Load carrying capacity(LCC) can be reduced from its design value as a result of film thickness change when a journal is misaligned and some part of bearing is unintentionally translated. In this study, the numerical solution of the incompressible Reynolds equation was obtained by using the finite difference method and mass conservation algorithm (JFO boundary condition) with periodic pressure distribution in circumferential direction to analyze the change of LCC due to journal misalignment and step change of film thickness in axial direction for a journal bearing of vertical pumps. Smallest LCC in each eccentricity ratio is obtained as two angular positions are changed – an angular position where misalignment occurs, and another angular position where the axial step takes place while the degree of misalignment is fixed at 90%. Compared with the reaction force of plain journal bearing, the LCC reduced as much as 26.7% due to geometric effects of journal bearing at the eccentricity ratio of 0.9, while the step height is no higher than 0.1 times of bearing clearance.

In the power steering systems used for automobiles, because of its small size and low noise, a balanced type hydraulic vane pump is mainly used as a power source. Therefore it is requested to research on the lubrication characteristics of a oil hydraulic vane pump which is the key part to improve its performance. The performance of a oil hydraulic vane pump is influenced by the lubrication characteristics of the critical sliding components. Thus, lubrication characteristics between the shaft and the journal bearing have to be researched for the design and the performance improvement of a oil hydraulic vane pump. Therefore, in this paper, it is theoretically investigated that the lubrication characteristics between the shaft and the journal bearing of a balanced type oil hydraulic vane pump for power steering systems. The results demonstrate that lubrication characteristics are significantly influenced by the clearance between the shaft and the journal bearing.

저널과의 마찰과 마멸을 줄이기 위하여 저널베어링이 사용된다. 저널베어링은 유체 윤활 상대에서 사용되나, 압력이 지나치게 높거나 회전 속도가 작아지면 탄성 유체 윤활 상태의 유막이 파괴되어 접촉부의 돌기가 접촉되는 경계 윤활 상태가 된다. 따라서 혼합 윤활 상태가 되면 저널베어링의 마멸량이 증가하게 된다 본 논문은 마멸율을 최소화함으로 저널베어링의 수명을 연장하는 최적설계를 수행하였다 목적 함수로 혼합 윤활 영역에서 적용되는 마멸을 함수를 사용하였고, 저널베어링 설계에서 고려할 성능 인자들인 마찰 손실, 안정 한계 속도, 유막 파라미터 등을 제약 함수로 사용하였다. 저널베어링 형상을 나타내는 베어링 반경, 축 반경, 베어링 폭 등에서 본 연구는 베어링 반경을 설계 변수로 하였다. 정식화한 설계인자를 이용하여 저널베어링의 최적 설계를 순차 이차 계획법인 PLBA알고리즘을 사용하여 수행하였다.

형상 최적설계에서 절점의 재배치 및 형상 민감도 계산은 많은 노력이 필요하다. 본 연구에서는 구조물의 형상을 Bezier 곡선을 이용하여 표현하고, 민감도 계산을 위하여 개선된 직접미분법을 이용한다. 그리고, 절점의 재배치에는 변위장을 수정한 속도장을 이용한다. 또한, 본 연구에서는 자중을 고려한 외팔보와 3차원 저널베어링을 수치예제로 선택하여 본 연구의 기법들을 적용한 형상 최적설계를 해석한다.