KR20080088293A - A wear prevention device of gas foil bearing in high-speed revolution axis system - Google Patents

A wear prevention device of gas foil bearing in high-speed revolution axis system Download PDF

Info

Publication number
KR20080088293A
KR20080088293A KR1020070031118A KR20070031118A KR20080088293A KR 20080088293 A KR20080088293 A KR 20080088293A KR 1020070031118 A KR1020070031118 A KR 1020070031118A KR 20070031118 A KR20070031118 A KR 20070031118A KR 20080088293 A KR20080088293 A KR 20080088293A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
collet
bearing
rotating shaft
foil
bushing
Prior art date
Application number
KR1020070031118A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100867972B1 (en
Inventor
박무룡
황순찬
박준영
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020070031118A priority Critical patent/KR100867972B1/en
Publication of KR20080088293A publication Critical patent/KR20080088293A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100867972B1 publication Critical patent/KR100867972B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C39/00Relieving load on bearings
    • F16C39/02Relieving load on bearings using mechanical means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/024Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with flexible leaves to create hydrodynamic wedge, e.g. radial foil bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/02Sliding-contact bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/12Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
    • F16C17/20Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load with emergency supports or bearings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

A wear prevention device for a gas foil bearing in a high-speed revolution axis system is provided to prevent abrasion of foils such as a top foil and a bumper foil by widening plural blade parts circumferentially using the centrifugal force of a collet. A wear prevention device for a gas foil bearing in a high-speed revolution axis system comprises a rotating shaft(20) having plural blade parts(41) formed at its one end, a collet(40), a sleeve(50), and a bearing housing(31). The collet widens plural blade parts circumferentially by the centrifugal force resulting from high speed rotation. The sleeve limits the displacement of the collet. The bearing housing includes an outer wheel(71) of a rolling bearing, and an inner wheel(72) including a bushing(60). The rolling bearing supports the rotating shaft by mounting the collet on the bushing in a stop of rotation or low speed rotation.

Description

고속 회전축 시스템에서의 가스 포일베어링 마모방지 시스템{A Wear Prevention Device of Gas Foil Bearing in High-Speed Revolution Axis System}A wear prevention device of gas foil bearing in high-speed revolution axis system

도 1a은 본 발명에 따른 가스포일 베어링에 의해 지지되는 고속 회전축 시스템에서 회전축이 정지한 상태를 도시한 횡단면도.1A is a cross-sectional view showing a state in which a rotating shaft is stopped in a high speed rotating shaft system supported by a gas foil bearing according to the present invention.

도 1b은 본 발명에 따른 가스포일 베어링에 의해 지지되는 고속 회전축 시스템에서 회전축이 고속으로 회전하는 상태를 도시한 횡단면도.1B is a cross-sectional view showing a state in which a rotating shaft rotates at a high speed in a high speed rotating shaft system supported by a gas foil bearing according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 가스포일 베어링에 의해 지지되는 고속 회전축 시스템에 구비된 마모방지 장치의 일예를 도시한 분해 사시도, Figure 2 is an exploded perspective view showing an example of the wear protection device provided in the high speed rotary shaft system supported by the gas foil bearing according to the present invention,

도 3a는 종래 포일베어링을 회전축 수직방향으로 절단한 상태의 종단면도로 회전축이 정지된 상태를 나타내고 있고, Figure 3a shows a state in which the rotating shaft is stopped in the longitudinal cross-sectional view of a state in which the conventional foil bearing is cut in the vertical direction of the rotating shaft,

도 3b는 고속회전 시 포일베어링에 의해 회전축이 부상하여 포일베어링의 중심과 회전축의 중심이 정렬되어 회전하고 있는 상태를 나타내고 있다.3B illustrates a state in which a rotating shaft is lifted by the foil bearing during high speed rotation so that the center of the foil bearing is aligned with the center of the rotating shaft.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

