In this thesis, the effect of oil supply conditions and misalignment on the performance of journal bearings is anaylzed numerically. A misalignment means that the axis of journal is not parallel to the center line of the bearing hole. A misalignment appears due to assembling and manufacturing errors, deflection of the journal and thermal distortion during operation, etc.
Fluid film in the converging-diverging geometry of journal bearings cavities within the divergent region. It is called cavitation region where fluid film cavities. The cavitation algorithm which implements JFO oil rupture / reformation boundary condition is adopted in order to consider the effect of cavitation region. A numerical method is proposed to calculate 16 dynamic coefficients relating the forces to the translational and rotational motion of the journal considering four degrees of freedom for a rotor-bearing system. The parameters such as various oil supply pressures, dimensions of oil grooves, location of oil grooves and vertical misalignment are considered to investigate their effect on the static and dynamic characteristics of journal bearings.
The result shows that the distribution of full film region and cavitation region is strongly affected by oil supply conditions and misalignment. It also shows that oil supply conditions and misalignment have a great effect on the static and dynamic characteristics of journal bearings. Quantitative information is provided to improve the load capacity of journal bearings using analysis result.
본 논문에서는 수치해석을 통해서 급유 조건과 정렬불량이 저널 베어링의 성능에 미치는 영향을 파악하였다. 여기서 정렬불량은 축의 중심축과 베어링의 중심축이 평행하지 않은 상태를 말하며, 베어링과 축의 가공 및 설치가 불량하거나 축이 변형 되었을 때 발생한다.
유막파단이 발생하는 공동영역을 보다 실제에 가깝게 고려하기 위해 유막 재형성과 유막 파단 위치에 대한 경계조건을 적용한 캐비테이션 알고리즘을 이용하였다. 축-베어링 시스템을 4자유도로 고려하여 16개의 병진 강성 및 감쇠계수와 회전 강성 및 감쇠계수를 계산하는 방법을 제시하였으며, 이를 통해서 베어링의 동특성 계수를 계산하였다. 급유조건으로 급유압력, 급유홈의 폭과 길이 및 급유위치를 선정하였고 정렬불량 상태로는 축이 수직방향(축의 하중방향)으로 기울어진 상태를 선정하였다. 이를 변수로 하여 저널 베어링의 정특성과 동특성 해석을 수행하였다.
본 논문의 해석 결과, 급유 조건과 정렬불량은 윤활영역에서 완전유막영역과 공동영역의 분포를 변화시키며, 저널 베어링의 정특성과 동특성에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한 본 논문에서는 급유압력, 급유홈의 폭과 길이와 급유위치를 설계 변수로 하였을 때, 베어링의 하중지지능력을 향상시킬 수 있는 최적 설계 변수 값과 설계 방향을 제시하였다.
