KR810000990B1 - 수중 베어링 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

수중 베어링

제1도는 본 발명의 수중베어링의 설명용 횡단면도.

제2도 내지 7도는 제1도에 있어서의 A-A선에 연하는 수중베어링 단면도, 또는 그 일부 전결표시도이며 본 발명의 수중베어링의 각종 실시예에 대한 설명도.

제8도는 종래의 수중베어링의 구성을 표시한 설명용 횡단면도.

본 발명은 설계상 PV치가 문제가 되는 비교적 큰 하중 또는 주속(周速)조건이(특히 변동 하중이나 축심의 틀림에 의하여 베어링면에 국부 접촉이 생기는 곳에 사용하는 수중베어링에 관한 것으로서 각종의 수중베어링(예를 들면 선박의 선미관 베어링, 타축베어링, 준설선의 커터 축베어링, 수차나물펌프의 수중 베어링등 일반적으로 수중에서 회전하는 축의 져어널베어링, 트러스트 베어링등)에 적용할 수 있는 것이다.

근년 선박의 초 대형화, 고출력화등에 의하여 각종의 기기나 장치의 급속한 대형과, 고성능화에 수반하여 이들에게 수중베어링이 사용되는 경우에 요구되는 베어링성능은 보다 심각한바가 있으며, 따라서 베어링의 내하중성을 향상시켜서 수명을 연장시키는 동시에 신뢰성을 높이는 것이 요망되며 또한 베어링의 간결화도 요청되고 있다.

오늘날 일반적으로 제8도에 표시한 바와 같은 베어링이 채용되고 있으며, 도면중(1)은 지지체, (2)는 부시, (3)은 지면재, (4)는 축 슬리이브,(5)는 축 슬리이브와같이 회전하는 회전축, 화살표는 냉각수의 유통방향을 표시한다. 이와 같은 것에서는 회전축(5)의 굽힘과 진동 혹은 축심의 틀림등에 기인하는 극부 접촉에 의하여 하중이 크게 걸릴때 지면재(3)는 베어링 면이 극부적으로 면압과대가 되어 늘어붙는 등 손상을 일으키기 쉽고, 더우기 이상마모의 원인이 된다.

이와 같은 상황에 있어서 상술한 요망을 만족시키기 위하여 종래 큰 하중이나 주속이 가해지는 수중 베어링에(가) 리그넘 바이터(rignumvitae) (나) 페놀수지 (다)고무 등을 회전축의 지면재로 사용한 것이 채용되고 있다. 그러나 (가)의 방식에 있어서는 첫째로 탄력성이 빈약하기 때문에 회전축의 극부점접에 의하여 극부적으로 면압과대가 되어 이상 마모가 생기기 쉽고 또 회전축의 부상(浮上)에 의하여 생기는 공격에 의해 캐비레이션이 발생하여 축슬리이브나 지면재를 침식하는 일이 생기며 둘째로는 리그넘바이터는 절연재이기 때문에 자원의 공급에 한계가 있어 품질저하의 경향이 있는 등의 문제점이 있다. 그리고 (나)의 방식에 있어서는 첫째로 내마모성이 우수한 반면 늘어붙음이 생기기 쉽고 또 탄력성도 빈약하여 국부적 면압이 과대하게 되어 캐비레이션 침식을 일으키며, 둘째로는 열경화성의 수지이므로 내열성이 우수하기 때문에 늘어붙었을 때에는 베어링 면에는 극히 얇은 층의 탄화에 의한 경미한 손상이나지만 축슬리이브에는 구열등 중대한 손상을 입히게 되므로 피해가 크게 되는 문제점이 있다. 그리고 (다)의 방식에 있어서는 첫째로 내열성이 약하고 물피막이 끊어졌을 때 큰 마찰개수가 되어 늘어붙음이 생기기 쉽고 둘째로 베어링 면압을 크게 취할 수가 없으므로 베어링의 간결화를 기할수가 없고, 세째로 회전축의 저속회전 영역에서 스틱스립(stick slip)현상을 일으키기 쉬운 문제점이 있으며 어느 것이나 일장일단이 있어 어느 것이 가장 좋은 것이라고 말할수 없는 것이 현재 상태이다.

