• 대한기계학회논문집A
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• 제34권11호
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• pp.1757-1763
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• 2010

플라이휠 에너지 저장 장치는 잉여 전기를 회전관성을 통해 운동 에너지로 저장하는 장치로, 회전의 중심이 되는 축과 외부의 플라이휠로 구성이 된다. 수치해석을 위한 일반적 프로그램들은 3차원의 모델을 통하여 구조해석 및 주파수 응답 등의 해석을 수행하게 된다. 허나 상용 프로그램을 이용한 동역학적 해석의 응용은 매우 어려운 실정이며, 사용자가 그 방법을 익히는 것 또한 쉽지 않다. 이러한 문제들을 보완하고자 동역학적 해석을 위한 프로그램을 2차원의 모델을 사용하여 구축하였다. 본 논문에서 제시한 모델링은 회전체를 2차원으로 표현함으로써 3차원에 비해 시스템의 표현을 보다 단순화하여 시스템의 구조를 쉽게 이해할 수 있도록 하였으며, 회전체를 서로 다른 재질의 다중 레이어로 모델이 가능하게 하였다. 또한 축계에 추가적 강성의 영향을 줄 수 있는 열박음 부분에 대하여, 그 영향 정도를 선택적으로 입력할 수 있게 하여 열박음에 대한 효과를 조정할 수 있도록 하였다. 따라서 본 논문에서 제시하는 2차원 모델을 이용한 동특성 해석 프로그램의 해석 오차를 알아보기 위해 상용 프로그램의 해석 결과와 비교하였으며, 모델링을 위한 시간과 해석 수행 시간 역시 비교하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관, 8 Nov. 1996
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• pp.319-323
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• 1996

정격속도 80,000 rpm 초고속 원심분리기(ultra-centrifuge)의 회전체동역학 설계가 수행된다. 설계목표는 충분한 위험속도(critical speed)의 분리여유(separation margin)와 함께, 다수의 고차 위험속도 통과시 원심분리기 로터의 위치에서 양호한 불균형응답특성을 갖는 로터-베어링 시스템의 최적구성을 이루어 내는 것이다. 후자의 특성은 불균형에 의해 가진될 때 로터의 질량중심이 회전축에 가능한 한 근접하도록 함으로써 만족시킬 수 있으며, 이를 위해 초유연축(extra slender shaft)이 적용된다. 이와 더불어, 특히 1차 위험속도에서 공진에 기인한 로터의 큰 변위를 방지하기 위해 범퍼링(bumper ring) 또는 안내베어링(guide bearing)의 설치가 필요하다. 유한요소법(finite element method)에 의한 회전체동역학 모델링이 수행되며, 지지 구름베어링의 강성과 함께 소량의 감쇠(damping)가 고려된다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.240-248
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• 2013

자동차 수동변속기 내 래틀과 같은 회전체 진동은 엔진 연소폭발 주기와 연동하여 발생한다. 이러한 충격형 진동 특성은 선형 시간 불변 분석법을 적용하여 살펴볼 수 있다. 기어의 동적 특성을 이해하기 위해, 특정 형태의 앞 바퀴 굴림 방식 수동 변속기에 대한 연구를 수행하였다. 첫째, 동특성 고유값과 주파수 응답함수를 기반으로 자유도를 줄이는 방법을 제시하였는데, 이는 행렬의 크기를 줄이는 효과적인 역할을 한다. 둘째, 단일 질량 플라이휠과 이중 질량 플라이휠의 동적 특성을 비교하였다. 모빌리티 분석을 기반으로 한 이중 질량 플라이휠의 효과를 검토하였는데, 이로부터 진동에 의해 가진되는 충격을 회피하기 위한 기본 개념을 이해 할 수 있다. 마지막으로, 두 단계 클러치 댐퍼로부터 유효 강성 값을 도출하여 선형 불변형 시스템 모델을 연구하였다. 두 단계의 서로 다른 클러치 강성조합을 이용하여 클러치 댐퍼의 동적특성에 대한 관계를 예측할 수 있다.

• Tribology and Lubricants
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• 제31권6호
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• pp.294-301
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• 2015

In this paper, we predict the rotordynamic force coefficients of tilting pad journal bearings (TPJBs) with rocker-back pivots, and we compare the predictions to recently published predictions and test data. The present TPJB model considers the rocker-back pivot stiffness calculated based on the Hertzian contact-stress theory, which is nonlinear with the application of a force . For the five-pad TPJB in load-between-pad and load-on-pad configurations, the predictions show the pressure- and film-thickness distributions, the deflection and stiffness of the individual pivots, and bearing stiffness and damping coefficients. The minimum film thickness and peak pressure occur at the bottom pad on which the applied load is directed. Because of the preload, the pres- sure is positive even at the upper pad in the opposite direction to the applied load. The pivot deflection and stiff- ness are maximum at the bottom pad that receives the heaviest pressure load. The predicted stiffness coefficients increase as the static load and rotor speed increase, while the damping coefficients decrease as the rotor speed increases, but increase as the static load increases. In general, the predicted stiffness coefficients agree well with the test data. The predicted damping coefficients overestimate the test data, particularly for large static loads. In general, the current predictive model considering the pivot stiffness improves the accuracy of the rotordynamic performance compared to previously reported models.

