KR101065507B1 - 그루브형 라인 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축을 지지하는 베어링과 유체의 누수 방지역할을 하는 실링이 결합된 일체형 라인베어링에 관한 것이며, 그 목적은 축의 구동시 라인 베어링에 작용하는 압력을 최소화 할 수 있도록 라인 베어링에 형성되는 홈을 최적 설계함으로써 윤활유의 공급을 원활히 하고 베어링 표면에 발생하는 압력을 최소화하여 내구성을 향상시킨 라인베어링을 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 유한요소해석 및 실험을 통하여 베어링 표면에 발생하는 압력을 평가하여 라인베어링에 형성되는 홈의 수와 깊이 및 폭을 결정하여 상기 홈을 형성하는 것을 그 기술적 요지로 한다.

베어링, 라인베어링, 슬리브 베어링

Description

그루브형 라인 베어링{PROPER DESIGN OF LINE BEARING WITH GROOVE}

도 1 은 오일 펌프 전체 조립도

도 2 는 라인베어링 개략도

도 3 은 본 발명에 따른 축과 결합된 그루브형 라인베어링 3차원형상

도 4 는 본 발명에 따른 그루브형 라인베어링 정면도

도 5a는 홈 폭 비에 따른 라인베어링 최대 압력변화에 대한 해석 결과

도 5b는 홈 깊이 비에 따른 라인베어링 최대 압력변화에 대한 해석 결과

도 6 는 본 발명에 따른 그루브형 라인베어링 시제품

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 볼베어링(BALL BEARING)

(2) : 미케니컬 실(MECHANICAL SEAL)

(3) : 임펠러(IMPELLER)

(4)(7)(13) : 라인베어링(LINE BEARING)

(5)(11) : 펌프 축(PUMP SHAFT)

(6) : 펌프 커플링(PUMP COUPLING)

(8) : 라인베어링 엔드 커버(LINE BEARING END COVER)

(9)(12) : 슬리브(SLEEVE)

(10) : 라인 베어링 박스(LINE BEARING BOX)

(14) : 홈(GROOVE)

본 발명은 축을 지지하는 베어링과 유체의 누수 방지역할을 하는 실링이 결합된 일체형 라인베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라인베어링의 내부원주를 따라 형성되는 홈의 수와 깊이 및 폭을 유한요소해석 및 실험을 통하여 결정함으로써 베어링 표면에 발생하는 압력을 최소화하여 내구성을 향상시킨 라인베어링에 관한 것이다.

도 1에서와 같이 펌프 윗부분은 축하중을 지지하는 볼 베어링(1)과 유체의 밀봉 작용을 하는 미케니컬 실(2)이 설치되어있고 아래쪽은 축하중 지지와 밀봉작용을 동시에 하는 라인베어링(4)이 설치된다. 상기 미케니컬 실(2)은 스프링에 의 해 지지된 실 링과 회전체인 플롯 씨트로 구성된 밀봉부에서 플롯 시트의 돌출부가 실 링과 상대 접촉 미끄럼 마찰운동을 하면서 유체의 누설을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 라인베어링(4)은 상기 라인베어링에 작용하는 축 방향 수직 하중은 거의 무시할 정도이나 축(5)의 회전에 의해 베어링 내의 유체 유동이 발생하고 이에 따라 베어링 표면에 압력이 발생한다.

종래의 일반적인 라인 베어링은 홈이 없거나 홈이 있더라도 어떤 계산 기준에 의한 것이 아니고 제작자 임의로 홈 가공이 되고 있는 실정이며, 이러한 경우 라인베어링은 작동시 높은 압력이 발생할 수 있어 베어링의 내구성을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출되는 것으로, 그 목적은 축의 구동시 라인 베어링에 작용하는 압력을 최소화 할 수 있도록 라인 베어링에 형성되는 홈을 유한요소해석 및 실험을 통하여 최적 설계함으로써 윤활유의 공급을 원활히 하고 베어링 표면에 발생하는 압력을 최소화하여 내구성을 향상시킨 라인베어링을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지름이 D이고 베어링 내측면과 축과의 간격이 C이며, 축을 지지하는 베어링과 유체의 누수 방지역할을 하는 실링이 일체 형으로 결합되는 중공형상의 내부원주를 따라 n개의 홈을 형성하되,

