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[EHD 이론]
윤활은 아래와 같이 3단계로 나누어 설명할 수 있습니다.
정지 상태에는 중력으로 인해 베어링과 축이 완전히 접촉해 있고 두 표면 사이에 윤활유가 거의 존재하지 않는 상태입니다. 이 상태에서 발생하는 윤활을 경계 윤활(Boundary Lubrication)이라고 합니다. 경계 윤활은 정지상태에서 축이 회전하기 시작할 때 순간적으로 발생하며, 마찰계수가 가장 큰 구간입니다.
다음으로 회전이 진행되며 베어링과 축의 표면 사이로 점차 윤활유가 침투하게 되는데, 이렇게 발생하는 윤활 구간을 혼합 윤활(Mixed Lubrication)이라고 합니다. 침투된 윤활유로 인해 마찰계수가 점차 줄어드는 구간입니다.
혼합 윤활 구간을 지나면 베어링과 축 사이에 유막을 형성하여 베어링과 축의 표면이 완전히 분리된 유체 윤활(Hydrodynamic Lubrication) 단계가 됩니다. 유체 윤활 단계에서 속도가 증가함에 따라 마찰 계수가 커지는 원인은, 점성이 있는 윤활유가 회전속도가 커질수록 더 큰 저항력을 가지기 때문입니다. 하지만 실제 현상에서는 속도가 증가하며 계속해서 저항이 커지지 않고 일정 속도가 지나면 마찰계수 곡선이 완만해지며 수렴하게 되는데, 이는 회전으로 인한 열로 윤활유의 점도가 낮아지면서 발생하는 현상입니다. RecurDyn 에서 지원하는 EHD는 열로 인한 윤활유 점도의 변화는 반영하지 않기 때문에 고속회전으로 인한 발열이 심할 시에는 실제와 결과가 다를 수 있습니다.
수식과 계산과정은 아래와 같습니다.
[예제 모델]
RecurDyn의 EHD 계산 결과의 타당성을 확인하고자 예제 모델을 만들어 보았습니다.
실험결과를 포함하는 논문에 명시된 모델의 구조와 파라미터를 토대로 RecurDyn에서 구현하였습니다.
RecurDyn의 해석 결과 논문의 결과와 유사하게 나온 것을 확인 할 수 있습니다.
