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ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO., LTD. 회사의 bret "BHS"인 상하이의 FengXian 지구에 위치한 전문 틸팅 패드 스러스트 베어링 제조업체 그리고 틸팅 패드 베어링 공장...
터빈, 압축기, 펌프와 같은 회전 장비는 로터가 기계 케이스 내부에서 어떻게 지지되는지에 따라 크게 달라집니다. 선택한 베어링 유형은 로터 안정성, 진동 동작 및 기계가 안전하게 도달할 수 있는 최대 속도에 직접적인 영향을 미칩니다. 두 가지 광범위한 범주가 산업용 회전 기계를 지배합니다. 베어링 표면이 단일 강체 호인 고정 형상 베어링과 틸팅 패드 베어링 , 하중 지지 표면은 독립적으로 움직일 수 있는 여러 개의 패드로 나누어져 있습니다.
이러한 구별은 사소한 디자인 세부 사항이 아닙니다. 이는 부하 시 유막이 어떻게 작용하는지, 로터가 외란에 반응하는 방식, 엔지니어가 불안정성을 방지하기 위해 설계에 얼마나 많은 여유 공간을 구축해야 하는지를 변경합니다. 이러한 차이점을 이해하면 엔지니어가 새 장비를 지정하거나 반복되는 진동 문제를 해결할 때 올바른 베어링 유형을 선택하는 데 도움이 됩니다.
틸팅 패드 베어링은 고정 베어링의 단일 연속 보어를 샤프트 주위에 배열된 개별 패드 세트로 대체합니다. 각 패드는 피벗 지점에 위치하며 회전 샤프트에서 생성되는 힘에 반응하여 약간 흔들릴 수 있습니다. 이러한 회전 동작을 통해 각 패드는 다른 패드와 독립적으로 자체 수렴 오일 웨지를 형성할 수 있습니다.
설계는 지지되는 하중의 방향에 따라 두 가지 기본 구성으로 나타납니다.
샤프트 축에 수직인 반경방향 하중을 지지합니다. 여러 개의 패드가 샤프트를 둘러싸고 있으며, 각 패드는 샤프트 위치에 실시간으로 반응하는 국부적인 유체 역학 필름을 생성합니다.
샤프트 축을 따라 축 하중을 지원합니다. 패드는 스러스트 칼라를 향하는 원형 패턴으로 배열되어 있으며, 각 패드는 하중과 속도 변화에 따라 최적의 유막 두께를 유지하도록 기울어집니다.
작동 원리는 모든 유막 베어링에 적용되는 동일한 물리적 현상인 유체역학적 윤활에 의존합니다. 샤프트가 회전하면서 오일을 샤프트와 베어링 표면 사이의 좁은 틈으로 끌어당겨 금속과 금속의 접촉 없이 샤프트를 들어올리고 중심에 두는 압력을 생성합니다.
고정 베어링에서 이 쐐기는 단일 고정 호를 따라 형성됩니다. 즉, 압력 분포는 전적으로 보어 형상에 의해 결정됩니다. 틸팅 패드 저널 베어링에서 각 패드는 로컬 필름 압력을 기준으로 샤프트 표면에 대한 자체 각도를 조정하므로 쐐기 모양은 모든 패드 위치와 모든 작동 조건에서 자체 최적화됩니다.
각 패드가 독립적으로 반응하기 때문에 틸팅 패드 베어링은 하나의 연속적인 견고한 표면이 아니라 함께 작동하는 여러 개의 작은 베어링처럼 효과적으로 작동합니다.
아래 다이어그램은 틸팅 패드 베어링이 샤프트 주위에 여러 개의 독립적인 웨지를 형성하는 방식과 비교하여 고정 베어링이 단일 연속 오일 웨지를 형성하는 방식을 보여줍니다.
고정 베어링은 다양한 범용 응용 분야에서 잘 작동하지만 로터 속도가 증가함에 따라 일반적으로 오일 소용돌이로 알려진 자려 진동 현상이 발생하기 쉽고 심각도가 더 높으면 오일 휩이 발생하기 쉽습니다. 이러한 불안정성은 고정 베어링의 유막이 회전자 운동을 감쇠시키는 대신 에너지를 공급하는 교차 결합 강성을 개발할 수 있기 때문에 발생합니다.
