃렛 박스의 4측면 가공과 벤딩을 하게 되므로 프레스 6대, 금형 6벌, 작업자 7명을 필요로 한다. 이 때문에 인건비 과다발생, 생산속도 저조, 불량률 $10\%$ 이상 발생, 제조원가 상승의 요인이 되고 있으며, 프레스의 굉음과 진동 및 안전사고의 위험 등으로 작업자들이 직무를 기피하고 있다. 이러한 현상을 없애기 위해 금형 5벌을 1벌의 금형에 통합시킨 캠금형 개발과 자동이송장치를 개발하였다. 그 결과 프레스 2대와 금형 2벌로 무인화 작업을 할 수 있게 되어 직무기피요인을 해소하게 되고 제조원가 절감효과를 얻게 되었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제22권5호
• /
• pp.69-81
• /
• 2006

직경 $150\sim300mm$ 정도의 보링공에 강봉 또는 강관을 삽입하여 그라우팅 재료로 주입 압력을 가하는 소구경 현장 타설 말뚝의 일종인 마이크로파일 공법은 기계의 소형화, 저진동, 저소음 등의 장점으로 도심지의 협소한 공간에서의 적용 범위가 점차 확대되고 있다. 마이크로파일은 지지력 증가, 지반 변위억제를 통한 구조물 안정성 확보 등에 주로 적용되어져 왔고, 향후 공법의 유효성과 잠재성으로 다양한 방면에 활용될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 마이크로 파일과 지반과의 상호작용에 초점을 두고 기초의 인접지반(지반보강 개념) 보강을 실시하였으며, 실험 결과 및 지반변형 분석을 통해서 보강 효과(지지력 증가효과 및 침하억제 효과)를 정성적 정량적으로 분석하여 설계 및 시공에서의 효율성과 적용성을 높이고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.554-560
• /
• 2013

본 연구에서는 양쪽 대칭으로 지지할 수 있는 쉴드캔 클립을 제안하며, 그 특징은 장착과 탈착의 하중을 일정하게 하고 납땜 부위의 평판도를 유지 할 수 있도록 개발하였다. 또한 인쇄회로기판에 부착 고정되는 베이스부 및 쉴드캔의 측벽을 집게 형태로 집을 수 있도록 하는 클립부로 구성되며, 클립부 중앙을 절단하여 2군데를 지지 할 수 있게 이루어진다. 또한 넓어진 베이스부와 인쇄회로기판 사이에 납땜이 잘될 수 있도록 오목한 홈을 만들었다. 연구절차는 우선 메커니즘을 설정하고 구조해석 및 진동모드 해석을 수행하여 설계변수를 확정한 후, 제품을 설계하였다. 제조를 위한 전용기를 개발한 후 시제품을 제작하여 성능 평가 후 해석값과 비교 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.62-67
• /
• 2012

Owing to the rapid growth of mobile and electronic equipment miniaturization technology, the supply of micro mobile computing machine has been fast raised. Accordingly they have performed many researches on energy harvesting technology to provide promising power supply equipment to substitute existing batteries. In this paper, in order to have low resonance frequency for piezoelectric energy harvester, we have tried to make it larger than before by adopting nickel that has much higher density than silicon. We have applied it for our energy harvesting actuator instead of the existing silicon based actuator. Through such new concept and approach, we have designed energy harvesting device and made it personally by making with micromachining process. The energy harvester structure has a cantilever type and has a dimension of $10{\times}2.5{\times}0.1\;mm^3$ for length, width and thickness respectively. Its electrode type is formed by using Au/Ti of interdigitate d33 mode. The pattern size and gap size is 50 ${\mu}m$. Based on the measurement of the nickel-based piezoelectric energy harvester, it is found to have 778 Hz for a resonant frequency with no proof mass. In that resonance frequency we could get a maximum output power of 76 ${\mu}W$ at 4.8 $M{\Omega}$ being applied with 1 g acceleration.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제9권2호
• /
• pp.243-248
• /
• 2014

