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제안 방법
- 1. 표면 거칠기를 고려한 볼 베어링의 접촉 해석과 탄성유체 윤활 해석을 통해 유막 압력 측면에서 표면거칠기 효과를 평가하였다. 전동체와 궤도륜 사이에 마찰 저항이 줄어 주는 윤활유로 인해 압력이 감소한다.
- 2. 매끄러운 표면과 거친 표면에서의 탄성유체 윤활해석을 통해 유막 두께 측면에서 표면 거칠기 효과를 평가하였다. 거친 표면에서 돌기와 윤활유의 접촉으로 인해 유막 압력이 높아지므로 매끄러운 표면보다 작은 유막 두께를 갖는다.
- 등방성이고 균질한 두 비접합 탄성체에 접촉면의 압력분포를 알기 위해, 사각조각 표면에 작용하는 균일한 분포하중에 의한 변위의 해를 이용하여 두 탄성체사이의 접촉문제로 해석 한다.
- 전동체(볼)과 도륜 타원접촉의 접촉 형상을 가진다. 따라서 Fig. 2와 같이 볼과 궤도륜의 기하하적 분석을 통해 제 3의 강체와 반무한 평판의 접촉으로 모델링을 했으며, 타원 접촉을 내포하는 상당 구를 생성하여 해석하였다.
- 본 저자는 표면 거칠기를 고려한 볼 베어링의 탄성유체 윤활 해석을 multilevel method 수치해석 기법을 적용하여 유막 두께와 유막 압력의 측면에서표면 거칠기 영향을 평가하였다.
- 표면 거칠기 영향을 알아보기 위하여 매끄러운 표면과 거친 표면 두 경우에 대해서 탄성유체윤활 해석을 하였으며 해석 결과는 Fig. 7과 8에 나타내었다. 매끄러운 표면의 경우, 최소 유막두께는 241 nm, 최대 유막압력은 0.
- 표면 거칠기 영향을 압력 측면에서는 접촉해석과 비교하였으며, 유막두께 측면에서는 매끄러운 표면에 대한 탄성윤활해석과 비교하였다.
- 표면 거칠기를 고려한 해석에서는 해석의 정확도를 높이기 위해서 많은 양의 해석 노드가 필요하기때문에 해석시간이 길어지는 문제점을 해소하기 위하여 FAS를 적용한 다단계 수치해석으로 유막 압력을 계산하였으며 FAS에 대한 관계식은 다음과 같다[5].
대상 데이터
- 본 논문에서는 Fig. 1와 같이 단열 깊은 홈 베어링을 해석 모델로 적용하였다. 전동체(볼)과 도륜 타원접촉의 접촉 형상을 가진다.
- 해석 노드는 401x401이며, Table 1에 해석 조건을 명시하였다. Fig.
이론/모형
- 점도(η)-압력(p) 관계식은 Roeland, 밀도(p)-압력 관계식은 Dowson과 Higginson이 제시한 아래의 식을 적용하였다.
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