10 : 마모방지 시스템 20 : 회전축10: wear protection system 20: rotating shaft

30 : 포일베어링 31 : 베어링하우징30: foil bearing 31: bearing housing

40 : 콜릿 41 : 날개부40: collet 41: wing

42 : 홈부 50 : 슬리브42: groove 50: sleeve

60 : 부싱 70 : 구름베어링60: bushing 70: rolling bearing

71 : 외륜 72 : 내륜71: outer ring 72: inner ring

본 발명은 고속 회전축 시스템에서의 가스 포일베어링 마모방지 시스템에 관한 것으로, 포일베어링을 갖는 회전축시스템에서 원심력에 따라 벌어지는 날개부가 형성된 콜릿을 장착하여 고속과 저속일 때 회전축을 지지하는 베어링을 달리 구성하도록 함으로써 기동 또는 정지시 포일베어링의 부하 지지능력의 감소로 회전축이 탑포일과 간섭하여 마모를 일으키고 나아가 범프포일의 형상까지도 소성 변형시키는 문제점을 방지하는 가스 포일베어링의 마모방비 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a gas foil bearing wear prevention system in a high speed rotating shaft system, in which a bearing supporting a rotating shaft at high speed and low speed is mounted by mounting a collet formed with a wing portion that is formed according to a centrifugal force in a rotating shaft system having a foil bearing. Therefore, the present invention relates to a wear protection system for a gas foil bearing, which prevents a problem that the rotation shaft interferes with the top foil and causes plastic deformation even in the shape of the bump foil by reducing the load bearing capacity of the foil bearing at start or stop.

70년대 여객기 객실공조용 냉각터빈에 적용하기 시작하여 로켓엔진 터보펌프, 극저온 냉각기, 소형 가스터빈, 터보챠저, 히트펌프, 터보압축기 등으로 적용이 확대되고 있다. 현재 고속 회전축시스템에 널리 사용되고 있는 베어링으로는 유막베어링(예, 틸팅 패드베어링)을 들 수 있다. 이 베어링은 상당히 높은 신뢰성과 여러 장점을 갖고 있지만 작동유를 필요로 하기에 이에 따른 공급, 냉각, 순환, 밀봉장치 등이 요구된다. 또한 고속 터보압축기의 경우, 미량의 베어링 작동유가 압축기체와 같이 배출되어 청정도가 요구되는 용도에는 부합되지 않는다. 이에 대한 대안으로 제시되는 가스 포일베어링은 상기의 유막베어링이 갖고 있는 단점을 해소할 수 있으나, 유막베어링에 비해 아직 신뢰성이 부족하고 수명이 짧으며, 같은 크기의 포일베어링에 비해 부하지지능력과 베어링의 강성 및 감쇠 능력이 부족한 면이 있다. In the 1970s, it was applied to cooling air turbines for passenger cabin air conditioning, and has been expanded to rocket engine turbo pumps, cryogenic coolers, small gas turbines, turbochargers, heat pumps, and turbo compressors. Bearings widely used in high-speed rotary shaft systems are oil film bearings (eg, tilting pad bearings). These bearings have a high degree of reliability and many advantages, but they require hydraulic fluid, so supply, cooling, circulation and sealing are required. In addition, in the case of a high speed turbocompressor, a small amount of bearing hydraulic oil is discharged together with the compressor body, which is not suitable for applications requiring cleanliness. The gas foil bearing proposed as an alternative to this can solve the disadvantages of the oil film bearings, but it is still less reliable and shorter in life than oil film bearings. There is a lack of stiffness and damping ability.

근래에 들어 많은 연구와 개발 결과로 가스포일 베어링의 신뢰성, 수명, 부하지지능, 강성 및 감쇠능이 날로 향상되고 있다. 신뢰성과 수명 면에서 볼 때, 포일베어링은 기동 및 정지 시에 부하지지능력 저하로 회전축과 탑 포일이 접촉하여 마찰하는 근본적인 문제를 갖고 있다.In recent years, as a result of much research and development, the reliability, lifespan, load bearing capacity, rigidity and damping capacity of gas foil bearings are being improved day by day. In terms of reliability and lifespan, foil bearings have a fundamental problem of friction between the rotating shaft and the top foil due to a decrease in load bearing capacity at start and stop.

