틸팅패드 저어널 베어링의 성능에 대한 패드-피봇에서의 마찰의 영향

Abstract

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.