KR100467363B1 - Sliding Bearing using Leaf Springs - Google Patents

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KR100467363B1 KR10-2001-0020286A KR20010020286A KR100467363B1 KR 100467363 B1 KR100467363 B1 KR 100467363B1 KR 20010020286 A KR20010020286 A KR 20010020286A KR 100467363 B1 KR100467363 B1 KR 100467363B1
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Abstract

본 발명은 축의 회전에 의해 발생되는 유체동압(hydrodynamic force)을 이용하여 축의 하중을 지지하는 미끄럼 베어링으로서 판스프링을 베어링으로 활용한 판스프링 미끄럼 베어링에 관한 것이다. 회전축의 정적하중을 지지할 수 있는 판스프링을 외부링에 일정 간격으로 부착하고 회전축과 일정한 영역에 거쳐 유체동압을 발생할 수 있도록 판스프링 선단부위에 일정 곡률을 형성하여 구성한 베어링이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a leaf spring sliding bearing utilizing a leaf spring as a sliding bearing for supporting a load of a shaft by using a hydrodynamic force generated by rotation of the shaft. It is a bearing formed by attaching a leaf spring that can support the static load of the rotating shaft to the outer ring at regular intervals and forming a certain curvature at the tip of the leaf spring so as to generate fluid dynamic pressure through the rotating shaft and a certain area.

본 발명은 형상이 단순하여 가격은 저렴하나 고속에서 불안정진동이 발생하는 플레인 베어링(plain bearing)과 고속에서의 불안정 진동은 없으나 형상이 매우 복잡하여 제작하기 어렵고 고가인 틸팅 패드 베어링(tilting pad bearing) 등의 단점을 각각 극복할 수 있는 베어링으로서 고속에서 불안정 진동이 적고 진동감쇠력이 뛰어나면서 제작이 간단하여 가격이 저렴한 베어링이다. 반경방향 베어링과 축방향베어링이 분리되어 많은 베어링 공간이 필요하고 가격이 비싼 기존 베어링에 비하여 반경방향 베어링은 물론 축방향 베어링으로서 동시에 작동이 가능하고 작동 유체로서 기름과 가스를 모두 사용할 수 있다는 특징을 가진 판스프링을 이용한 미끄럼 베어링을 제공함에 있다.The present invention is simple in shape and inexpensive, but a plain bearing in which unstable vibration occurs at high speed and unstable vibration at high speed, but there is no unstable vibration at high speed, but it is very difficult to manufacture and expensive tilting pad bearing. It is a bearing that can overcome the disadvantages of each, such as low cost unstable vibration at high speed, excellent vibration damping force, and simple manufacturing. Radial bearings and axial bearings are separated, which requires more bearing space and can be operated simultaneously as axial bearings as well as radial bearings, and can use both oil and gas as working fluids. It is to provide a sliding bearing using an excited leaf spring.

Description

판스프링 미끄럼 베어링{Sliding Bearing using Leaf Springs}Leaf Spring Sliding Bearing {Sliding Bearing using Leaf Springs}

회전기계는 우리 주변의 가전제품과 산업기계에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 이러한 회전기계는 단위부피 혹은 단위 무게당 운전효율을 높이기 위해 점차 고속화하고 있는데 고속화에 따라 가장 중요한 문제로 부각되고 있는 것이 진동문제이다. 회전기계에서 회전축을 지지하는 베어링은 하중지지 기능은 물론 회전기계 진동 제어에 매우 중요한 역할을 하고 있다. 보통 베어링은 볼(ball)이나 롤러(roller)의 구름운동을 이용한 구름 베어링(rolling bearing)과 회전축과 베어링 사이의 유체에서 발생되는 유체동압을 이용하는 미끄럼 베어링(sliding bearing)으로 구분할 수 있다. 또 작동방향에 따라 반경(radial) 방향 베어링과 축(axial) 방향 베어링으로 나눌 수 있다.Rotating machines are easily found in home appliances and industrial machinery around us. In order to increase the operating efficiency per unit volume or unit weight, such a rotary machine is gradually increasing in speed, and the vibration problem is one of the most important problems due to the high speed. Bearings for rotating shafts in rotary machines play a very important role in the vibration control of rotating machinery as well as the load bearing function. Usually, a bearing can be classified into a rolling bearing using a rolling motion of a ball or a roller, and a sliding bearing using a fluid dynamic pressure generated in the fluid between the rotating shaft and the bearing. It can be divided into radial bearing and axial bearing according to the operating direction.