영구자석 선형 동기 전동기는 회전기기에 비해 구조적으로 간단하여 보수 점검이 용이하고 정밀, 고속, 고추력화 등의 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 반송경로 전장에 전기자를 설치해야 하는 구조적 특성으로 인해 반송경로가 길어지면 길어질수록 초기 설치비용이 상승하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 전기자를 분산시켜 배치하는 방식을 제시하였으나 전기자를 분산시켜 배치할 경우 전기자 양 끝단에는 구조상 반드시 단부가 존재하게 되며 이러한 단부는 추력 맥동을 야기하는 코깅력을 크게 발생시켜 기기의 소음과 진동 및 기기의 성능 저하의 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 기기의 운전특성을 향상시키기 위해 전기자의 스큐에 따른 단부특성을 3D FEM 수치해석을 이용하여 파악하고 단부 코깅력을 가장 저감시키는 전기자 스큐를 제안하고자 한다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제12권3호
• /
• pp.409-418
• /
• 1988

본 연구에서는 상반상반정리가 성립되는 선형계의 경우에 있어서 회전체를 회 전시키지 않고 시험추도 사용하지 않으며 베어링부를 가진하는 것에 의한 영향계수 측 정법을 제안한다. 대상으로 하는 영향계수는 베어링부와 각 수정점 사이의 영향계수 로서 비회전가진실험에 의해 베어링부에 힘을 가한 경우의 각 수정점에서의 비회전 영 향계수를 측정한다. 회전시험에서는 베어링부에 시험추를 부가하는 것이 구조상 곤 란하므로 각 수정점에 시험추를 부착하여 각 수정점에 힘을 가한 경우에 대한 베어링 부에서의 영향계수를 측정한다.그리고 수치계산으로 전달매트릭스법에 의해 베어링 부에 시험추를 부착하고 회전체를 회전시켜 각 수정점에서의 회전영향계수를 계산하고 실험결과와 비교한다. 상에서 구하여진 비회전과 회전영향계수의 실험결과를 비교하 므로서 비회전 영향계수의 특성을 파악하고, 이를 이용하여 탄성회전체의 평형잡이를 하는 새로운 방법을 제안한다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권7호
• /
• pp.867-872
• /
• 2010

자연계에 존재하지만 사용되지 못 하고 버려지는 에너지를 효과적으로 채집하여 배터리를 충전하거나 전기 장치에 전기 에너지를 공급하는 에너지 하베스팅에 대한 연구를 수행하였다. 압전재료는 물체의 움직임이나 진동으로부터 에너지를 채집하는 주요한 재료로 널리 연구되고 있다. 본 논문에서는 기존의 PZT 압전 특성을 개량하고자 압전-복합재료 발전소자(Piezo-Composite Generating Element, 이하 PCGE)를 도입하여 성능 예측모델을 제안하고 이를 실험적으로 검증하였다. PCGE는 탄소/에폭시, PZT, 유리/에폭시 층으로 구성된다. 제작 과정에서 적층된 PCGE는 오토클레이브 안에서 $177^{\circ}C$의 온도에서 성형되는데, 이때 PCGE 내부에 초기잔류응력이 발생하게 되어 압전재료의 성능이 변화하게 된다. 세 종류의 PCGE를 제작한 후 에너지 채집 실험을 수행하여 제안된 성능 예측모델의 타당성과 기계적 진동을 전기적 에너지로 변환되는 성능을 검증하였다. 실험 결과 이론적인 성능 예측모델이 실험 결과와 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국기계가공학회지
• /
• 제18권6호
• /
• pp.98-105
• /
• 2019

In order to improve the fuel economy and dynamic behavior of automobiles, the weight reduction tendency of automobile parts is obvious. Also, in order to maximize assembly and maintenance convenience, various parts are integrated and modularized. Multi-piece methods require many manufacturing processes and become a factor of lowering the strength of parts. It is advantageous to overcome the disadvantages by integrally manufacturing to reduce the processing steps and ensure the strength of the parts. However, when it is necessary to process in a narrow space inside the part, it is impossible to process with the existing spindle. The angle head spindle is only a component of a machine tool, but it is a core part that requires high technology and is highly utilizable in products requiring high precision machining. Therefore, various and continuous studies needs for angle head spindles in areas such as vibration absorption, operational safety, excellent dimensional stability, and strength. In this paper, we propose an optimal design for angle head spindle by performing structural analysis and shape optimization for angle head spindle gear and case.