Some experimental studies reported that the performance of tilting pad journal bearing is related with the pad-pivot friction. The pad-pivot friction, however, has not been considered in analyzing the performance of tilting pad journal bearing, because the effects of the pad-pivot friction on the tilting pad journal bearing are not revealed theoretically and/or experimentally. Furthermore, there is no mathematical model for the pad-pivot friction in tilting pad journal bearing. Therefore, this study proposes a mathematical model for the pad-pivot friction and reveals the effects of pad-pivot friction on the tilting pad journal bearing theoretically and/or experimentally. A mathematical model for the pad-pivot friction developed in this study is assumed that the dynamic friction coefficient has the constant and same value as the static friction coefficient. Using the model, performance analysis of the tilting pad journal bearing is numerically executed. And, the results of the analysis are verified by experiment executed in this study. The results of this study show that the performance of tilting pad journal bearing can be greatly influenced by the pad-pivot friction. Especially, the friction has a large influence on the attitude angle of the journal. It is found that the eccentricity direction of the journal does not coincide with the load direction when the pad-pivot friction is not zero. It also means that the pad-pivot friction generates the cross-coupled dynamic coefficients. It is verified dynamic analysis. Furthermore, it is also found that the pad-pivot friction makes the equilibrium position of journal and the static and dynamic performances to be indeterminable, even though a working condition is given. And, the each range of possible solutions enlarges as the friction coefficient increases. And, it is found that the pad-pivot friction has a function as a damping element. Damping coefficients of the bearing are remarkably increased and trajectory of the journal which undergoes a pulse shock is shrunken by the pad-pivot friction. Furthermore, the pad-pivot friction prevents an inappropriate tilting of pad, thereby avoiding a oil film break.
패드-피봇에서의 마찰이 틸팅패드 저어널 베어링의 성능에 영향을 미친다는 실험이 보고되었다. 하지만, 패드-피봇에서의 마찰의 효과가 실험 혹은 이론적으로 밝혀지지 못했기 때문에 패드-피봇에서의 마찰을 본 베어링의 해석에 고려하지 못하고 있다. 더군다나, 아직까지 패드-피봇에서의 마찰에 대한 이론적 모델도 제시되지 못하고 있는 실정이다. 그래서 이 논문은 패드-피봇에서의 마찰에대한 이론적 모델을 제시하고 이 마찰이 틸팅패드 저어널 베어링의 성능에 미치는 영향을 이론적, 실험적으로 밝히고자한다. 본 연구에서 제안한 패드-피봇에서의 마찰에 대한 이론적 모델은 동마찰계수가 상수이며 정마찰계수와 값이 같다는 가정을 한다. 그리고 이 모델을 사용하여 틸팅패드 저어널 베어링의 성능해석을 수치적으로 수행하고 이를 실험으로 검증하였다. 본 연구의 결과는 패드-피봇에서의 마찰로 인해 틸팅-패드 저어널 베어링의 성능이 크게 영향받을 수 있음을 보였다. 특히, 마찰은 저어널의 자세각에 큰 영향을 준다. 마찰계수가 0이 아닐 때, 저어널의 편심방향과 하중방향이 달라지는데, 이는 이 마찰로 인해 베어링 동특성 계수의 연성항이 나타난다는 증거가 된다. 이것은 베어링 동특성해석을 통해서도 검증이 되었다. 또한, 본 연구는 패드-피봇에서의 마찰로 인해 저어널의 평형위치와 정적 동적 특성치들이 하나의 운전조건에 대해 하나의 값으로 정해지지 못하고 변동함을 보였다. 그리고 그 변동폭은 마찰계수가 증가함에따라서 증가하였다. 또한 본 연구는 패드-피봇에서의 마찰이 베어링의 감쇠요소 기능을 함을 밝혔다. 이 마찰로인해 베어링 감쇠계수가 크게 증가하였으며, 외부 충격에 대한 저어널의 궤적이 현저히 줄어들었다. 나아가 패드의 부적절한 틸팅의 막아 유막파단현상을 막을 수 있음을 보였다.