구름베어링은 대량생산이 가능하여 저렴한데 반하여 진동감쇠능력이 작고 지지강성 조정이 어려운 단점이 있다. 미끄럼 베어링은 사용하는 유체의 종류에 따라 기름 베어링(oil bearing)과 가스 베어링(gas bearing)으로 나눌 수 있다. 기름베어링은 기름에 의해 저속에서도 손쉽게 큰 유체동압을 만들 수 있으며 높은 진동감쇠력을 얻을 수 있는 장점이 있으나 좁은 유막에서 발생되는 높은 열을 식히기 위해 오일순환 및 오일냉각시스템이 필요하고 에너지 손실이 크다는 단점이 있다. 가스베어링은 저속에서는 큰 유체동압을 만들기 어렵고 하중지지 능력이 작으며 진동감쇠력이 적은 단점이 있으나 별도의 순환 및 냉각장치가 필요 없고 에너지손실이 매우 적다는 장점이 있다.Rolling bearings are inexpensive because they can be mass-produced, while they have low vibration damping capacity and difficult support rigidity adjustment. The sliding bearings can be divided into oil bearings and gas bearings according to the type of fluid used. Oil bearings can easily make large fluid dynamic pressure even at low speeds by oil, and have the advantage of obtaining high vibration damping force. However, oil circulation and oil cooling system are required to cool high heat generated in narrow oil film and energy loss is high. There is this. Gas bearings have the disadvantages of making large fluid dynamic pressure at low speed, small load bearing capacity, and low vibration damping force, but do not require a separate circulation and cooling device and have very low energy loss.

구름베어링과 미끄럼 베어링의 이러한 단점들을 극복하기 위해서 베어링 외부에 진동절연을 위해 진동댐퍼를 설치 할 수 있다. 이러한 진동절연 댐퍼로서는 베어링 외부에 좁은 유막을 설치하여 진동을 감쇠시키는 스퀴즈필름 댐퍼(squeeze film damper)와 베어링 외부에 고무를 삽입하여 진동을 감쇠시키는 고체탄성 댐퍼(solid state damper)가 있다. 본 발명자는 스퀴즈필름 댐퍼와 고체탄성 댐퍼 등의 기존 진동절연 댐퍼보다 성능이 우수한 겹판스프링을 이용한 진동절연장치(혹은 댐퍼)에 대한 특허를 6개국에서 이미 획득하였다(한국 115437, 미국 5,553,834, 독일 DE 4420 596 C2, 오스트리아 AT 401 808B, 일본 2665312, 중국 94108364). 그러나 이러한 진동절연댐퍼는 베어링 자체의 성능을 향상시키는 것이 아니라 기존 베어링 외부에 추가 장치를 설치하여 진동 특성을 향상시키는 것이다.To overcome these disadvantages of rolling bearings and sliding bearings, vibration dampers can be installed on the outside of the bearings for vibration isolation. Such vibration isolation dampers include a squeeze film damper for attenuating vibration by installing a narrow oil film outside the bearing, and a solid state damper for damping vibration by inserting rubber into the bearing. The present inventors have already obtained patents in six countries for vibration isolation devices (or dampers) using leaf springs that outperform conventional vibration isolation dampers such as squeeze film dampers and solid elastic dampers (Korea 115437, US 5,553,834, Germany DE). 4420 596 C2, Austria AT 401 808B, Japan 2665312, China 94108364). However, this vibration isolation damper does not improve the performance of the bearing itself but improves vibration characteristics by installing an additional device outside the existing bearing.

기름 미끄럼 베어링(이하 '기름 베어링')은 구름베어링에 비하여 하중지지능력이 크고 진동감쇠 능력이 뛰어난 반면에 고속에서 불안정진동이 발생하기 때문에 불안정진동을 줄이기 위해 다양한 디자인의 기름 베어링이 개발되고 있다. 기름 베어링에는 그림 1의 플레인 베어링, 압력댐(pressure dam) 베어링, 로브(lobe) 베어링 그리고 플로팅 링(floating ring) 베어링 등이 있으나 고속 회전에서는 불안정 진동이 발생한다. 이론적으로 고속 회전에서도 불안정진동이 발생하지 않는 그림 2와 그림 3의 틸팅패드 베어링은 고속에서 가장 높은 운전 안정성을 가지고 있기 때문에 고속 회전기계에서 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 틸팅패드 베어링은 매우 비싸다는 단점이 있다.While oil sliding bearings (hereinafter referred to as 'oil bearings') have greater load bearing capacity and superior vibration damping capacity than rolling bearings, oil bearings of various designs have been developed to reduce unstable vibrations because unstable vibrations occur at high speeds. Oil bearings include plain bearings, pressure dam bearings, lobe bearings and floating ring bearings in Figure 1, but unstable vibrations occur at high speeds. In theory, the tilting pad bearings of Figures 2 and 3, which do not generate unstable vibrations even at high speeds, are used most often in high-speed rotating machines because they have the highest operating stability at high speeds. However, tilting pad bearings are very expensive.