종래 포일베어링(100)의 탑 포일(120)은 일측 단부가 베어링 하우징(110)에 고정되고 타측 단부는 자유롭게 방치되어 축을 감싸고 있다. 회전축(200)이 정지된 상태에서는 도 3a와 같이 회전축의 자중에 의해 하부의 탑 포일과 범프 포일(130)이 눌려진 상태가 된다. 이 상태에서 회전을 시작하여 회전축을 부상시킬 수 있는 부하지지 능력을 갖는 소정의 회전속도 이상이 되면 도 3b와 같이 회전축(200)과 포일베어링(100)의 중심이 정렬되어 회전하게 된다. 이와 같이 회전축이 정지된 상태에서 회전을 시작할 경우와 회전축이 부상되어 회전하고 있는 상태에서 감속되어 정지할 경우 포일베어링의 부하지지 능력 미달로 회전축(200)과 탑 포일(120)이 접촉하여 마찰이 발생한다. 이러한 마찰은 나아가 회전축과 탑 포일의 접촉면에 마모를 야기하고, 발생된 열은 탑 포일과 범프 포일의 형상을 소성 변형 또는 파손시켜 포일베어링 고유의 성능을 저하시키거나 소멸하게 한다.The top foil 120 of the conventional foil bearing 100 has one end fixed to the bearing housing 110 and the other end freely left to surround the shaft. In the state in which the rotating shaft 200 is stopped, as shown in FIG. 3A, the lower top foil and the bump foil 130 are pressed by the own weight of the rotating shaft. When the rotation starts in this state and reaches a predetermined rotation speed having a load supporting ability capable of floating the rotating shaft, as shown in FIG. 3B, the centers of the rotating shaft 200 and the foil bearing 100 are aligned and rotated. As described above, when the rotation shaft is stopped and the rotation shaft is suspended and the rotation shaft is decelerated and stopped while the rotation shaft is stopped, the rotation shaft 200 and the top foil 120 come into contact with each other due to insufficient load bearing ability of the foil bearing. Occurs. This friction further causes wear on the contact surfaces of the rotating shaft and the top foil, and the generated heat causes plastic deformation or breakage of the top foil and bump foil to degrade or dissipate the inherent performance of the foil bearing.

이러한 문제점을 완화하기 위하여 탑 포일과 회전축에 윤활성 및 내마모성을 높이기 위하여 코팅, 열처리 기술이 적용하고 있는 등 임시적인 대안이 제공되고 있으나 근본적인 구조적 문제점은 여전히 내재되어 있다.In order to alleviate this problem, temporary alternatives such as coating and heat treatment techniques are applied to increase the lubricity and wear resistance of the top foil and the rotating shaft, but fundamental structural problems are still inherent.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로,The present invention was invented to solve the above problems,

회전속도에 의해 비례하여 증가하는 원심력을 이용하여 방사상으로 벌어지는 날개부가 형성된 콜릿을 회전축에 결합하고, 상기 콜릿의 내측으로는 구름베어링의 내륜에 장착된 부싱이 위치하도록 함으로써, 저속일 때에는 콜릿의 날개부가 부싱을 물고 회전하여 구름베어링이 회전축을 지지하도록 하고, 고속일 때는 원심력에 의해 콜릿의 날개부가 벌어져 부싱과 단락되고 포일베어링으로 지지가 이루어지도록 하는 고속 회전축 시스템에서의 가스 포일베어링 마모방지 시스템의 제공을 목적으로 한다.By using a centrifugal force that increases in proportion to the rotational speed, the collet having a radially widening wing portion is coupled to the rotational shaft, and the bushing mounted on the inner ring of the rolling bearing is located inside the collet. Rotation of the additional bushings to allow the rolling bearings to support the rotary shafts, and at high speeds, the wing of the collet is opened by the centrifugal force to short-circuit the bushings and to support the foil bearings. It is for the purpose of providing.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고속 회전축 시스템에서의 마모방지 시스템은,In order to achieve the above object, a wear protection system in a high speed rotation shaft system according to the present invention,