틸팅 패드 베어링은 이러한 교차 결합 효과를 크게 제거합니다. 각 패드는 자유롭게 회전할 수 있기 때문에 견고한 보어처럼 지속적인 접선력을 샤프트로 다시 전달할 수 없습니다. 이것이 틸팅 패드 저널 베어링이 고속 터보 기계의 기본 선택인 주된 이유입니다.
| 특징 | 고정 베어링 | 틸팅 패드 베어링 |
|---|---|---|
| 고속에서의 유막 안정성 | 특정 속도 임계값을 초과하면 오일 소용돌이가 발생하기 쉽습니다. | 독립적인 패드 반응으로 인해 본질적으로 더 안정적입니다. |
| 교차 결합 강성 | 현재 불안정성을 유발할 수 있음 | 패드가 접선 결합을 유지할 수 없기 때문에 최소화됨 |
| 기계적 복잡성 | 단순하고 움직이는 부품 수가 적음 | 더 복잡하며 피벗과 개별 패드가 필요합니다. |
| 단위 면적당 부하 용량 | 보통 | 패드 수와 디자인에 따라 유사 또는 그 이상 |
| 일반적인 적용 범위 | 범용 펌프 및 팬 | 터빈, 압축기, 고속 펌프 |
| 유지보수 및 검사 | 검사 및 교체가 더욱 간편해졌습니다. | 피벗 마모 및 패드 정렬에 주의가 필요합니다. |
회전 기계의 축 하중은 임펠러 간의 압력 차이, 헬리컬 기어 힘 또는 수직 방향 로터의 무게로 인해 발생합니다. 틸팅 패드 스러스트 베어링은 저널 베어링에 적용되는 것과 동일한 자동 정렬 원리를 사용하여 이러한 하중을 처리하지만 샤프트 축을 따른 움직임에 저항하도록 방향이 지정됩니다.
각 스러스트 패드는 기울어져 자체와 회전하는 스러스트 칼라 사이에 수렴 필름을 형성합니다. 패드는 독립적으로 조정될 수 있기 때문에 패드의 전체 링에 걸친 하중 분포는 고정된 스러스트 표면이 달성할 수 있는 것보다 균일한 경향이 있습니다. 특히 제조 공차 또는 열 성장으로 인해 칼라가 샤프트에 완벽하게 수직이 아닐 때 더욱 그렇습니다.
| 장비 유형 | 일반적인 축방향 하중 소스 |
|---|---|
| 원심 압축기 | 임펠러 단계 간 압력 차이 |
| 증기 및 가스 터빈 | 블레이드 반력 및 열팽창 |
| 수직 펌프 | 회전 어셈블리의 무게와 유압 추력 |
| 헬리컬 기어링을 갖춘 기어박스 | 기어 톱니 각도에 의해 생성된 축 성분 |
회전 장비의 진동은 로터 역학과 베어링 강성 및 감쇠 특성 간의 상호 작용으로 인해 발생하는 경우가 많습니다. 에이 틸팅 패드 저널 베어링 단일 기능이 아닌 여러 상호 연결된 메커니즘을 통해 진동을 줄입니다.
패드는 반응력을 하나의 호에 집중시키는 대신 전체 둘레에 부하 반응을 분산시키기 때문에 로터에 나타나는 전체 강성과 감쇠는 모든 방향에서 더욱 균일해집니다. 이러한 균일성은 틸팅 패드 베어링이 있는 기계에서 측정된 진동 진폭이 고정 베어링이 있는 기계에 비해 더 넓은 속도 범위에서 더 평평하게 유지되는 경향이 있는 주된 이유 중 하나입니다. 고정 베어링이 있는 기계에서는 진폭 피크가 특정 임계 속도 근처에서 급격하게 나타날 수 있습니다.
다양한 고속 압축기 트레인에서 수집된 현장 데이터에 따르면 로터 동역학 재설계 중에 고정 베어링을 틸팅 패드 베어링으로 변환하면 첫 번째 임계 속도에서 진동 진폭을 상당한 수준으로 줄일 수 있으며 원래 고정 베어링 설계에 미미하거나 실패한 값이 있는 표준 허용 기준 내에서 판독값을 잘 가져오는 경우가 많습니다.