최근 운전효율을 높이기 위해 각종 회전기계는 매우 고속화(10만 rpm이상) 되고 있는데 높은 고속화에 따른 심각한 문제가 불안정진동과 에너지 손실이다. 특히 에너지 손실은 회전속도의 제곱에 비례하기 때문에 운전 효율이란 관점에서 볼 때 매우 중요한 문제이다. 가스 미끄럼 베어링(이하 '가스 베어링')은 고속에서는 저속과는 달리 하중지지능력이 우수하고 특히 에너지손실이 매우 적기 때문에 최근 새롭게 많은 연구가 진행되고 있다. 가스 베어링에는 플레인 베어링과 불안정진동을 줄이기 위해 플레인 저어널에 빗살무늬(herring bone)를 새긴 빗살무늬 베어링(herring bone journal bearing), 베어링에 여러 장의 얇은 박판을 부착한 포일 베어링(foil bearing), 그리고 틸팅패드 베어링 등이 있다. 가스 베어링은 기름 베어링과는 달리 진동감쇠능력이 매우 작다는 결정적인 단점이 있다.Recently, various rotating machines are getting very high speed (more than 100,000 rpm) to increase the driving efficiency. The serious problems caused by the high speed are unstable vibration and energy loss. In particular, since energy loss is proportional to the square of rotation speed, it is a very important problem in terms of operating efficiency. Gas sliding bearings (hereinafter referred to as 'gas bearings') have a lot of new researches in recent years because they have excellent load bearing ability and high energy loss, especially at low speeds. Gas bearings include plain bearings, herring bone journal bearings with a herring bone in the plain journal to reduce instability, foil bearings with multiple thin sheets of bearings, and And tilting pad bearings. Gas bearings have the critical disadvantage that, unlike oil bearings, vibration damping capacity is very small.

그림 4의 포일 베어링(혹은 박판 베어링, foil bearing)의 포일(혹은 박판)은 매우 얇고 지지강성이 매우 적어서 (지지강성 100 ~ 1,000 N/m의 크기) 포일만으로 회전축의 정적 하중(static load)을 지지할 능력이 없다. 또 회전 중에 발생하는 유체 동압력(dynamic pressure)을 포일 단독으로 지지할 수 없어 그림 4와 같이 원주 방향으로 순차적으로 설치된 포일끼리 상호 지지하는 형태로 설계하기도 한다(DE 23 61 226, 특2001-0009528호). 또 진동감쇠력이 적어 회전체가 공진점을 통과할 때 매우 높은 진동이 발생하는 단점이 있다.The foil (or sheet) of the foil bearings (or sheet bearings) in Figure 4 is very thin and has very low support stiffness (sizes of 100 to 1,000 N / m supporting stiffness). Not capable of supporting In addition, since the foil cannot support the fluid dynamic pressure generated during rotation alone, it is also designed to mutually support the foils sequentially installed in the circumferential direction as shown in Fig. 4 (DE 23 61 226, Special 2001-0009528). ). In addition, the vibration damping force is small, there is a disadvantage that a very high vibration occurs when the rotor passes the resonance point.

본 발명은 미끄럼 베어링이 가지고 있는 고속에서의 불안정 진동문제와 비싼 가격문제 그리고 특히 가스 (미끄럼) 베어링에서 낮은 진동감쇠 능력을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 판스프링을 이용한 미끄럼 베어링을 제공하는 것이다. 판스프링 미끄럼 베어링은 고속에서 진동 안정성 및 진동감쇠력이 뛰어나고 비용이 매우 저렴하여 대량 수요 제품에 활용될 수 있으며 기름 및 가스를 모두 사용할 수 있다는 장점이 있다. 또 일반적인 미끄럼 베어링과는 달리 반경방향의 베어링과 축방향의 베어링을 동시에 작용할 수 있어 베어링 설치 공간이 절약되고, 가격이 저렴하며 베어링 작용에서 상호 시너지 효과를 가져 올 수 있다는 장점이 있다.The present invention has been made in consideration of the problem of unstable vibration at high speed and expensive price of sliding bearings and low vibration damping ability, especially in gas (sliding) bearings, and an object thereof is to provide sliding bearings using leaf springs. Leaf spring sliding bearings have excellent vibration stability and vibration damping force at high speeds, and are very inexpensive, so they can be used in high-demand products and use both oil and gas. Unlike general sliding bearings, radial bearings and axial bearings can act simultaneously, thus saving bearing installation space, inexpensive price, and synergistic effects in bearing operation.