포일 베어링에 의해 지지되는 회전축 시스템의 마모방지시스템에 있어서, 상기 회전축에는 일측단부에 다수의 날개부가 형성되어 고속 회전 시 원심력에 의해 날개부가 원주방향으로 벌어지는 콜릿과, 상기 콜릿의 변위를 제한하는 슬리브가 설치되고, 상기 포일베어링의 베어링하우징에는 구름베어링의 외륜이 삽설되고, 상 기 구름베어링의 내륜에는 부싱이 설치되어 정지 및 저속회전시 상기 콜릿이 부싱에 안착되어 부싱이 결합된 구름베어링이 회전축을 지지하도록 한다.In the wear prevention system of the rotary shaft system supported by the foil bearing, a plurality of wings are formed at one end of the rotary shaft to collet the wings are circumferentially spread by the centrifugal force during high-speed rotation, and the sleeve to limit the displacement of the collet Is installed, the outer ring of the rolling bearing is inserted in the bearing housing of the foil bearing, the inner ring of the rolling bearing is provided with a bushing is installed on the inner ring of the rolling bearing when the collet is seated on the bushing and the rolling bearing combined with the bushing rotation shaft To support it.

또한, 상기 콜릿, 슬리브, 부싱은 강도가 높은 재질로 제조되고 서로 대향되는 면에는 윤활재가 공급되도록 하고, 상기 콜릿, 슬리브 그리고 부싱은 윤활유가 함침되는 다공질의 재질로 제조되는 것이 바람직하다.In addition, the collet, the sleeve, and the bushing is made of a material of high strength and the surface facing each other so that the lubricant is supplied, the collet, the sleeve and the bushing is preferably made of a porous material impregnated with lubricating oil.

또한, 상기 콜릿은 외주연을 따라 홈부을 형성해 날개부 시작부분의 두께를 얇게 하여 원심력에 의해 외측으로 용이하게 벌어지도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, the collet is characterized in that the groove is formed along the outer periphery so as to thin the thickness of the start of the wing portion to be easily opened to the outside by centrifugal force.

이하에서는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세히 기술하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention.

도 1a는 본 발명에 따른 포일 베어링 마모 방지 장치가 구비된 고속 회전축 시스템의 회전축이 정지한 상태 또는 시동 시, 정지 시를 도시한 횡단면도이고, 도 1b는 고속으로 회전하는 상태를 도시한 횡단면도이다. 도 2는 포일베어링 마모 방지 장치의 구성 부품인 구름베어링, 콜릿-슬리브, 변위제한 슬리브, 부싱을 회전축과 함께 도시한 분해 사시도이다. Figure 1a is a cross-sectional view showing a state in which the rotating shaft of the high speed rotary shaft system with a foil bearing wear protection device in accordance with the present invention is stopped or at start-up, Figure 1b is a cross-sectional view showing a state of rotating at high speed. FIG. 2 is an exploded perspective view showing a rolling bearing, a collet-sleeve, a displacement limiting sleeve, and a bushing, which are components of a foil bearing wear protection device, together with a rotating shaft.

도시된 바와같이 본 발명에 따른 고속회전축 시스템에서의 가스 포일베어링 마모방지 시스템(10)은 포일베어링의 정중앙에 회전축이 위치한다. As shown, the gas foil bearing wear protection system 10 of the high speed rotary shaft system according to the present invention is located at the center of the foil bearing.

상기 포일베어링의 하우징(31)에는 구름베어링(70)의 외륜(71)이 슬립이 발생되지 않고록 견고하게 삽설되고, 상기 구름제어링의 내륜(72)에는 부싱(60)이 열박음, 억지끼움, 또는 이외에 다양한 방법으로 슬립이 발생되지 않도록 조립되어 후술되는 콜릿(40)의 날개부(41)가 안착되도록 한다. 상기 구름베어링(70)은 포일베어링(30)과 동심도를 유지하도록 설치되어 포일베어링의 마모를 방지하도록 하고, 회전축의 저속회전시(통상 5,000 rpm 이하) 회전축을 잠시 지지하는 역할을 담당함으로 포일베어링의 지지력이 저하되는 저속 또는 정지시 회전축을 지지하도록 한다.The outer ring 71 of the rolling bearing 70 is firmly inserted in the housing 31 of the foil bearing so that slip does not occur, and the bushing 60 is shrinkable and restrained in the inner ring 72 of the rolling control ring. Fitting, or in addition to assembling so that the slip does not occur in various ways so that the wing 41 of the collet 40 to be described later is seated. The rolling bearing 70 is installed to maintain the concentricity with the foil bearing 30 to prevent abrasion of the foil bearing, and serves to temporarily support the rotating shaft during low speed rotation of the rotating shaft (usually 5,000 rpm or less). To support the rotating shaft at low speed or stop to decrease the bearing capacity of.

