[논문자료] 고압 피스톤 펌프용 슬리퍼 베어링의 변형 특성에 관한 연구

출처: 픽사베이

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정압 슬리퍼 베어링은 해상 구조물 설치용 중장비나 대형 선박의 고압 펌프 등에서 저속으로 미끄럼 상대 운동을 하는 두 면 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.

논문 출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO200935736658234

본 연구에서는 고압 피스톤 펌프용 정압 슬리퍼 베어링에 대하여 피스톤 내부 분사압력에 따른 베어링의 변형 및 응력, 하 중 지지력 등을 유한요소법으로 해석하였다. 해석에는 고전적인 방법에 의한 고체영역 해석과 FSI 경계를 고려한 연성해석 의 두 방법을 사용하였으며, 이들 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻었다.

 

(1) 슬리퍼의 최대 처짐은 분사압력의 크기에 관계없이 가장 바깥부분에서 발생하였으며, 분사압력이 35MPa인 경우 필름의 최종 두께는 초기 두께의 2배인 약 20µm에 도달하는 것으로 나타났다. 또한 랜드 면의 변형 후 형상은 약간 볼록하게 나타났다.

 

(2) 베어링의 최대응력은 고전적 방법에 의한 고체 해석의 결과가 FSI 해석 결과보다 약간 크게 나타났으며, 두 결과 모두 슬리퍼가 볼 조인트와 접촉을 시작하는 부분에서 발생하였다.

 

(3) 베어링 지지력과 밀접한 관계가 있는 접촉력은 최대 응력 발생지점에서 가장 크며, 분사압력이 증가함에 따라 베어링 지지력은 선형적으로 증가함을 알 수 있었다.

 

(4) 베어링 지지력은 고체 해석의 결과가 FSI 해석 결과보다 약간 크게 나타났으며, 분사압력이 높아질수록 두 값의 차이도 증가함을 알 수 있었다.

 

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펌스터 ( http://pumster.com )

 

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