미끄럼 베어링은 구름베어링과는 달리 하중지지 능력이 뛰어나고 특히 기름 베어링은 진동감쇠 능력이 우수하여 대형 및 고속 회전기계에 많이 사용되고 있다. 미끄럼 베어링은 축이 회전하면서 저어널과 베어링사이의 점성유체에 의해 그림 5와 같이 저어널과 베어링사이에서 발생되는 압력으로 쐬기(wedge-shaped space)를 형성하여 회전축의 하중을 지지하게 된다. 그러나 반대편에 형성된 쐬기에서는 하중지지 능력이 없거나 오히려 음압(negative pressure)이 발생하여 회전축의 불안정 진동을 발생시키는 원인이 된다. 이러한 음압이 발생하는 영역을 축소하기 위하여 다양한 디자인의 미끄럼 베어링이 개발되어 있는데 대표적인 베어링이 틸팅패드 베어링으로서 이론적으로는 음압이 발생하는 영역이 없어 모든 운전영역에서 불안정 진동이 발생하지 않는다.Unlike rolling bearings, sliding bearings have excellent load carrying capacity, and oil bearings are especially used for large and high speed rotary machines due to their excellent vibration damping ability. The sliding bearing supports the load on the rotating shaft by forming a wedge-shaped space generated by the viscous fluid between the journal and the bearing as the shaft rotates, as shown in Figure 5. However, in the drainage formed on the opposite side, there is no load bearing ability or rather negative pressure occurs, which causes unstable vibration of the rotating shaft. In order to reduce the area where the negative pressure is generated, sliding bearings of various designs have been developed. The representative bearing is a tilting pad bearing, and theoretically, there is no area where the negative pressure is generated so that unstable vibration does not occur in all operating areas.

틸팅패드 베어링에는 그림 2의 틸팅 타입(tilting type)과 그림 3의 탄성피봇타입(flexure pivot type)이 있다. 조립하기 어렵고 상대적으로 공차가 큰 그림 2의 틸팅타입 베어링에 비하여 조립이 필요 없고 공차가 적은 그림 3의 탄성 피봇타입의 틸팅패드 베어링은 미국 KMC사의 특허베어링으로서 최근 매우 활성화되고 있다. 이러한 틸팅패드 베어링은 복잡하여 설계 및 제작비용이 매우 비싸다는 단점이 있다. 또 틸팅패드 베어링은 다른 미끄럼 베어링에 비하여 상대적으로 진동감쇠력이 작아 회전기계의 공진점을 통과 할 때 매우 높은 진동이 발생한다는 단점도 있다.Tilting pad bearings are available in the tilting type of Figure 2 and the flexure pivot type of Figure 3. Compared to the tilting type bearing of Fig. 2, which is difficult to assemble and has a relatively high tolerance, the tilting pad bearing of the elastic pivot type of Fig. 3, which requires little assembly and has a low tolerance, has been very active recently as a patented bearing of KMC of USA. This tilting pad bearing has a disadvantage in that the design and manufacturing cost is very expensive. In addition, the tilting pad bearing has a relatively low vibration damping force compared to other sliding bearings, and thus, a very high vibration occurs when passing through a resonance point of a rotating machine.