한편, 콜릿(40)은 회전축(20)에 조립되고, 상기 콜릿의 변위를 한정하는 슬리브(50)도 같이 조립하여 너트 또는 그 외의 방법으로 움직이지 않도록 고정한다. 상기 콜릿(40)은 외주연에 홈부(42)가 형성되고 상기 홈부를 기준으로 일측방향에는 콜릿(40)의 원주를 따라 다수의 절단홈이 형성되어 콜릿 일측단부에 다수의 날개부(41)가 형성되도록 한다.On the other hand, the collet 40 is assembled to the rotating shaft 20, and the sleeve 50 to limit the displacement of the collet is also assembled to secure it so as not to move by a nut or other methods. The collet 40 has a groove portion 42 formed on the outer circumference thereof, and a plurality of cutting grooves are formed along one circumference of the collet 40 in one direction based on the groove portion. To be formed.

상기 콜릿의 날개부(41)는 회전축(20)의 회전속도가 증가함에 따라 원심력에 의해 외측으로 벌어지게 되는 것으로, 상기 콜릿의 외주연에 형성된 홈부(42)는 콜릿의 몸체와 접하는 날개부(41) 부분의 두께를 얇게 함으로써 원심력에 의해 날개부(41)가 외측으로 잘 휠 수 있도록 한 것이다. 또한 날개부(41)의 내면은 단부에서 콜릿의 몸체방향으로 점진적으로 작은 지름을 갖는 경사면으로 형성하여 원심력에 의해 휨이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.The wing portion 41 of the collet is to be opened to the outside by the centrifugal force as the rotational speed of the rotating shaft 20 increases, the groove portion 42 formed on the outer periphery of the collet is a wing portion in contact with the body of the collet ( 41) The thickness of the part is made thin so that the wing part 41 can be bent to the outside by centrifugal force. In addition, the inner surface of the wing portion 41 is formed in the inclined surface having a gradually smaller diameter in the direction of the body of the collet at the end so that it can be easily bent by centrifugal force.

본 발명에 따른 콜릿(40)은 회전축(20)의 회전속도가 증가함에 따라 콜릿의 날개부(41) 부분에 작용하는 원심력이 커져 날개부(41)를 원주방향으로 벌어지게 하고, 회전축의 속도가 일정속도 이하 일 경우 부싱(60)과 결속되도록 한다.The collet 40 according to the present invention increases the centrifugal force acting on the wing portion 41 of the collet as the rotational speed of the rotating shaft 20 increases, so that the wing portion 41 opens in the circumferential direction, and the speed of the rotating shaft If is less than a certain speed to be engaged with the bushing (60).

즉, 정지상태 그리고 시동 시, 정지 시의 저속 회전에서는 도 1a와 같이 콜 릿의 날개부(41)가 구름베어링(70)의 내륜(72)에 조립된 부싱(60)과 결속하여 구름베어링(70)이 회전축(20)을 지지한다. 또한, 회전속도가 증가하여 콜릿의 날개부(41)가 원심력에 의해 벌어지면 도 1b와 같이 구름베어링(70)에 의한 회전축(20) 지지는 단락되고 부하지지 능력이 확보된 포일베어링(30)에 의해 회전축(20)이 지지된다. 반대로 회전축(20)이 고속 회전상태에서 정지되는 상황에서도 같은 원리로 회전축지지 시스템은 전환되어 작동된다.That is, in the stationary state and at the start-up and low-speed rotation at the time of stop, as shown in FIG. 1A, the wing portion 41 of the collet is engaged with the bushing 60 assembled to the inner ring 72 of the rolling bearing 70, thereby rolling the rolling bearing ( 70 supports the rotation shaft 20. In addition, when the rotational speed is increased and the wing portion 41 of the collet is opened by centrifugal force, as shown in FIG. 1B, the support of the rotating shaft 20 by the rolling bearing 70 is short-circuited and the load bearing capacity is ensured. The rotating shaft 20 is supported by this. On the contrary, even in the situation where the rotating shaft 20 is stopped at the high speed, the rotating shaft supporting system is switched and operated.