본 발명은 상기 사항을 고려하여 발명된 고성능의 수중베어링에 관한 것으로서 첫째로 탄성중합체에 의하여 형성된 관상탄성베어링 부재와 둘째로 4불화 에틸렌, 폴리아미드, 폴리에스텔, 폴리아세탈군에서 선정된 열가소성 합성수지와 탄소, 흑연, 유리, 청동, 2유화몰리브덴 섬유 또는 분말에서 선정된 충전재를 혼합한 복합재로 형성되고 상기 베어링부재의 내측표면에 연하여 공간을 열어 배치하고 이 공간을 수구(水溝)로 구성하는 복수개의 세그멘트상 라이닝 재와 세째로 내부에 동심적으로 상기 베어링부재를 배치하게 되는 원통형실을 갖는 관모양부시와 다섯째로 상기 부시를 지지하는 지지체등으로 구성된것이 특징인 것이다.

본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.

제1도 및 제2도에 표시한 바와 같이 지지체(1)에 적의 배설하는 부시(2)의 내벽에 탄성중합체주배(3₁)등을 접착등에 의하여 부착함과 동시에 이 탄성중합체부재(3₁)의 베어링접동면에 라이닝재(3₂)를 접착등에 의하여 라이닝하고 또한 라이닝재(3₂)의 내면에 적당수의 수구(3₃)를 측방향으로 설치하여 냉각수의 통로로하고 그 전체 또는 몇개의 깊이를 탄성중합체부재(3₁)에 도달하도록하여 탄성중합체부재(3₁)의 탄성변형이 구속되는 일이 없도록 수구(3₃)에 연하여 자유표면이 되게 지면재(3)를 형성한다.

상기 라이닝재(3₂)에 대하여 설명하면 이는 탄성중합체부재(3₁)의 탄성력에 의한 변형에 적용할 수 있는 정도의 굽힘강도를 가지며 또 만일 베어링 면에 늘어붙을지라도 축슬리이브(4)나 회전축(5)에 구열등의 손상을 줄 정도의 고온으로 늘어붙은 면의 온도가 되기 전에 라이닝재(3₂)자신이 손모되게 되는 인공재료인 열가소성 수지, 예를들면 4불화에틸렌, 폴리아미드, 폴리에테렌, 폴리아세탈등 수지를 기질로하여 탄소 또는 흑연, 유리, 청동, 2산화몰리브덴 등의 섬유 내지는 분말의 충전재를 혼입시킨 복합재로 구성하므로 베어링면성능을 양호하게 보전할 수 있게 한다.

본 발명은 상기한 바와 같이 라이닝재(3₂)를 베어링의 원주상에서 적정수로 분할 설치하며 또한 개개의 라이닝재를 탄성중합체 부재(3₁)에 의하여 탄력적으로 지지시켜 형성된 지면재(3)를 사용한 구성을 갖는 것으로서 회전축(5)의 굽힘이나 진동 혹은 축심의 틀림등에 의한 축슬리이브(4)의 극부접촉에 대하여 베어링면이 국부적으로 면압과대가 되는 것을 완화시키면서 무리없이 적용되므로 베어링의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있다.

다음에 본 발명의 수중 베어링의 다른 실시예를 제3도 내지 제6도를 참조하면서 설명한다.

제3도에 표시하는 것은 탄성중합부재(3₁)를 원주 방향으로 수구(3₃)부에서 분할하여 탄성중합체부재(3₁)에 라이닝재(3₂)를 라이닝하여 세그멘트상의 지면재(3)를 형성하여 이 지면재(3)를 부시(2)의 내면에 축방향으로 배열하여 회전방지판(3₄)을 부시(2)에 나사 고정등의 방법에 의하여 지면재(3)를 부시(2)에 고정하여 지면재(3)의 제작 및 교환을 용이하게 한 것이다.