그림 4의 포일 베어링은 두께가 매우 얇고(두께 0.2 mm 이하) 지지강성이 매우 적어서(지지강성 1,000N/m 이하) 포일만으로 회전축의 정적 하중(static load)을 지지할 능력이 없고 또한 진동감쇠 능력이 작다. 그러나 그림 6에 보여진 본 발명의 판스프링 미끄럼 베어링의 판스프링은 판스프링 자체가 포일이 아니라 일정 형태를 갖춘 스프링으로서 포일에 비하여 매우 두껍고 또 지지강성이 매우 커서(지지강성 1,000,000 ~ 100,000,000 N/m) 판스프링 자체만으로도 정지중인 축의 정적 하중을 지지할 수 있다. 포일과는 달리 판스프링과 판스프링사이에 일정 형태의 베어링 내부 공간의 구성이 가능하다. 구성된 베어링 내부공간은 진동감쇠력 향상을 위한 메카니즘으로 활용된다. 또 판스프링 미끄럼베어링은 포일베어링과는 달리 그림 7과 같이 베어링 중심과 저어널 중심과의 편차인 편심도(eccentricity)를 정의할 수 있고 그림 9와 같이 틸팅패드 베어링과 같이 베어링의 곡률반경과 저어널의 곡률반경의 차이에 의해 베어링 패드의 preload도 정의할 수 있다. 또 그림 8과 같이 판스프링의 틸팅(혹은 굽힘) 각도에 따라 저어널에 일정 힘으로 베어링을 접촉케 하거나 또 약간의 간극을 유지시킬 수 있다.The foil bearing in Figure 4 has a very thin thickness (less than 0.2 mm thick) and very low support stiffness (support stiffness less than 1,000 N / m), making it impossible to support the static load of the rotating shaft with foil alone, and also to damp vibrations. This is small. However, the leaf spring of the leaf spring sliding bearing of the present invention shown in Fig. 6 is a spring having a certain shape rather than the foil itself, which is very thick and has a very high supporting rigidity (support stiffness 1,000,000 to 100,000,000 N / m). The leaf springs alone can support the static load of the stationary shaft. Unlike foils, some form of bearing internal space is possible between the leaf spring and leaf spring. The constructed bearing internal space is utilized as a mechanism for improving vibration damping force. In addition, unlike spring bearings, leaf spring sliding bearings can define eccentricity, which is a deviation between the center of the bearing and the center of the journal, as shown in Fig. 7, and the radius of curvature and stir of the bearing like the tilting pad bearing as shown in Fig. 9. The difference in the curvature radius of the null can also define the preload of the bearing pads. Also, as shown in Fig. 8, depending on the tilting (or bending) angle of the leaf spring, it is possible to contact the bearing with a certain force in the journal or to maintain some clearance.

회전하는 저어널이 진동을 일으킬 때 판스프링과 판스프링 사이에 형성된 베어링 내부 공간(3)에 있는 유체의 부피에 변화가 일어나고 이러한 유체 부피 변화로 인해 일정한 형상과 두께를 가진 판스프링(2,4)과 베어링 겉판(6)사이의 좁은 간극(8)사이로 유체가 이동하게 된다. 판스프링과 판스프링 사이의 내부 공간(3)에 있는 유체의 부피 변화와 판스프링과 베어링 겉판사이의 좁은 간극(8)사이의 유체 유동으로 인해 포일베어링과는 달리 높은 진동감쇠력이 얻어지게 된다.When the rotating journal vibrates, the volume of the fluid in the bearing inner space (3) formed between the leaf spring and the leaf spring changes, and the change of the fluid volume causes the leaf spring (2, 4) to have a constant shape and thickness. ) And the fluid moves between the narrow gap 8 between the bearing face plate 6. Due to the volume change of the fluid in the inner space 3 between the leaf spring and the leaf spring and the fluid flow between the narrow spring 8 between the leaf spring and the bearing face plate, a high vibration damping force is obtained unlike the foil bearing.

포일베어링과 함께 모든 가스 베어링에서의 가장 큰 단점은 낮은 진동감쇠력이다. 진동감쇠력이 작으면 높은 진동으로 인해 회전체가 공진점(resonance)을 통과하지 못하기 때문에 가스 베어링의 진동감쇠력은 가스베어링의 실제 적용 가능성의 가장 큰 시금석이 되고 있다. 본 판스프링 미끄럼 베어링에서는 회전체 진동으로 발생되는 베어링 내부 공간(3)의 유체 부피의 변화에 따른 유체흐름을 베어링 양쪽 바깥에 설치된 측면판(6)과 판스프링(2,4)사이의 좁은 간극(8)의 크기를 통해 조정하므로서 높은 진동감쇠력을 발생시키는 특징이 있다.The biggest disadvantage of all gas bearings with foil bearings is their low vibration damping force. When the vibration damping force is small, the vibration damping force of the gas bearing is the biggest touchstone of the practical application of the gas bearing because the high vibration does not allow the rotor to pass through the resonance point. In this leaf spring sliding bearing, the gap between the side plates (6) and the leaf springs (2, 4) installed on both sides of the bearing is changed according to the fluid flow in the bearing inner space (3) caused by the rotational vibration. It is characterized by generating a high vibration damping force by adjusting through the size of (8).

