• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.19 no.4
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• pp.102-109
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• 2015

The methodology to calculate loads on the bearings of the gas-turbine engine is presented for design of high-speed bearing. Firstly, the loads on the bearings are formulated according to the force and moment equilibrium with gyroscopic moment in three-dimensional space. Afterward, operating loading conditions of the engine are presented by applying the Joint Service Specification Guide, and magnitudes of transient and steady bearing loads are estimated based on the operating conditions. The calculated loading conditions of the bearings will be used for the essential design boundaries for the detail structural design and rig test.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.424-426
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• 2008

A parametric study was carried out to find the fuel lubrication performance of high speed small rolling element bearings. Both MIL-PRF-7808 turbine oil and JP-8 aircraft fuel were used as the lubricant to compare the operational characteristics. 17 mm inner diameter deep groove ball bearing and 20 mm cylindrical roller bearing were used. A high speed bearing test rig was developed and the testing was done with varying applied load, cooling air temperature, lubricant flow rate, and speed. Fuel caused more cage wear than oil for ball bearing with increasing axial load and rotational speed. The bearing temperature using fuel was lower than that using oil, and this seems to be the result of the high cooling capacity of fuel. According to various tests, the fuel lubrication is applicable for the lubrication on the main shaft bearings of expendable small gas turbines.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.10a
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• pp.261-266
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• 2003

Foil air bearing, which is a noncontact bearing utilizing viscosity of operating fluid and elastic deformation of foil structure, has several advantages over rolling element bearings in terms of oilless environment, long life, high speed operation, and high temperature application over $500^{\circ}C$ . Recently advanced researches are actively being performed for the application to the extreme temperature such as gas turbines, as well as conventional small turbo machinery. In this paper, the principle of foil air bearing is introduced and a feasibility study to adopt a foil bearing as the turbine bearing of 65 HP turbo shaft engine, which is under development for UAV, is presented.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1989.11a
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• pp.86-93
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• 1989

이론적으로 진원의 저어널과 슬리브를 갖는 저어널베어링은 저어널과 슬리브가 등속으로 역회전할 경우 부하능력이 발생하지 않으므로 베어링으로서의 기능이 상실된다. 따라서, 저어널과 슬리브가 거의 등속으로 역회전하는 계에 대해서는 진원의 저어널베어링을 사용할 수 없고, 다른 종류의 베어링으로 지지하여야 할것이다. 역회전하는 저어널-베어링 계의 예로서는 터어보엔진의 인터샤프트베어링을 들 수 있다. Vance(1)는 고속 터어보엔진의 경우 공기역학적인 관점에서 가스제너레이터축과 파워터빈축이 서로 역회전하는 것이 바람직한 경우도 있는데, 이때 미끄름저어널베어링은 역회전시 부하능력의 감소로 인해 적용하기 어렵다고 하였다. 실제로 현재의 모든 인터샤프트 베어링으로서는 구름베어링이 사용되고 있다. 본 논문에서는 저어널과 슬리브가 역회전하는 프로팅링저어널베어링의 정특성을 해석하여 프로팅링저어널베어링이 역회전 저어널-베어링계를 충분히 지지할 수 있음을 이론적으로 밝히고자 한다. 윤활이론으로서는 층류상태에 대한 등온 유한장베어링이론을 사용하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.39 no.10
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• pp.1029-1037
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• 2015

Recently, the importance of rotordynamic stability has been increased because of the tendency to employ ultra-high speeds in rotating machinery. In particular, the dynamic characteristics of gas bearings for high-speed rotating machinery need to be identified at various excitation frequencies to predict the rotor's behavior. In this study, we perform dynamic loading tests for gas-foil bearings (GFBs) to determine the bump foil structure and an air-film combined bump-foil structure for varying excitation frequencies. We calculate the dynamic characteristics from the measured force and displacement data. The air film is generated by a pressurized air supply. Based on the results, the stiffness coefficients of the bump structure and the air-film combined bump structure increased, while the damping coefficients decreased at increasing excitation frequencies. Further, the stiffness and damping coefficients of the air-film combined structure show lower values than those of the bump structure. Consequently, we identify the frequency-dependent dynamic characteristics of the bump structure and the effect of gas film on the dynamic characteristics of GFBs. Furthermore, to reveal the effectiveness of the proposed method, we perform experiments and discuss two methods of extracting the dynamic characteristics from the measured data.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2003.11a
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• pp.127-131
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• 2003

Foil gas bearing is a noncontact bearing operated by coupled interaction between hydrodynamic pressure of viscous fluid and elastic deformation of foil structure. It has valuable advantages, such as low power loss, long life, oilless environment and low vibration, over conventional bearings for the high speed applications. A high speed BLDC motor adopting the foil bearing has been developed. It is designed to have 38㎾ power at 100,000 RPM for a cryogenic cooler whose operating fluid is neon. In this paper, structural development details especially for the foil gas bearing and rotordynamics are presented.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.120-120
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• 2018

