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Jul 11, 2023

유체막 베어링의 역사 및 역학, 1부

베어링은 정의에 따라 세상이 계속 돌아가도록 해줍니다. 베어링이 없으면 모션이 기하급수적으로 더 어려워집니다. 가장 일반적인 베어링은 볼이나 실린더를 사용하는 롤링 요소 베어링입니다.

베어링은 정의에 따라 세상이 계속 돌아가도록 해줍니다. 베어링이 없으면 모션이 기하급수적으로 더 어려워집니다. 가장 일반적인 베어링은 볼이나 실린더를 사용하여 시스템 내에서 회전이 발생하도록 하는 롤링 요소 베어링입니다.

모터 및 펌프 산업에서 대부분의 유막 베어링은 동작을 사용하여 표면을 분리하는 데 필요한 압력을 생성하는 유체 역학 설계입니다. 일반적으로 오일과 같은 뉴턴 유체로 윤활 처리되며, 유속은 적용된 압력에 정비례합니다. 오일의 점도는 유체역학적 막과 압력 형성을 가능하게 합니다. 많은 내부 층으로 구성된 유막을 시각화합니다. 각 레이어는 움직이는 요소의 속도의 배수로 위의 레이어에 의해 그려집니다. 오일 내의 이러한 층은 마찰을 유발합니다. 움직이는 요소를 움직이게 하는 데 필요한 힘은 오일 층 사이의 마찰에 정비례합니다. 점도는 이러한 내부 마찰을 극복하는 힘에 의해 측정되고 결정됩니다.

장비를 검사할 때 윤활 장애가 일반적인 문제로 확인되면 사용되는 오일의 점도를 평가하는 것이 좋습니다. 온도, 용도 및 하중은 모두 윤활 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다. 올바른 오일에 대한 지침을 얻으려면 모든 적용 세부 사항을 OEM에 문의하십시오. 장비는 일반적인 목적으로 설계되는 경우가 많지만 특정 용도에 맞게 수정될 수 있습니다. 새 시스템 설치를 고려 중인 경우 작동 조건에 대한 모든 세부 정보를 제조업체에 제공했는지 확인하십시오. 올바른 윤활은 10개월 동안 작동하는 장치와 10년 동안 작동하는 장치의 차이를 의미할 수 있습니다.

이러한 점도와 오일에 대한 이해를 바탕으로 장비 회전을 위한 리프트 및 분리를 위한 오일막을 생성하기 위해 어떻게 조작되는지 살펴볼 수 있습니다. 수렴 및 발산 쐐기를 사용하여 오일의 압착 및 방출을 통해 설계 압력이 생성 및 방출됩니다. 레이디얼 베어링에서 보어는 일반적으로 샤프트보다 0.001~0.002인치 더 크게 설계됩니다. 이는 5인치 샤프트의 경우 0.005~0.010인치의 간격에 해당합니다.

실제 여유 공간은 제조업체와 응용 프로그램에 따라 다릅니다. 이 간격은 수렴 및 발산 쐐기의 형성을 허용합니다. 오일은 샤프트의 회전력에 의해 쐐기 형태로 흡입되면서 더 작은 공간으로 압축됩니다. 이로 인해 압력이 증가합니다. 또한 회전 구성 요소의 리프트를 생성하고 허용합니다. 오일이 압축된 공간을 떠나면서 갈라지는 쐐기를 따라 압축되지 않은 공간으로 끌어당겨집니다.

기계가 정지 상태일 때 금속 간 접촉이 존재할 수 있습니다. 시동 전에 오일을 도포하여 샤프트가 올라가서 제 위치로 미끄러지도록 해야 합니다. 시동 시 초기 마찰로 인해 초기 오일 공급이 베어링의 수렴 쐐기로 끌어당겨지면 샤프트가 베어링 측면을 약간 위로 올라갑니다. 오일이 압축됨에 따라 압력이 상승하기 시작하여 금속 간 접촉이 분리됩니다. 그러면 저널과 베어링을 따라 유막이 형성되면서 샤프트가 작동 위치로 이동합니다. 이 점은 회전에 따라 하중의 왼쪽 또는 오른쪽입니다.

일관된 조건에서 유막에 의해 발생하는 힘은 약간 편심된 위치에 가해지는 하중과 동일합니다. 웨지의 작은 쪽이 최소 필름 두께입니다. 모터나 펌프 내의 베어링 시스템은 이러한 편심을 염두에 두고 설계되었습니다. 최종 누출은 공급 오일에 영향을 미치는 요소입니다. 수렴 쐐기를 따라 최종 누출이 발생하므로 유막이 형성될 수 있도록 충분한 양의 오일이 침전되어야 합니다. 이는 또한 발산 쐐기가 시작되는 지점이기도 합니다.

최대 압력/최소 필름 두께 영역을 통과하면 분기 쐐기가 시작됩니다. 이를 통해 시스템의 저압 클리어런스 영역으로 압력이 방출될 수 있습니다. 이 저압 구역은 베어링 하중의 반대편에 생성됩니다. 발산 쐐기가 부압으로 오일을 끌어내기 시작하는 곳은 부하 영역의 출구입니다. 베어링 치수, 속도, 하중, 점도 및 공급 압력은 정압 재생 전에 존재할 수 있는 부압의 정도를 결정합니다. 회전 요소가 오일을 끌어내고 수렴하는 고압 측이 오일을 밀어내기 때문에 발산 쐐기의 압력 감소는 더 빠릅니다. 최종 누출은 압력 강하가 발생하는 속도를 결정하는 요소이기도 합니다. 이렇게 하면 오일이 열 방출을 위해 순환하고 수렴 쐐기로 다시 들어가 프로세스를 다시 시작할 수 있습니다.