회전기계에서는 회전축의 반경방향의 하중지지를 위해 반경방향의 베어링이 필요하지만 축방향의 하중도 동시에 작용하기 때문에 축방향 베어링도 반드시 필요하다. 지금까지 대부분의 베어링은 반경방향 베어링과 축방향 베어링이 분리되어 있기 때문에 별도의 베어링을 각각 제작해야 했다. 이로 인해 회전축에 큰 베어링 공간이 필요하였을 뿐만 아니라 많은 제작경비가 소요되었다. 그러나 본 판스프링 미끄럼 베어링은 반경방향의 베어링 역활은 물론 반경방향 베어링 양쪽 바깥에 설치된 측면판(6)이 축방향 베어링의 역할을 동시에 하고 있어 별도의 축방향 베어링 설치가 필요가 없다.In rotary machines, radial bearings are required to support radial loads on the rotating shaft, but axial bearings are also necessary because the axial loads act simultaneously. Until now, most bearings had separate radial and axial bearings, so each bearing had to be manufactured separately. This required not only a large bearing space on the rotating shaft, but also a lot of manufacturing cost. However, this leaf spring sliding bearing does not need to install a separate axial bearing because the side plate 6 installed on both sides of the radial bearing as well as the radial bearing serves as an axial bearing.

그림 1 은 플레인 베어링을,Figure 1 shows a plain bearing,

그림 2 은 틸팅패드 베어링 (틸팅타입)을,Figure 2 shows a tilting pad bearing (tilting type),

그림 3 은 틸팅패드 베어링 (탄성 피봇 타입)을,Figure 3 shows a tilting pad bearing (elastic pivot type)

그림 4 은 포일(혹은 박판) 베어링 개념도를,Figure 4 shows a schematic of a foil (or sheet) bearing.

그림 5 은 베어링 발생 유체동압 분포도를,Figure 5 shows the bearing dynamic fluid distribution.

그림 6 은 판스프링 베어링 개념도를,Figure 6 shows a schematic diagram of a leaf spring bearing,

그림 7 은 판스프링 베어링 발생 유체동압 작동도를,Figure 7 shows the hydrodynamic actuation of a leaf spring bearing.

그림 8 은 판스프링 틸팅 각도에 따른 베어링 간극을,Figure 8 shows the bearing clearance with respect to the leaf spring tilting angle.

그림 9 는 판스프링의 preload를,Figure 9 shows the preload of the leaf spring,

그림 10은 판스프링 베어링 - 축단면도를,그림 11은 판스프링 베어링에서의 유체 흐름도를 각각 나타내고 있다.Figure 10 shows the leaf spring bearing-axial sectional view, and Figure 11 shows the flow chart for the leaf spring bearing.

회전축의 정적하중을 지지할 수 있는 판스프링을 외부링(1)에 일정 간격으로 부착하고 판스프링의 선단부위(4)는 회전축과 베어링사이의 유체동압 발생지역을 넓히기 위해 일정한 곡률로 형성되어 있다. 판스프링은 포일베어링의 포일과는 달리 두께가 매우 두껍고 지지강성이 매우 커서 판스프링 자체만으로도 축의 정적 하중을 지지할 수 있고 판스프링과 판스프링 사이에 일정 형태의 베어링 내부공간(3)을 구성 할 수 있다. 축의 자중으로 인한 축 처짐(static sag)은 판스프링의 강성이 크기 때문에 축 반경의 0.2-0.4% 이상 발생하지 않는다.The leaf spring, which can support the static load of the rotating shaft, is attached to the outer ring 1 at regular intervals, and the tip portion 4 of the leaf spring is formed with a constant curvature to widen the region of fluid dynamic pressure between the rotating shaft and the bearing. . Unlike the foil of the foil bearing, the leaf spring is very thick and the rigidity of the support is so large that the leaf spring alone can support the static load of the shaft and form a certain form of bearing inner space (3) between the leaf spring and the leaf spring. Can be. Static sag due to the weight of the shaft does not occur more than 0.2-0.4% of the shaft radius because of the large rigidity of the leaf spring.