제4도에 표시한 것은 부시(2)의 내면측방향에 적당수의 개미홈(3₅)을 설치하여 상기 세그멘트형상 지면재(3)의 탄성중합체부재(3₁) 말미확대부를 상기개미홈(3₅)에 감합하여 고정하게한 것으로서 지면재(3)의 고정을 제3도에 표시한 것에 비하여 확실하게 행할수 있으며 또 지면재(3)의 개미홈(3₅)에 대한 감합부의 형상 및 치수를 표준화 하므로서 세그멘트형상 지면재(3)의 제작이나 교환을 보다 합리적으로 그리고 경제적으로 행할수 있게하여 더우기 개미홈(3₅)에 감합시킬때 지면재(3)의 감합부인 탄성중합부재(3₁)가 탄력성을 가지므로서 감압작업을 용이하게 할 수 있는 동시에 개미홈(3₅)의 형상이나 치수에 높은 정밀도가 필요치 않다는 등의 효과를 가지므로서 실용적인 것이다.

제5도에 표시한 것은 제4도에 표시한 것에 대하여 세그멘트형상 지면재(3)의 탄성중합부재(3₁) 또는 내부에 심금(3₆)을 넣고 지면재(3)의 제작시나 가공시 또는 기타 취급시에 굽힘이나 비틀림등의 변형이 생기는 것을 방지할 수 있게 하고 또한 개미홈(3₅)과 접하는 탄성중합부재(3₁)면에 적의 형상의 요부(3₇)를 설치하여 탄성중합부재(3₁)의 탄력성을 조절할 수 있게 한 것이다.

제6도에 표시한 것은 제4도에 표시한 것에 대하여 세그멘트형상 지면재(3)와 개미홈(3₅)의 감합부를 금속 또는 페놀적층수지등의 강성부재(3₈)로 형성한 것으로서 개미홈(3₅)과의 고정부가 강성부재(3₈)로 되기 때문에 강도적으로 보다 확실히 고정되는 동시에 세그멘트형상 지면재(3)의 제작시나 가공시 또는 기타 취급시에 변형이 생기는 것을 방지할 수 있게한 것이다.

제7도에 표시한 것은 제6도에 표시한 것에 대하여 강성부재(3₈)와 개미홈(3₅)의 감합부 양측면 혹은 어느 한쪽 측면에 고정용 탄성중합체부재(3₉)를 삽입하는 요부를 형성이여 이 요부에 고정용 탄성중합체부재(3₉)를 접착등의 수단에 의하여 장착하여 강성부재(3₈)의 감합을 완만하게하여 개미홈(3₅)내의 고정은 상기 고정용 탄성 중합체부재(3₉)의 탄력적체결효과에 의하여 세그멘트형상 지면재(3)를 개미홈(3₅)에 삽입할때 또는 교환할때 작업이 용이하게 할 수 있고 또 개미죽(3₅)의 형상이나 치수에 높은 정밀도를 필요로하지 않으며 실용적인 것이다.

또한 본 발명은 도시하고 설명한 실시예에 한정되는 것이 아니며 예를 들어 베어링의 형식이 저어널 베어링의 경우에 대하여 기술하였지만 회전 축(5)의 직경을 치수적으로 무한대로 하여 얻어지는 베어링으로 간주하므로서 드러스트 베어링등의 평면 베어링등 기타 형식의 베어링에 적용되며 또한 베어링의 냉각수는 베어링의 접동면에 발생하는 열을 제거하고 또 접동면이 경제 윤활 상태에 있는 베어링면에 윤활작용을 부여하는 것으로서 청수나 해수와 동일한 효과를 갖는 액체, 예를들어 가용성물질을 용해한 용액등의 액체중에서 작동하는 베어링에도 적용할수도 있으며 기타 본 발명의 요지를 이탈하지 않는한 여러가지 변경을 가할 수 있다.