상기 홈 깊이(Cg)는 5~8.5×C로하고, 홈 폭(w) 은 π×D×0.25/n로 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

도 2 는 라인베어링(13) 개략도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 축과 결합된 그루브형 라인베어링 3차원형상이며, 도 4 는 본 발명에 따른 그루브형 라인베어링(13) 정면도로서, 중공의 링 형상을 하고 있으며, 다수의 홈(14)이 내부원주를 따라 일정한 간격으로 형성되어 있다.

상기 홈은 지름을 D로 하고 베어링과 축과의 간격을 C, 베어링 홈 깊이를 Cg_, 베어링 홈 폭을 w로 할 때 최적 설계 계산 방법은 다음과 같다.

베어링 홈 수: n개

베어링 홈 깊이(Cg) 계산: Cg = 5~8.5×C

베어링 홈 폭(w) : w = π×D×0.25/n

이러한 계산적 근거를 간략히 도 5a, 5b의 해석 결과를 사용하겠다. 도 5a, 5b에서 나타내는 홈 폭 비 δ 는 δr이 홈없는 부분의 폭, δg는 홈의 폭을 나타낼때, 홈 폭 비 δ = δg / (δg +δr)이다. 홈 깊이 비의 정의는 C를 베어링과 축의 간극, Cg를 베어링 홈 깊이라 할 때, 홈 깊이 비 Γ= Cg / C 이다.

도 5a 는 홈 폭 비에 따른 베어링 작용 압력을 평가한 것이고 도 5b 는 홈 깊이 비에 따른 최대 작용 압력의 변화를 나타낸 것으로, 홈 폭 비와 홈 깊이 비의 특정 값에 따라 압력이 최대, 최소로 변화함을 알 수 있고 이를 이용하여 라인베어링에 최소의 압력이 작용하는 최적의 베어링 형상을 설계할 수 있다. 도 5a 의 결과에서 홈이 너무 작을 경우 윤활을 위한 축방향 유동에 따른 이물질 배출 등에 어려움이 있을 수 있다. 이러한 점을 고려할 때 홈 폭 비, δ 값은 0.25 정도가 적합하다. 따라서 베어링 홈 폭은 전체 원주 길이에 대해 δ 값을 곱하고 그 값을 홈의 개수 만큼 나누어 주면 되므로 홈 폭 w = π×D×0.25/n과 같이 계산 될 수 있다.

또한 5b 의 결과에서 최적의 홈 깊이 비, Γ 는 5~8.5 정도이다. 따라서 최적 홈 깊이 Cg = 5~8.5×C와 같이 계산된다.

도 6 은 본 발명에 따른 그루브형 라인베어링 시제품으로써, 중공형상의 내부원주를 따라 홈이 다수 개 형성되어 있는 모습을 볼 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같이 본 발명은 라인베어링에 형성되는 홈을 유한요소해석 및 실험을 통하여 최적 설계함으로써 라인베어링에 발생하는 압력을 최소화하여 내구성을 증대시킬 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 선박용 오일펌프에 사용되는 지름이 D이고 베어링 내측면과 축과의 간격이 C인, 축을 지지하는 베어링과 유체의 누수 방지역할을 하는 실링이 일체형으로 결합된 중공형상의 라인베어링에 있어서,

   내부원주를 따라 n개의 홈을 형성하되,

   상기 홈 깊이(Cg)는 5~8.5×C 로하고, 홈 폭(w) 은π×D×0.25/n 로 하여 베어링 표면에 발생하는 압력을 최소화하여 내구성을 향상시킨 것을 특징으로 하는 그루브형 라인베어링.

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