축이 회전을 시작하면 판스프링 베어링(4)과 반경방향 저어널(5) 사이에 유체동압(hydrodynamic force)이 생성되어 하중을 지지 할 수 있게 된다. 반경방향 저어널(5)과 판스프링 베어링(4) 사이에 발생되는 점성유체의 동압(hydrodynamic force)에 의한 압력 쐬기(wedge-shaped space)는 회전 저어널을 둘러싼 모든 판스프링 베어링 사이에 형성되고 불안정 진동을 유발하는 음압(negative pressure)의 쐬기는 발생되지 않기 때문에 매우 안정적인 작동이 가능하다.When the shaft starts to rotate, a hydrodynamic force is generated between the leaf spring bearing 4 and the radial journal 5 to support the load. The hydrodynamic force of viscous fluid generated between the radial journal 5 and the leaf spring bearing 4 is formed between all leaf spring bearings surrounding the rotating journal. Since no negative pressure is generated that causes unstable vibration, very stable operation is possible.

회전축이 공진점을 지나게 될 때 매우 큰 진동이 발생하게 되는데 이때 회전축의 진동으로 인해 베어링 내부공간(3)에 있는 유체 부피에 큰 변화가 발생한다. 이때 각각의 베어링 내부공간(3)속의 유체는 흘러 나가거나 혹은 흘러 들어와야 한다. 이러한 유체의 유동은 베어링 양쪽 바깥부분의 측면판(6)과 판스프링(2,4) 상의 간극(8)사이에서 이루어지게 된다. 베어링 양쪽 측면판(6)과 판스프링(2,4) 사이의 간극(8)의 크기를 조정하면 유체 흐름을 조정할 수 있고 유체 흐름에 따라 진동감쇠력을 얻을 수 있으며 또 이때 발생하는 베어링 내부공간(4)속의 유체에 대한 스퀴즈(누름)효과에 의해서도 높은 진동감쇠력을 얻을 수 있게 된다.When the rotating shaft passes the resonance point, a very large vibration occurs, and a large change occurs in the fluid volume in the bearing inner space 3 due to the vibration of the rotating shaft. At this time, the fluid in each bearing inner space (3) must flow out or flow in. This flow of fluid takes place between the side plates 6 on both outer sides of the bearing and the gap 8 on the leaf springs 2, 4. By adjusting the size of the gap 8 between the bearing side plates 6 and the leaf springs 2 and 4, the fluid flow can be adjusted and vibration damping force can be obtained according to the fluid flow. 4) High vibration damping force can be obtained by the squeeze (press) effect on the fluid inside.

그림 11에서 보는바와 같이 저어널(5)과 회전축 사이에 있는 축방향 저어널(7)에 나선형 홈(spiral groove) 등을 만들면 축방향 저어널(7)과 베어링 양쪽 바깥부분의 측면판(6)은 축방향의 베어링으로서 작동이 가능하다. 특히 축방향 베어링에서 압력이 발생하는 축방향 저어널(7)과 베어링 양쪽 바깥부분의 측면판(6)사이의 간극(8)은 회전축의 반경 방향의 진동으로 발생되는 베어링 내부공간(3) 변화에 의해 발생되는 유체 흐름이 동시에 이루어지는 부분이기도 하다. 축방향 압력 발생을 위해 회전축의 축방향 저어널(7)에 새긴 나선형 등의 홈의 방향을 조정하면 유체 흐름 방향을 조정할 수 있기 때문에 반경방향의 진동에 대한 진동감쇠력을 더욱 효과적으로 조정할 수 있다.As shown in Fig. 11, a spiral groove or the like is made in the axial journal (7) between the journal (5) and the rotating shaft, and the side plates (6) on both sides of the axial journal (7) and the bearings (6). ) Can be operated as an axial bearing. In particular, the gap 8 between the axial journal 7 in which pressure is generated in the axial bearing and the side plates 6 on both outer sides of the bearing changes in the bearing internal space 3 generated by the radial vibration of the rotating shaft. It is also the part where the fluid flow generated by By adjusting the direction of the grooves such as spirals engraved in the axial journal 7 of the rotating shaft to generate the axial pressure, the direction of fluid flow can be adjusted, so that the vibration damping force against radial vibration can be more effectively adjusted.

이와 같이 본 발명은 고속에서 불안정진동이 적고 하중지지 능력이 높으며 진동감쇠력이 뛰어난 미끄럼 베어링을 제공할 수 있다. 본 발명은 반경방향 베어링과 축방향 베어링이 동시에 작동되기 때문에 베어링이 차지하는 공간이 적고 비용이 매우 저렴하다.As described above, the present invention can provide a sliding bearing having high unstable vibration at high speed, high load bearing ability, and excellent vibration damping force. In the present invention, since the radial and axial bearings are operated simultaneously, the bearing occupies little space and the cost is very low.