상기 원심력에 의해 콜릿(40)의 날개부(41)가 원주방향으로 벌어지는 변위에 대한 설계는 일차적으로 포일베어링의 부하지지 능력이 완전히 발달되는 회전속도를 포일베어링의 설계, 해석, 실험을 통해 알아야 한다. 그리고 콜릿(40)의 형상, 사용 소재, 회전속도를 변수로 구조해석을 통해 변위를 결정할 수 있다. 콜릿과 함께 회전축에 조립되는 변위한계 슬리브(50)는 과도한 원심력에 의해 콜릿의 날개부(41)가 의미없이 원주방향으로 벌어지는 것을 제한하여 피로도 집중에 따른 소성 변형되는 것을 방지하기 위한 목적으로 사용된다.The design of the displacement of the wings 41 of the collet 40 in the circumferential direction by the centrifugal force primarily requires the rotational speed at which the load bearing capacity of the foil bearing is fully developed through the design, analysis, and experiment of the foil bearing. do. In addition, the displacement of the collet 40 may be determined through structural analysis of the shape, the material used, and the rotational speed as variables. Displacement limit sleeve 50, which is assembled to the rotating shaft together with the collet, is used for the purpose of preventing plastic deformation due to concentration of fatigue by limiting the unevenness of the collet wings 41 in the circumferential direction due to excessive centrifugal force. .

또한, 콜릿(40)과 부싱(60)의 소재는 서로 친화성이 없는 이종 재료의 조합이 바람직하며, 둘 중 하나는 경도가 높은 금속 또는 경질 코팅, 열처리된 금속을 사용하고, 다른 하나는 자체 윤활성이 있는 소재 또는 윤활성 물질을 함침시킨 소결 금속을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 윤활성 물질의 함침도를 증가시키기 위해 다공성재질을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the material of the collet 40 and the bushing 60 is preferably a combination of dissimilar materials that are not compatible with each other, one of which uses a hard metal or hard coating, heat-treated metal, the other is self It is preferable to use a lubricating material or a sintered metal impregnated with the lubricating material, and it is preferable to use a porous material to increase the impregnation degree of the lubricating material.

즉, 본 발명에 따른 포일베어링 마모방지 시스템(10)은 포일베어링이 부하지지 능력이 충분히 발휘되지 않는 경우의 정지된 상태, 시동 시, 정지 시에서도 회 전축(20)에 장착된 콜릿(40)과 구름베어링(70)에 장착된 부싱(60)의 결합력에 의해 구름베어링이 회전축을 지지하게 하고, 회전축의 고속 회전시에는 콜릿의 날개부(41)가 원심력으로 벌어져 부싱(60)과 단락됨으로 회전축(20)은 포일베어링의 탑포일과 범프포일에 의해 지지가 이루어지도록 함으로써, 포일베어링의 지지력이 저하되는 정지, 시동 시, 정지 시에 회전축이 일측으로 편중되어 포일베어링의 탑포일에 집중적인 마찰이 발생되는 것을 회피하도록 한 것이다.That is, the foil bearing wear prevention system 10 according to the present invention is a collet 40 mounted on the rotating shaft 20 even in a stopped state, when starting and stopping when the foil bearing is not sufficiently exerted in the load supporting ability. And the rolling bearing supports the rotating shaft by the coupling force of the bushing 60 mounted on the rolling bearing 70, and during the high-speed rotation of the rotating shaft, the wing portion 41 of the collet is opened by centrifugal force and shorted with the bushing 60. The rotating shaft 20 is supported by the top foil and the bump foil of the foil bearing, so that the rotating shaft is biased to one side at the time of stopping, starting, and stopping when the bearing capacity of the foil bearing decreases, thereby intensively frictioning the top foil of the foil bearing. This is to avoid the occurrence.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이, 본 발명의 고속 회전축 시스템에서 포일 베어링 마모 방지 시스템은, As described in detail above, the foil bearing wear prevention system in the high speed rotary shaft system of the present invention,