반도체 소자나 디스플레이 패널 제조 공정에 가장 많이 사용되는 진공 펌프인 터보 분자 펌프는 오일을 사용하지 않고, 설치 방향이 자유로우며 넓은 작동 압력 영역을 가지고 있어서 고가임에도 불구하고 점점 더 사용 영역을 넓혀 가고 있다. 상하의 두 곳에 회전축을 지지하는 베어링이 필요한데, 기계식 금속 베어링을 채용하는 경우에는 반드시 윤활유를 공급해 주어야 하고, 고온, 부식성 또는 산화성 가스의 배기 시에는 퍼지 가스로 비활성인 질소나 알곤등을 이용하여 보호를 해주어야 한다. 반면, 자기 베어링을 채택한 모델은 윤활의 걱정에서 자유로울 수 있기 때문에 채용이 늘어나고 있다. 동일극의 반발력이나 반대극의 인상력을 이용한 구조를 갖게 되는데 갑작스러운 입구 쪽 압력의 증가 시에는 자석 끼리 부딪치는 일이 발생하고 이로 인해서 로터 모듈 전체에 큰 손상을 갖게 되므로 한 곳 정도에 비상용 터치 다운 베어링을 기계식으로 윤활제 없이 설치하기도 한다. 기본적으로 자기 베어링 방식은 로터 모듈의 부상과 제어를 위해서 3축 또는 5축 제어를 하게 되는데 여기에는 전자석의 전류를 미세하게 조정하여 피드백 하는 시스템을 활용하기 때문에 외부에서의 자기장이 일정값 이상 침투하게 되면 제어 회로의 기능에 문제를 일으키게 된다. 또한 축 방향에 수직인 자기장의 강도가 높아지면 고속으로 회전하는 금속 블레이드가 자속을 자르게 되므로 표면에 와전류가 발생하여 문제가 된다. 터보 분자 펌프는 회전자와 고정자 간격이 1 mm 이내로 작아서 약간의 진동이라도 발생하면 회전자와 고정자 간에 충돌이 일어나고 이는 곧 파손으로 이어진다. 그림 1에는 파손 원인 분석을 위한 회전자 모듈의 수치 해석용 모델의 일부를 나타내었고, 그림 2에는 실제로 외부 자기장에 의한 파손이 발생한 사례의 자기 베어링 모듈의 사진을 나타내었다. 본 발표에서는 외부 자기장의 형태에 따라 제어 자기장에 미치는 영향을 CFD-ACE+(ESI corp)를 활용하여 해석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.12 no.2
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• pp.231-240
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• 1988

An investigation is carried out for the load capacity characteristics of the externally pressurized air lubricated journal bearings both theoretically and experimentally. Theoretical analysis is made using the incremental method and the finite element method, and the discharge coefficient is considered. The experiments are performed for five bearings which are produced according to the rows of supply holes and the presence of poket or step. The results are compared with the numerical results. The present numerical results are in better agreement with the available experimental results than any other earlier numerical results for the bearings having one row and two rows of supply holes with pocket. The present numerical and experimental results show that the bearing with step has larger load capacity than that without step and that the load capacity increases as the clearance ratio increases.

• Journal of KSNVE
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• v.26 no.6
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• pp.25-28
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• 2016

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1989.06b
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• pp.48-59
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• 1989

최근 터어보 샤프트, 터어보 팬, 터어보 쳇트 엔진, 가스 터어빈, 공작기계의 주축, 그리고 섬유기계 섬유봉등의 회전기계류 설계에서 단위 무게당 출력의 비율을 높이기 위해서 회전속도의 고속화가 요구되고 있다. 이러한 경우 회전축계의 진동특성에 크게 영향을 미치는 감쇠특성을 부각시키기 위하여 베어링의 외부에 스퀴즈-필름 댐퍼 (Squeeze-film Damper)를 부가하고 회전축계를 유연하게 지지하여 줌으로써 진동문제를 간단히 해결하며 회전속도의 고속화를 가능하게 할 수 있다. 적합하게 설계된 스퀴즈-필름 댐퍼의 잇점은 다음과 같다. (a) 회전축의 위험속도를 작은 공진쪽으로서 통과하는 것이 가능. (b) 베어링과 지지구조물에 전달되는 하중이 감소 (c) 장기간 사용중, 마모 및 브레이드 파손에 의해 진폭이 증가된 불평형 강제진동에서도 안정된 운전이 가능 (d) 미끄럼 저어널 베어링에 지지된 회전축계의 고속회전에서 불안정한 자려진동이 나타나는 안정 한계속도를 높히는 것이 가능