또 본 발명품의 구조를 보면 매우 저렴하게 대량생산이 가능하다는 장점이 있다. 판스프링 베어링(2,4)을 프레스 등을 이용하면 값싸게 대량으로 제작할 수있으며 제작된 판스프링을 베어링 외부링(1)에 접착하면 된다. 전 제조공정이 자동화가 가능하여 저렴하고 제품의 균질화 등이 가능하다는 장점이 있다.In addition, the structure of the present invention has the advantage that mass production is possible at a very low cost. The plate spring bearings 2 and 4 can be manufactured in large quantities at low cost by using a press or the like. The plate spring bearings 2 and 4 can be bonded to the bearing outer ring 1. The whole manufacturing process can be automated, and it is inexpensive and the homogenization of products is possible.

Claims (7)

회전축의 정적 하중을 지지할 수 있는 강성을 가진 판스프링(2,4)을 외부링(1)에 일정 간격으로 부착하여 판스프링과 판스프링 사이에 일정 형태의 내부 공간(3)을 구성하고, 회전축과 일정한 영역에 거쳐 유체동압을 발생할 수 있도록 판스프링 선단 부위(4)에 일정 곡률을 가지고 있으며, 회전축이 정지해 있을 때는 축의 자중과 판스프링의 간극에 의해 회전축에 접촉되어 있다가 회전축의 회전 속도가 증가하면 회전축과 판스프링 사이에 발생하는 유체동압으로 판스프링과 회전축이 비접촉되기 시작하며, 회전축에 진동이 발생하면 판스프링과 판스프링 사이의 내부 공간(3)에 있는 유체가 판스프링의 변형에 의해 압축되면서 진동감쇠력이 발생하는 베어링Attach the leaf springs (2,4) having rigidity to support the static load of the rotating shaft to the outer ring (1) at regular intervals to form a certain form of inner space (3) between the leaf spring and the leaf spring, It has a certain curvature at the front end of the leaf spring (4) to generate fluid dynamic pressure through the rotation axis and a certain area.When the rotation shaft is stopped, it is in contact with the rotation shaft by the self-weight of the shaft and the gap between the leaf spring, As the speed increases, the plate spring and the rotating shaft begin to come into non-contact due to the fluid dynamic pressure generated between the rotating shaft and the leaf spring, and when the vibration occurs, the fluid in the inner space (3) between the leaf spring and the leaf spring Bearings that generate vibration damping force while being compressed by deformation 반경 방향 저어널(5)의 양쪽 끝단에 축방향 저어널(7)을 형성한 후 양쪽 끝단에 측면판(6)을 부착하고, 측면판(6)에 나선형 홈(spiral groove) 등을 형성하면 회전축(9)이 회전하면서 마찰력에 의해 베어링 간극(8)을 통해 베어링 외부에서 내부로 유입되는 유체흐름에 의해 축방향의 압력이 형성되어 축방향의 하중을 지지할 수 있어 반경방향의 베어링과 축방향 베어링을 동시에 작동할 수 있는 베어링After the axial journals 7 are formed at both ends of the radial journal 5, the side plates 6 are attached to both ends, and the spiral plate or the like is formed in the side plates 6. As the rotating shaft 9 rotates, the axial pressure is formed by the fluid flow flowing from the outside of the bearing to the inside through the bearing clearance 8 by the friction force, so that the bearing in the axial direction can be supported. Bearings capable of operating directional bearings simultaneously 제 2항에 있어서;The method of claim 2; 회전축이 회전하면서 횡방향의 진동이 발생될 때 베어링 내부공간(3)에 있는 유체가 베어링 양쪽 바깥쪽 측면판(6)과 판스프링(2,4) 사이의 베어링 간극(8)사이로 유체가 이동할 수 있는 베어링As the axis of rotation rotates, the fluid in the bearing inner space (3) moves between the bearing clearance (8) between the outer side plates (6) and the leaf springs (2, 4) on both sides of the bearing. Bearing 제 2항에 있어서;The method of claim 2; 베어링 양쪽 바깥쪽 측면판(6)과 판스프링(2,4) 사이의 간극(8)의 크기를 조정하므로서 베어링 내부 공간(3)에서 흘러나오는 유체의 유동양을 조정하므로서 진동 감쇠력을 발생시킬 수 있는 베어링The vibration damping force can be generated by adjusting the amount of fluid flowing out of the bearing inner space 3 by adjusting the size of the gap 8 between the outer side plates 6 of the bearings and the leaf springs 2, 4. Bearing 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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