그렇습니다. 고속 성능은 이 베어링 유형이 존재하는 주요 이유 중 하나입니다. 엔지니어가 추적하는 관련 매개변수는 샤프트 표면 속도와 베어링 직경의 곱이며, 종종 DN 값으로 표현됩니다. 고정 베어링은 와류 임계 속도가 베어링 형상 및 간격의 직접적인 함수이기 때문에 더 낮은 DN 값에서 안정성 한계에 도달하는 경향이 있습니다.
틸팅 패드 베어링은 소용돌이를 유발하는 교차 결합 강성 항이 시스템에서 크게 제거되기 때문에 이 임계값을 훨씬 더 높게 만듭니다. 이것이 바로 틸팅 패드 저널 베어링이 증기 터빈, 가스 터빈 발전기 세트, 고속 원심 압축기 및 고정 베어링이 안정적으로 유지되는 속도 범위 이상으로 작동하는 다단 펌프와 같은 응용 분야의 표준 장비인 이유입니다.
모든 기계에 틸팅 패드 베어링이 필요한 것은 아닙니다. 더 복잡한 설계가 항상 더 나은 선택이라고 가정하기보다는 작동 조건을 기반으로 선택해야 합니다.
작동 속도는 안정성 임계값보다 훨씬 낮게 유지되고, 부하 방향은 일정하며, 애플리케이션은 더 적은 수의 정밀 부품으로 더 간단한 유지 관리를 허용합니다.
기계는 높은 상대 속도로 작동하고, 가변적이거나 가벼운 부하를 경험하거나, 이전에 작동 속도의 거의 절반에 가까운 소용돌이 주파수와 관련된 진동 불안정성을 보였습니다.
틸팅 패드 베어링이 장착된 기계에서 진동이나 열 문제가 발생하는 경우 근본 원인은 기본 베어링 설계보다는 패드 상태, 윤활 공급 또는 정렬과 관련된 경우가 많습니다.
| 증상 | 가능한 원인 |
|---|---|
| 베어링 온도 상승 | 오일 흐름이 부족하거나 윤활유 점도가 저하됨 |
| 비동기식 진동 구성 요소 | 패드 피벗 마모로 인해 자동 정렬 반응 감소 |
| 고르지 않은 패드 마모 패턴 | 샤프트 정렬 불량 또는 불균등한 하중 분배 |
| 시동 시 급격한 진동 증가 | 저속 운전시 유막이 부족함 |
베어링 금속 온도 및 진동 스펙트럼을 정기적으로 모니터링하는 것은 패드 마모가 기능적 결함으로 진행되기 전에 이를 포착하는 가장 신뢰할 수 있는 방법입니다.
틸팅 패드 베어링은 회전 장비에서 반경방향 또는 축방향 하중을 지지하는 데 사용되는 자체 조정 오일막을 형성하기 위해 회전하는 여러 개의 독립 패드로 만들어진 유체 역학 베어링입니다.
각 패드는 국부 유막 압력에 따라 회전하여 샤프트 속도 및 부하 변화에 따라 최적의 수렴 웨지를 형성할 수 있으며, 이를 통해 금속 대 금속 접촉 없이 샤프트를 중앙에 유지합니다.
이는 고정 베어링에서 오일 소용돌이와 오일 휘핑을 유발하는 교차 결합 강성을 크게 제거하여 기계가 훨씬 더 빠른 속도에서 안정적으로 작동할 수 있게 해줍니다.
샤프트 주위에 하중 반응을 고르게 분산시키고 교차 결합력을 최소화함으로써 보다 균일한 강성과 감쇠를 생성하여 작동 속도 범위 전체에서 진동 반응을 평탄화합니다.
예, 이는 고속 응용 분야용으로 특별히 설계되었으며 고정 베어링이 불안정해지는 터빈, 압축기 및 고속 펌프의 표준입니다.
ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO., LTD. 회사의 bret "BHS"인 상하이의 FengXian 지구에 위치한 전문 틸팅 패드 스러스트 베어링 제조업체 그리고 틸팅 패드 베어링 공장...
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