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문제 정의
- 본 논문에서는 볼 베어링의 구름 요소 주위 유동 특성에 대하여 CFD (Computational Fluid Dynamics)를 이용하여 해석을 수행한 연구 결과를 나타내고 있다. 사용된 유체는 터보펌프용 극저온 볼 베어링에 적용되는 케로신의 모사매질인 수류를 작동 유체로 가정 하여 해석을 수행하였다.
- 본 논문에서는 볼 주위에서 발생하는 와류 유동 현상 및 압력 분포는 대칭성을 갖게 되며, 각 와류는 내륜, 구름 요소와 외륜 사이에서 회전성분을 가짐으로써 압력 구배에 의해 발생하는 와류가 존재함을 확인하였다. 또한, 내륜의 회전 속도 및 작동 유체의 주입 유량이 증가할수록 볼 베어링에서 발생하는 구름 요소 표면의 최대 및 평균 전단응력 값은 증가하였고, 이로 인하여 표면에서 발생하는 응력의 불균일성이 커짐을 확인 하였다.
가설 설정
- 1과 같이 내륜과 외륜 및 구름 요소를 포함하도록 단순화 하였으며, 해석에 사용된 볼 베어링의 모델은 7218의 형상을 사용하였다. 구름 요소의 공전 운동을 일으키는 내/외륜의 축방향 홈 (Inner groove radius/outer groove radius)은 단순화하여 평면으로 가정하였다. 사용된 베어링의 내륜 및 외륜, 구름 요소의 형상 치수는 Table 1에 나타내었으며, 구름 요소의 개수는 16개 이다.
- 5°에 해당하는 전체 베어링 형상 중에서 1/16부분이다. 내륜은 축의 회전속도, n rpm, 으로 회전하며, 외륜은 고정되어 있다고 가정하였다. 회전 요소는 자전과 공전을 동시에 하며, 공전속도, nrev.
- 본 논문에서는 볼 베어링의 구름 요소 주위 유동 특성에 대하여 CFD (Computational Fluid Dynamics)를 이용하여 해석을 수행한 연구 결과를 나타내고 있다. 사용된 유체는 터보펌프용 극저온 볼 베어링에 적용되는 케로신의 모사매질인 수류를 작동 유체로 가정 하여 해석을 수행하였다.
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