• 한국해양공학회지
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• 제13권4호통권35호
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• pp.10-18
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• 1999

본 논문에서는 대형구조물의 해석에 있어서 부분구조합성법과 섭동법을 이용하여 복잡한 비선형시스템의 해석방법을 제안하였다. 해석방법은 전체시스템을 먼저 몇 개의 분계로 분할한다. 각 분계의 운동방정식에 비선형항이 존재하여도 전체시스템의 지배적 진동모드는 선형모드라는 가정하에 이 시스템의 각 분계를 모드좌표로 변환한다. 이때, 비선형항은 근사적으로 변환한다. 그리고 섭동법을 이용하여 각 분계의 모드좌표방정식은 섭동좌수별로 정식화되어 순차적으로 구해진다. 비선형의 감도는 비선형계수로 정의되고, 그에 상응하는 강성에 의해 구해진다. 제안된 해석방법으로 비선형회전체, 비선형 베어링-페데스탈로 구성된 대형시계구조물의 진동을 해석하였다. 해석방법의 유효성을 평가하기 위해 응답의 정도와 계산소요시간을 유한요소법의 결과와 비교 분석하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제35권5호
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• pp.310-316
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• 2019

This paper presents two methods for designing a high-speed air spindle operated over the rotational speed of 50,000 rpm. The first method is an approximate method, which assumes a symmetric spindle shape even though it is not symmetric in reality. The second is an analysis of rotordynamics using beam and solid models. The approximate method can be used to calculate the bearing load capacities, stiffness and damping coefficients, stability of the shaft system, and response of the forced excitation from the unbalanced mass. Designers can use this method to determine the dimensions of the desired spindle at the first stage of the design. The more detailed behavior of the spindle can be calculated using the rotordynamics theory using beam and solid models based on the Finite Element Method. In this paper, a spindle, with two air bearings, one motor at the end, and two air thrust bearings, is newly developed. The solutions from the two rotordynamics theories are compared with the solution obtained using the approximate method. The three calculations are in agreement, and the procedure for the design of a spindle system, supported on the externally pressurized air bearings, ispresented and discussed.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권10호
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• pp.1029-1037
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• 2015

최근 회전 시스템의 고속화 경향에 따라 회전체 동역학적 안정성의 중요성이 부각되었다. 고속회전 시스템에 적용되는 가스베어링의 동특성을 규명하는 것은 회전체의 거동을 예측하는데 상당히 중요하다. 본 연구에서는 대표적인 가스베어링인 가스포일베어링의 범프 구조에 대하여 가진실험을 수행하고 가진 주파수에 따른 동특성을 측정하였다. 실험 결과, 범프 구조의 강성은 주파수에 따라 증가하였고 감쇠는 감소하였다. 또한, 가압 조건에서의 동특성은 범프 구조의 동특성 보다 낮은 값을 가졌다. 본 실험을 통해 범프 구조의 주파수 의존 동특성의 경향을 파악하였으며 가스포일베어링의 동특성에 윤활막이 미치는 영향에 대해 확인하였다. 또한 두 가지 동특성 계산 방법을 제시하여 실험결과를 통해 효과 적인 동특성 계산 방법에 대해 비교 고찰하고 범프 구조와 윤활막의 동특성을 비교 하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제24권8호
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• pp.583-591
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• 2014

The mathematical modeling on the free vibration and stability of a multi-stepped shaft of turbo compressor is performed in this study. The multi-stepped shaft is modeled as a non-uniform Timoshenko beam supported by anisotropic bearings. It is assumed that the shaft is spinning with constant speed about its longitudinal axis and subjected to a conservative axial force induced by front and rear impellers attached to the shaft. The structural model incorporates non-classical features such as transverse shear and rotary inertia. A structural coupling between vertical and lateral motions is induced by Coriolis acceleration terms. The governing equations are derived via Hamilton's variational principle and the equations are transformed to the standard form of an eigenvalue problem. The implications of combined gyroscopic effect, conservative axial force, bearing stiffness and damping are revealed and a number of pertinent conclusions are outlined. In this study analytical results are compared with those from ANSYS finite element analysis and experimental modal testing.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.1376-1384
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• 2008

망의 자동형성에 대한 많은 연구들은 주로 무선 센서 망과 애드혹 망에 대해 수행되었으며 그 결과들은 아직까지 공장자동화에 적용되지 못하였다. 본 논문은 블루투스 통신과 PDA(Personal Digital Assistant)를 이용하여 조업자의 위치에 종속됨 없이 공정 환경을 감시, 제어하는 공정 관리 시스템의 개발에 관하여 기술한다. 이는 유선망을 사용할 수 없는 회전체의 설비진단에 필수적이다. 모바일 단말이 공정관리 서버의 통신 범위에 접근하면 서버는 이동 단말의 존재를 인지하여 스스로 네트워크를 형성한다. 사용자에 대한 인증과정을 거쳐 모바일 단말의 소유자 권한에 따른 모니터링 제어 프로그램을 자동으로 다운로드하여 설치한다. 또한 모바일 단말이 서버의 통신 반경을 벋어나게 되면 네트워크에서 제외하고 프로그램을 자동으로 삭제하여 리소스를 줄이고 모바일 단말의 분실 시 발생할 수 있는 보안상의 문제를 방지한다. 개발된 기능들은 공장 시뮬레이터에서 동작을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권12호
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• pp.1483-1487
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• 2013

물 분사 펌프는 심해 유정의 시추작업 후 유정 내 높은 압력으로 인하여 원유를 1 차 생산하고 이후 유정 내 압력이 낮아져 유정 자체의 압력 만으로 생산이 어려울 때 고압의 해수를 유정에 주입해 회수율을 높이는 해양플랜트에서 사용되는 핵심 기자재이며, 여러 기업에서 개발 중이다. 본 논문은 회전체의 동특성 을 분석하여 베어링 강성에 따른 고유진동수 변화분석, 운전속도 변화에 따른 고유진동수의 변화와 위험속도 분석, 안정성 평가, 불평형 응답을 통하여 변위와 틈새 관계 분석 등의 수학적 해석을 통하여 개발 중의 제품의 신뢰성에 기여하였다.