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고압 피스톤 펌프용 슬리퍼 베어링의 변형 특성에 관한 연구

A Study on the Deformation Characteristics of a Slipper Bearing for High Pressure Piston Pump

韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology v.23 no.5 = no.90 , 2009년, pp.39 - 44  
고성위 (부경대학교 기계공학부 ) ;  김병탁 ( 부경대학교 기계공학부)
Abstract

The hydrostatic slipper bearing is generally used in high pressure axial piston pumps to support the load generated from two surfaces which are sliding relatively at low speed. The object of the bearing is to remove the possibility of direct contact by maintenance of an adequate oil film thickness between two metal surfaces. Because the bearing performance is influenced by the bearing deformation, it is highly dependent on the injection pressure, the bearing surface profile and so on. In this study, the deformation characteristics of a hydrostatic slipper bearing is investigated according to the injection pressure by the finite element analysis. In the analysis, the special boundary condition to take the fluid-structure interaction (FSI) into account is used on the interactive surface. The results, such as bearing deformation, stress and lifting force, obtained from the fully coupled analysis are compared with those from the single step sequential method.

주제어

#정압 슬리퍼 베어링   #유한요소법   #분사압력   #유체-고체 상호작용   #지지력  

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
정압 스러스트 베어링
경험에 의하면 정압 스러스트 베어링은 무엇에 매우 민감하다고 알려져 있습니까?
제품공차와 사용 환경에 매우 민감한 것으로 알려져 있으므로

이 베어링의 목적은 두 표면 사이의 유막 두께를 적당하게 유지함으로써 금속표면이 직접 접촉할 가능성을 제거하는데 있다. 경험에 의하면 정압 스러스트 베어링은 제품공차와 사용 환경에 매우 민감한 것으로 알려져 있으므로, 베어링이 올바로 작동하기 위해서는 베어링의 성능에 영향을 미치는 여러 가지 설계 인자에 대한 깊이 있는 연구가 필요하다. 베어링의 성능을 결정하는 하중 지탱 용량(Load carrying capacity), 유체의 유출률(Flow rate) 등은 슬리퍼(Slipper)와 경사판(Swash plate) 사이의 압력에 크게 영향을 받으며, 이 압력은 피스톤 내부로 분사되는 입구압력(Inlet pressure)과 밀접한 관계가 있다.

베어링의 변형해석
지금까지 베어링의 변형해석은 주로 어떠한 방법이 사용되었습니까?
유체와 접촉하는 고체표면을 강체로 가정하고 유체 압력을 계산한 후, 이를 하중으로 입력하여 고체영역을 해석하는 고전적 방법이 주로 사용

지금까지 베어링의 변형해석은 유체와 접촉하는 고체표면을 강체로 가정하고 유체 압력을 계산한 후, 이를 하중으로 입력하여 고체영역을 해석하는 고전적 방법이 주로 사용되어 왔다. 그러나 슬리퍼와 경사판 사이의 유막 두께(Film thickness)는 약 10µm로서 매우 얇기 때문에 베어링의 변형 특성을 정확히 파악하기 위해서는 고전적인 수치해석 방법보다 유체-구조물 사이의 상호작용(FSI)을 고려한 연성법(Zhang et al.

정압 슬리퍼 베어링
정압 슬리퍼 베어링의 사용 목적은 무엇입니까?
두 표면 사이의 유막 두께를 적당하게 유지함으로써 금속표면이 직접 접촉할 가능성을 제거하는데 있다

정압 슬리퍼 베어링은 해상 구조물 설치용 중장비나 대형 선박의 고압 펌프 등에서 저속으로 미끄럼 상대 운동을 하는 두면 사이에 발생하는 하중을 지탱하기 위하여 많이 사용되고 있다. 이 베어링의 목적은 두 표면 사이의 유막 두께를 적당하게 유지함으로써 금속표면이 직접 접촉할 가능성을 제거하는데 있다. 경험에 의하면 정압 스러스트 베어링은 제품공차와 사용 환경에 매우 민감한 것으로 알려져 있으므로, 베어링이 올바로 작동하기 위해서는 베어링의 성능에 영향을 미치는 여러 가지 설계 인자에 대한 깊이 있는 연구가 필요하다.

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참고문헌 (9)

  1. Kazama, T. and Yamaguchi, A. (1993a). "Application of a Mixed Lubrication Model for Hydrostatic Thrust Bearings on Hydraulic Equipment", ASME J. Tribol., Vol 115, pp 686-691 
  2. Kazama, T. and Yamaguchi, A. (1993b). "Optimum Design of Bearing and Seal Parts for Hydraulic Equipment", Wear, Vol 161, Issues 1-2, pp 161-171 
  3. Kazama, T. and Yamaguchi, A. (1995). "Experiment on Mixed Lubrication of Hydrostatic Thrust Bearings for Hydraulic Equipment", ASME J. Tribol., Vol 117, pp 399-402 
  4. Koc, E. and Hooke, C.J. (1997). "Considerations in the Design of Partially Hydrostatic Slipper Bearings", Tribology International, Vol 30, No 11, pp 815-823 
  5. Koc, E., Hooke, C.J. and Li, K.Y. (1992). "Slipper Balance in Axial Piston Pumps and Motors", ASME J. Tribol., Vol 114, pp 766-772 
  6. Manring, N., Johnson, R. and Cherukuri, H. (2002). "The Impact of Linear Deformations on Stationary Hydrostatic Thrust Bearings", ASME J. Tribol., Vol 124, pp 874-877 
  7. Pang, Z., Zhai, W. and Shun, J. (1993). "The Study of Hydrostatic Lubrication of the Slipper in a High-Pressure Plunger Pump", STLE Tribol. Trans., Vol 36, pp 316-320 
  8. Sharma, S.C., Jain, S.C. and Bharuka, D.K. (2002). "Influence of Recess Shape on the Performance of a Capillary Compensated Circular Thrust Pad Hydrostatic Bearing", Tribology International, Vol 35, pp 347-356 
  9. Zhang, H., Zhang, X., Ji, S., Guo, Y., Ledezma, G., Elabbasi, N. and deCougny, H. (2003). "Recent Development of Fluid-Structure Interaction Capabilities in the ADINA System", Computers and Structures, Vol 81, pp 1071-1085 

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