회전속도에 의해 비례하여 증가하는 원심력을 이용하여 방사상으로 벌어지는 날개부가 형성된 콜릿을 회전축에 결합하고, 상기 콜릿의 내측으로는 구름베어링의 내륜에 장착된 부싱이 위치하도록 하여, 저속일 때에는 콜릿의 날개부가 부싱을 물고 회전하여 구름베어링이 회전축을 지지하도록 하고, 고속일 때는 원심력에 의해 콜릿의 날개부가 벌어져 부싱과 단락되고 포일베어링으로 지지가 이루어지도록 함으로써 회전축의 편중에 의한 과도한 접촉에 따른 탑포일과 범퍼포일의 마모 및 소성변형을 방지할 수 있으며, 포일베어링의 수명을 항구적으로 연장할 수 있는 유용한 시스템의 제공이 가능하게 되었다.Using a centrifugal force that increases in proportion to the rotational speed, the collet formed with a radially flared wing is coupled to the rotational shaft, and the bushing mounted on the inner ring of the rolling bearing is located inside the collet. Top bearing and bumper due to excessive contact due to the bias of rotation shaft by rotating the additional bushing so that the rolling bearing supports the rotating shaft. Foil wear and plastic deformation can be prevented and a useful system can be provided to permanently extend the life of the foil bearing.

한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변 경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.In addition, the above-mentioned example is only an example to demonstrate this invention. Therefore, it is a matter of course that those skilled in the art to which the present invention pertains use the partial change with reference to this detailed description fall within the scope of the present invention.

Claims (4)

포일 베어링(30)에 의해 지지되는 회전축 시스템의 마모방지시스템에 있어서, In the wear protection system of the rotating shaft system supported by the foil bearing (30), 회전축(20)에는 일측단부에 다수의 날개부가 형성되어 고속 회전 시 원심력에 의해 날개부(41)가 원주방향으로 벌어지는 콜릿(40)과, 상기 콜릿의 변위를 제한하는 슬리브(50)가 설치되고, The rotating shaft 20 is provided with a collet 40 having a plurality of wings formed at one end thereof, the wings 41 being opened in the circumferential direction by centrifugal force during high-speed rotation, and a sleeve 50 for limiting the displacement of the collets. , 상기 포일베어링의 베어링하우징(31)에는 구름베어링(70)의 외륜(71)이 삽설되고, 상기 구름베어링의 내륜(72)에는 부싱(60)이 설치되어 정지 및 저속회전시 상기 콜릿(40)이 부싱(60)에 안착되어 부싱이 결합된 구름베어링이 회전축(20)을 지지하도록 한 것을 특징으로 하는 고속 회전축 시스템에서 포일 베어링 마모 방지 시스템. The outer ring 71 of the rolling bearing 70 is inserted in the bearing housing 31 of the foil bearing, and the bushing 60 is installed in the inner ring 72 of the rolling bearing so that the collet 40 is stopped and rotated at low speed. Foil bearing wear prevention system in a high speed rotary shaft system, characterized in that seated on the bushing (60) to enable the rolling bearing coupled bushing to support the rotating shaft (20). 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 콜릿(40), 슬리브(50), 부싱(60)은 강도가 높은 재질로 제조되고 서로 대향되는 면에는 윤활재가 공급됨을 특징으로 하는 고속 회전축 시스템에서 포일 베어링 마모 방지 시스템.The collet (40), the sleeve (50), the bushing (60) is made of a material of high strength and the foil bearing wear prevention system in the high-speed rotary shaft system, characterized in that the lubricant supplied to the surface facing each other. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 콜릿(40), 슬리브(50) 그리고 부싱(60)은 윤활유가 함침되는 다공질의 재질로 제조됨을 특징으로 하는 고속 회전축 시스템에서 포일 베어링 마모 방지 시스템.The collet (40), sleeve (50) and the bushing (60) is a foil bearing wear protection system in a high speed rotary shaft system, characterized in that made of a porous material impregnated with lubricating oil. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 콜릿(40)은 외주연을 따라 홈부(42)를 형성해 날개부(41) 시작부분의 두께를 얇게 하여 원심력에 의해 외측으로 용이하게 벌어지도록 한 것을 특징으로 하는 고속 회전축 시스템에서 포일 베어링 마모 방지 시스템.The collet 40 is formed in the groove 42 along the outer periphery to thin the thickness of the start of the wing portion 41 to prevent the flare bearing wear in the high-speed rotary shaft system, characterized in that it is easily opened to the outside by centrifugal force system.
KR1020070031118A 2007-03-29 2007-03-29 A Wear Prevention Device of Gas Foil Bearing in High-Speed Revolution Axis System KR100867972B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070031118A KR100867972B1 (en) 2007-03-29 2007-03-29 A Wear Prevention Device of Gas Foil Bearing in High-Speed Revolution Axis System

