Tilting pad journal bearings have been widely used in a high speed rotating machinery such as steam turbines and gas turbines, due to stability characteristics. On operation, however, a fatigue failure occurs between pad leading edge and journal in the tilting pad journal bearing. That is called a spragging which is caused by pad fluttering defined as the unstable vibration of the pad floating back and forth between the pivot point and journal.
In this thesis, the pad dynamic model is proposed that takes into consideration translation and rotation motion. Pad fluttering is analyzed by using transient nonlinear dynamic analysis. Hereby the factors influenced on the pad fluttering are investigated and the method is presented to prevent the pad fluttering. The result of this thesis shows that pad fluttering is caused by cross coupling between translation and rotating motion of pad. Shear stress acting on pad inner surface is not important factor about pad stability. The motion of pad will be stable as load of pad is increasing and viscosity of lubricant and rotational speed of journal are decreasing. The motion of pad will be stable as nondimension load of pad is increasing and nondimension mass and nondimension moment of inertia are decreasing. Nondimension load among three nondimension parameters has great influence on the pad fluttering. Preload is one of methods to prevent pad fluttering and calculated by using analysis method of this research.
틸팅패드 저널베어링은 고속에서 안정한 장점을 가지고 있어 증기 터빈이나 가스터빈과 같은 불안정요인이 많은 회전 시스템에 많이 사용된다. 하지만 틸팅패드 저널베어링에서 운전 중에 축과 패드 선단부분의 상호충돌로 인한 스프래깅(Spragging)이라는 피로파괴 현상이 발생한다. 이 현상은 피봇과 저널사이에서의 패드 떨림에 의해 발생하게 된다.
본 연구에서는 패드의 병진운동과 회전운동을 고려하여 패드를 모델링 하였다. 시간에 따른 비선형 운동 해석을 통해 패드의 움직임을 해석하였으며, 이를 이용하여 패드 떨림에 영향을 미치는 요인에 대해 알아보고 패드 떨림을 방지하는 방법을 제시하고자 한다. 이 연구의 결과 패드의 떨림은 패드의 베어링 중심방향의 병진운동과 패드의 회전운동의 연성에 의한 영향이 주요 원인이다. 또한 패드 내면의 전단응력은 패드의 안정성에 큰 영향을 미치지 않는다. 하중이 증가하고 윤활유의 점도가 낮고 회전속도가 느리면 패드의 움직임은 안정해진다. 무차원 질량과 무차원 관성모멘트는 감소할수록 패드의 움직임은 안정해지며 무차원 하중은 증가할수록 패드의 움직임은 안정해진다. 세가지 무차원 변수 중에서 무차원 하중이 패드 움직임의 안정성에 미치는 영향이 가장 크다. 이러한 패드의 떨림을 막을 수 있는 방법으로 예압이 있으며 본 연구의 해석방법을 통해 패드의 떨림을 막을 수 있는 적절한 예압량을 구할 수 있다.