이상 기술한 바와 같이 본 발명의 수중 베어링에 의하면 ㉮ 라이닝재에 열가소성 수지를 사용하면 만일 늘어붙는 현상이 생겨도 지면재만이 손모할 뿐이며 지면재의 교환작업이 용이하므로 피해가 적으며 회전축 또는 축 슬리이브에 손상을 끼치는 중대한 사고가 일어나기 힘들고 또 라이닝재의 적당한 탄력성에 의하여 구열이 생기는 일이 없으며 충분히 탄성중합체부재의 변형에 적용되며 또한 라이닝두께를 베어링면의 마모치수가 수 mm 까지 허용되는 치수로 엷게 설정할 수가 있다. ㉯ 수구에 의해 원통방향으로 적의 분할된 라이닝재는 탄성중합체부재의 탄력효과에 의하여 회전축과의 극부접촉에 효과적으로 적용되며 베어링면의 극부적 면압과대를 완화하고 늘어붙음 견딜성과 내마모성을 향상시킬 수가 있으며 동시에 캐비레이션의 발생에 의한 슬리이브나 지면재의 침식을 억제할 수가 있어 극부접촉이 생기는 베어링에서 내하중성능의 개선에 크게 기여할 수 있다.

㉰ 다탄성중합부재는 베어링의 접동부재로서의 성능을 구비할 필요가 없으므로 탄력성부재로서 임의 재료를 선택할 수 있으며 또 탄성중합부재의 경도(고무경도)는 지면재가 너무 변형하여 회전축의 축심이 과대하게 틀리게 될 정도로 유연하게 하거나 혹은 과대한 탄력성 때문에 회전축의 진동 회전으로 횡진등의 공진점이 저하하는 등 악영향을 수반하지 않도록 적합한 탄력으로 설정할 수가 있다.

㉱ 내하중성능의 향상을 기할 수 있으므로 베어링의 수명을 연장할 수가 있는 동시에 신뢰성을 향상시킬 수 있고 또 베어링의 길이가 단축되는 경우에는 베어링면의 극부접촉의 경향을 일층 감할 수가 있다.

㉲ 라이닝재로서 4불화 에틸렌수지등을 사용할때는 그 재료의 성질로서 최대 정지 마찰계수가 등마찰계수보다도 적은 특성을 가지므로 저속 회전영역에서의 스틱스립 현상이 생기기 어렵고 특히 이상을 발생을 싫어하는 함정에 유리하다.

㉳ 인공재료이기 때문에 천연재와 같이 자원고갈에 수반하는 품질저하의 우려가 없으며 품질관리에 의하여 균질한 제품을 얻을 수가 있다.

㉴ 라이닝재를 형성하는 열가소성의 수지는 그 자체가 자기 윤활성을 갖는 것 혹은 각종 충전제를 혼입성형한것으로서 자기 윤활성을 향상시킬 수가 있고 또 고무나 리그넘바이터에 비하여 보다 내열성의 양호한것을 선정할 수도 있으며 극부적인 늘어붙음도 일어나기 힘들고 내하중성이 양호한 라이닝재의 형성도 가능한 여러가지 우수한 효과를 발휘한다.

Claims (1)

1. 수중 베아링에 있어서 탄성재로 형성된 관상탄성 베아링 부재를 가졌으며, 4불화 에치렌, 포리아마이드, 포리에스텔, 포리아세탈 군에서 선정된 가소성 합성수지와 탄소, 흑연, 유리, 청등 이유화 모리브덴의 섬유 또는 분말군에서 선정한 충진재를 혼합한 복합체로 형성되며 상기 베아링부재의 내측 표면에 연하여 수구를 형성하는 공간을 두고 쎄그맨트 형상으로 복수개를 배치한 라이닝재를 가졌으며, 내부에 동심적으로 상기 베아링부재를 삽입하도록 되어 있는 원통 형실을 가진 관상부시를 가졌으며 상기 부시를 지지하는 지지체를 가지고, 구성된 것이 특징인 수중 베아링.

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