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070031118A KR100867972B1 (en) 2007-03-29 2007-03-29 A Wear Prevention Device of Gas Foil Bearing in High-Speed Revolution Axis System

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080088293A true KR20080088293A (en) 2008-10-02
KR100867972B1 KR100867972B1 (en) 2008-11-11

Family

ID=40150594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070031118A KR100867972B1 (en) 2007-03-29 2007-03-29 A Wear Prevention Device of Gas Foil Bearing in High-Speed Revolution Axis System

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100867972B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101513399B1 (en) * 2014-08-05 2015-04-17 선정훈 Electric motor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0938801A (en) * 1995-07-28 1997-02-10 Citizen Watch Co Ltd Guide bush device for automatic lathe
KR100413060B1 (en) * 2001-01-19 2003-12-31 한국과학기술연구원 High load capacity smart foil journal bearing with semi-active dampers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101513399B1 (en) * 2014-08-05 2015-04-17 선정훈 Electric motor

Also Published As

Publication number Publication date
KR100867972B1 (en) 2008-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3811741A (en) Bearing
US6877901B2 (en) Bearing system for high-speed rotating machinery
KR100573384B1 (en) Radial Foil Bearing
EP1769167B1 (en) Multi-thickness squeeze film damper layer between bearing cartridge and housing
CN101245856B (en) Bearing sealing device
JP2007519865A (en) Roller bearing
US20220325749A1 (en) Parallel bearing and rotor system
JP2008185107A (en) Ball bearing
US20040184692A1 (en) Cylindrical roller bearing
JP6690462B2 (en) Ball bearings, spindle devices and machine tools
US9212665B2 (en) Planetary-type auxiliary bearing for a hydrostatic primary bearing
JP7491677B2 (en) Fully floating bearing and turbocharger including the same
KR20170077310A (en) Radial air bearing
KR101653358B1 (en) Thrust air bearing
KR100723040B1 (en) Bearing assembly for high speed rotary body
JP6469716B2 (en) Bearing device for exhaust gas turbocharger and exhaust gas turbocharger
KR100867972B1 (en) A Wear Prevention Device of Gas Foil Bearing in High-Speed Revolution Axis System
CN109027002B (en) High-speed floating ring bearing and rotor system supporting mode
CN115045909B (en) Impact load-resistant foil hydrodynamic bearing and shafting
KR102442191B1 (en) Air foil bearing and air compressor having the same
US8851756B2 (en) Whirl inhibiting coast-down bearing for magnetic bearing systems
US9188156B2 (en) Auxiliary bearing centering device
KR100782374B1 (en) High Precision Radial Foil Bearing
JP2006077871A (en) Bearing structure
US10309408B2 (en) Bearing structure and heat dissipating fan using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121002

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131001

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150909

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160907

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee