순수 유압식 브레이커 순수 유압식 브레이커 순수 유압식 브레이커 순수 유압식 브레이커 개발 및 시험평가 기술지원 개발 및 시험평가 기술지원 개발 및 시험평가 기술지원 개발 및 시험평가 기술지원 2007. 08. 2007. 08. 2007. 08. 2007. 08. 한국기계연구원 한국기계연구원 한국기계연구원 한국기계연구원 지성중공업 주 지성중공업 주 지성중공업 주 지성중공업 주 ( ) ( ) ( ) ( ) 산업자원부 산업자원부 산업자원부 산업자원부
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ITFIND - 순수 유압식 브레이커 개발 및 시험평가 기술지원 · 2012-01-06 · -3-기술지원성과요약서 과제고유번호 연구기간 2005.08.01~2006.07.31
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순수 유압식 브레이커순수 유압식 브레이커순수 유압식 브레이커순수 유압식 브레이커
개발 및 시험평가 기술지원개발 및 시험평가 기술지원개발 및 시험평가 기술지원개발 및 시험평가 기술지원
2007. 08.2007. 08.2007. 08.2007. 08.
한국기계연구원한국기계연구원한국기계연구원한국기계연구원
지성중공업 주지성중공업 주지성중공업 주지성중공업 주( )( )( )( )
산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부
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제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문
산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하
제어밸브와 밸브 슬리브가 이루는 공간을 각각의 검사체적 으로 정(control volume)
의할 수 있다 은 순수 유압식 브레이커의 검사체적을 보여주고 있다 이러. Fig.3.1 .
한 검사체적을 기준으로 방정식을 수립하여 순수 유압식 브레이커의 수학적 모델링
을 할 수 있다 본 연구에서 사용된 방정식을 살펴보면 피스톤과 치즐 방향 제어. , ,
밸브에 가해지는 압력과 마찰력 중력 등을 고려한 운동방정식 각 검사체적에서의, ,
연속방정식 가공공차에 의한 검사체적사이의 누설유량방정식 피스톤 및 밸브의, , ,
이동에 따른 개구면적 에서의 유량방정식 공급라인 및 검사체적 연결(open area) ,
관로의 동특성을 고려한 라인방정식 가스실 및 어큐뮬레이터 내 기체의 압력과 체,
적 관계식이 있다.
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Fig.3.1 Schematic diagram of a hydraulic breaker systemFig.3.1 Schematic diagram of a hydraulic breaker systemFig.3.1 Schematic diagram of a hydraulic breaker systemFig.3.1 Schematic diagram of a hydraulic breaker system
피스톤 치즐 및 밸브의 운동방정식피스톤 치즐 및 밸브의 운동방정식피스톤 치즐 및 밸브의 운동방정식피스톤 치즐 및 밸브의 운동방정식(1) ,(1) ,(1) ,(1) ,
는 피스톤과 치즐의 자유 물체도 를 나타내고 있으며Fig.3.2 (free body diagram) ,
피스톤과 치즐의 운동방정식은 다음과 같다.
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(3.3)
여기서 p1과 p5는 검사체적 과 검사체적 의 압력이고1 5 , pg은 백 헤드 가스실의 압
력이다. Fcp와 Fdp는 실린더의 벽면과 피스톤의 벽면에서 나타나는 쿨롱 마찰력
과 점성마찰력을 나타내며(Coulomb friction) , Mp와 는 피스톤의 질량과 중력 가g
Fig.3.2 Free body diagram of the piston & chiselFig.3.2 Free body diagram of the piston & chiselFig.3.2 Free body diagram of the piston & chiselFig.3.2 Free body diagram of the piston & chisel
은 방향제어밸브의 자유 물체도 를 나타내고 있으며 밸Fig.3.3 (free body diagram) ,
브의 운동방정식은 다음과 같다.
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여기서, p7와 pi은 검사체적 과 검사체적 의 압력이고7 i , Fcv, Fdv는 방향제어밸브의
벽면과 슬리브의 벽면에서 나타나는 쿨롱마찰력과 점성마찰력이며, Mv와 는 밸브g
의 무게와 중력 가속도 이다.
Fig.3.3 Free body diagram of the directional control valveFig.3.3 Free body diagram of the directional control valveFig.3.3 Free body diagram of the directional control valveFig.3.3 Free body diagram of the directional control valve
Av1, Av2와 Av3은 검사체적 에 해당하는 밸브의 수압면적이며i Av4는 검사체적 에7
해당하는 밸브의 수압 면적을 나타낸다.
마찰력의 모델링마찰력의 모델링마찰력의 모델링마찰력의 모델링(2)(2)(2)(2)
일반적으로 마찰력은 점성 마찰력 정적 마찰력 쿨롱 마찰력의 세 개의 부문으로, ,
나뉜다.[3,4]
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점성 마찰력은 속도에 비례하여 운동을 저지하는 마찰력으로서 다음과 같이 표현된
다.
여기서 는 점성 마찰계수 이다 각각 피스톤과 실린, B (viscous friction coefficient) .
더 사이의 간극과 방향제어밸브와 슬리브 사이의 간극과 접촉 길이 등을 고려하면,
점성 마찰력은 다음과 같이 나타낼 수도 있다.
여기서 는 점성 계수 이고, µ (viscosity coefficient) , h i, d i는 피스톤과 실린더 밸브,
Fig.3.4 Frictional force versus velocityFig.3.4 Frictional force versus velocityFig.3.4 Frictional force versus velocityFig.3.4 Frictional force versus velocity
본 과제에서는 쿨롱 마찰력은 피스톤과 밸브 상승력의 사이에서 측정치과5~15%
비교하여 적합한 수치를 산정하였고 정적마찰력은 쿨롱 마찰력의 배로 설정하였1.3
다.
각 검사체적의 방적식각 검사체적의 방적식각 검사체적의 방적식각 검사체적의 방적식(3)(3)(3)(3)
는 피스톤과 실린더에 의하여 생성되는 검사체적을 나타내고 있다 각각의Fig.3.5 .
검사체적에 대한 압력과 각 체적으로 흐르는 유량 등은 연속방정식과 유량방정식,
누설유량방정식 라인방정식으로 구할 수 있다, .
피스톤과 실린더가 이루는 검사체적을 와 같은 방법으로 각각의 경계를 나Fig.3.5
타내었지만 피스톤의 위치에 따라서 각각의 검사체적 사이에 개구면적이 형성되어,
유량이 형성되기도 하고 개구면적이 닫혀서 유량이 흐르지 않기도 한다 또한 누, . ,
설 유량은 피스톤의 위치에 따라서 누설관로의 길이가 달라지는 경우도 있고 일정
하게 유지되는 경우도 있다.
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따라서 모델링을 하는데 있어서 피스톤의 변의(x p 에 따른 언더랩 변화) (underlab)
로 각각의 개구면적 및 누설관로의 길이를 계산하게 된다 각 검사체적 사이가 라.
인으로 연결되어 있는 경우 수학적 모델은 관로가 짧은 경우 단순저항으로 관로가,
긴 경우에는 라인방정식 모델로 나타내었다.
피스톤 부분의 검사체적별로 방정식을 살펴보면 다음과 같다.
Fig.3.5 Control volumes involving the movement of the pistonFig.3.5 Control volumes involving the movement of the pistonFig.3.5 Control volumes involving the movement of the pistonFig.3.5 Control volumes involving the movement of the piston
검사체적- 1
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검사체적- 2
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검사체적- 3
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검사체적- 4
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검사체적- 5
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검사체적- 8
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은 방향제어밸브와 슬리브에 의해서 생성되는 검사체적을 보여주고 있다Fig.3.6 .
밸브의 검사체적 역시 밸브의 위치에 따른 언더랩 변화로 각각의 개구(underlab)
면적 및 누설관로의 길이를 계산하게 된다 각 검사체적 사이가 라인으로 연결되어.
있는 경우 수학적 모델은 관로가 짧은 경우 단순저항으로 관로가 긴 경우에는 라,
인 방정식 모델로 나타내었다.
밸브 부분의 검사체적별로 방정식을 살펴보면 다음과 같다.
Fig.3.6 Control volumes involving the movement of the directional controlFig.3.6 Control volumes involving the movement of the directional controlFig.3.6 Control volumes involving the movement of the directional controlFig.3.6 Control volumes involving the movement of the directional control
valvevalvevalvevalve
검사체적- 6
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검사체적- 7
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는 검사체적 및 검사체적 검사체적 의 구조를 보여주고 있다 이Fig.3.7~9 c o, l .
검사체적들은 일반적으로 피스톤과 밸브의 검사체적을 라인으로 연결해 주고 있는
역할을 하고 있다 따라서 수학적 모델은 관로가 짧은 경우 단순저항으로 관로가. , ,
긴 경우에는 라인방정식 모델로 나타내었다.
Fig.3.7 Schematic diagram of the control valve cFig.3.7 Schematic diagram of the control valve cFig.3.7 Schematic diagram of the control valve cFig.3.7 Schematic diagram of the control valve c
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Fig.3.8 Schematic diagram of the control valve IFig.3.8 Schematic diagram of the control valve IFig.3.8 Schematic diagram of the control valve IFig.3.8 Schematic diagram of the control valve I
Fig.3.9 Schematic diagram of the control valve oFig.3.9 Schematic diagram of the control valve oFig.3.9 Schematic diagram of the control valve oFig.3.9 Schematic diagram of the control valve o
검사체적별로 방정식을 살펴보면 다음과 같다.
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검사체적- c
검사체적- l
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검사체적- o
백 헤드 가스실 의 모델링백 헤드 가스실 의 모델링백 헤드 가스실 의 모델링백 헤드 가스실 의 모델링(4) (Gas chamber)(4) (Gas chamber)(4) (Gas chamber)(4) (Gas chamber)
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가스실 내의 압력과 체적간의 관계를 피스톤의 상승 하강 행정에 따라 단열적으로,
압축 팽창된다고 가정하면 다음과 같이 나타낼 수 있다, .[1,4]
여기서, pgi 와 Vgi는 미소변위 운동하기 전의 압력과 체적을 나타내며, pg와 Vg는
피스톤의 미소변위 운동한 후에 압력과 체적을 나타내는 것이다 는 비열 비. K
이며 위의 경우와 같은 단열 변화인 경우에는 비열비를 로(specific heat ratio) , 1.4
서 정의한다.
가스실의 압력은 유압에 비해 작은 편이지만 수압면적이 월등히 크므로 타격 행정
시 많은 힘을 가하게 된다 이것은 유압식 브레이커의 타격수와 타격에너지에 많은.
영향을 주므로 여기에 관한 고찰이 이루어져야 한다.
공급라인 및 어큐뮬레이터의 모델링공급라인 및 어큐뮬레이터의 모델링공급라인 및 어큐뮬레이터의 모델링공급라인 및 어큐뮬레이터의 모델링(5)(5)(5)(5)
은 순수 유압식 브레이커 입력측 검사체적Fig.3.10 V i와 여기에 연결된 공급라인
및 어큐뮬레이터의 개념도를 보여주고 있다 공급라인은 굴삭기의 로부터 순수. MCV
유압식 브레이커의 입력 검사체적까지의 관로를 나타내고 있다.
순수 유압식 브레이커에서는 매 타격마다 공급유량이 변화가 크며 이에 따라 공급
압력의 맥동현상이 심하게 발생한다 이런 라인의 동특성을 반영하기 위하여 전체.
라인을 하나의 저항 인덕턴스 커피스턴스 로 각각 구성된 단순라인으로 가(R), (I), (C)
정하고 이를 과 같은 모델로 나타낼 수 있다Fig.3.11 - .π[4,5,6]
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Fig.3.10 Conceptual model of the supply line and the accumulator connectedFig.3.10 Conceptual model of the supply line and the accumulator connectedFig.3.10 Conceptual model of the supply line and the accumulator connectedFig.3.10 Conceptual model of the supply line and the accumulator connected
with the input control volumewith the input control volumewith the input control volumewith the input control volume
Fig.3.11 Structure of the -modelFig.3.11 Structure of the -modelFig.3.11 Structure of the -modelFig.3.11 Structure of the -modelππππ
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어큐뮬레이터란 유압 시스템에서 압력과 유량의 급격한 변동을 조절하여 소형 유압
펌프로서의 기능을 하는 요소이다 또한 펌프 토출 유량의 맥동현상과 충격압력을.
줄여줌으로써 펌프의 손상을 방지하여 준다.
어큐뮬레이터 내의 기체를 이상기체라 가정하고 기체의 압축 팽창과정이 단열 과, ㆍ
정이라 가정하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
여기서, pa는 어큐뮬레이터 압력을, pga는 임의의 상태의 질소가스 압력을 나타내
며, Va는 어큐뮬레이터 용량을, Vga는 임의의 상태의 질소가스 부피를 그리고, Qa,
Qi는 각각 어큐뮬레이터와 검사체적 로 유입되는 유량을 나타낸다 또한i . , Aa는 어
큐뮬레이터와 검사체적 사이의 오리피스 면적을 나타낸다i .
공급라인과 연결되어 있는 어큐뮬레이터 내 유압식 검사체적의 연속방정식과 유량
방정식은 다음과 같다.
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나 등 을 활용한 시제품의 유압회로 분석나 등 을 활용한 시제품의 유압회로 분석나 등 을 활용한 시제품의 유압회로 분석나 등 을 활용한 시제품의 유압회로 분석. AMESim CAE TOOL. AMESim CAE TOOL. AMESim CAE TOOL. AMESim CAE TOOL
순수 유압식 브레이커의 성능 해석의 로서 을 이용하여 순수 유압식 브tool AMESim
레이커의 구조 및 유압 시스템을 모델링 하였다 은 에서 시. AMESim sketch mode
뮬레이션 모델을 구성하여 빠르고 정확하게 해석할 수 있는 장점을 가지고 있다.
따라서 부품 및 시스템 설계의 초기단계 및 설계과정에서 성능검증과 성능향상을
위한 도구로 활용함으로써 설계 및 개발시간을 줄일 수 있고 실제시스템의 검토단,
계에서도 설계최적화와 성능향상을 위한 유용한 도구로 이용할 수 있다.
와 같이 순수 유압식 브레이커의 모델을 도식적으로 구성하였Fig.3.12 AMESim
다.[7,8,9]
충돌에 의해 파쇄되는 타격물은 작업 성격에 따라 타격물을 선정할 수 있도록 스프
링 댐퍼의 구조로 가정하였다 유압식 브레이커의 성능에 영향을 미칠 수 있는 인- .
자를 변화시켜가며 시뮬레이션을 수행하여 각 인자들에 대한 최적값의 범위 및 민
감도 등을 고찰하였다 인자로는 공급유량 및 램 피스톤 상실과 하실의 지름 등을.
선정하였고 이들에 대한 순수 유압식 착암기의 타격수와 타격에너지 릴리프 유량, , ,
유압 에너지 효율 등의 값들에 대해 분석하였다.
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Fig.3.12 AMESim model of a Pure hydraulic breaker systemFig.3.12 AMESim model of a Pure hydraulic breaker systemFig.3.12 AMESim model of a Pure hydraulic breaker systemFig.3.12 AMESim model of a Pure hydraulic breaker system
공급 유량에 따른 영향 분석공급 유량에 따른 영향 분석공급 유량에 따른 영향 분석공급 유량에 따른 영향 분석(1)(1)(1)(1)
에서 보는 것과 같이 공급유량이 많아짐에 따라 타격수와 타격에너지가 함Fig.3.13
께 증가하는 것을 볼 수 있다 하지만 공급 유량 이상에서부터는 릴리프. 65 l/min
밸브의 유량이 증가하고 타격 에너지의 증가율이 감소하면서 파워 효율이 떨어지는
것을 알 수 있다 이는 공급유량이 많을수록 각 챔버에서의 압력이 빨리 형성되어.
피스톤의 상하 운동이 보다 빠르게 진행되어 타격에너지가 증가되지만 릴리프 유,
량이 많아짐에 따라 유압에너지 손실이 증가되어 효율 저하를 가져온다.
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Fig.3.13 Effects of supply flow rateFig.3.13 Effects of supply flow rateFig.3.13 Effects of supply flow rateFig.3.13 Effects of supply flow rate
램 피스톤부 하실과 상실의 수압 면적의 변화에 따른 영향 분석램 피스톤부 하실과 상실의 수압 면적의 변화에 따른 영향 분석램 피스톤부 하실과 상실의 수압 면적의 변화에 따른 영향 분석램 피스톤부 하실과 상실의 수압 면적의 변화에 따른 영향 분석(2)(2)(2)(2)
에서 보는 것처럼 램 피스톤 상실의 램의 지름 을 고정시키고 램 피Fig.3.14 (68 ) ,㎜
스톤 하실의 램의 지름을 증가시키면 타격수는 하실 지름이 에서 최대값을 보69㎜
인다 램 피스톤 하실의 지름이 작을수록 램 피스톤의 상승시 하실의 압력 형성 속.
도가 늦어져 램 피스톤 상승속도를 저하시키고 램 피스톤 하강시 하실의 수압면적,
증가로 인한 램 반발력이 커져 램 피스톤 하강속도를 저하시키기 때문이다.
타격에너지는 램 피스톤 하실의 지름을 크게 할수록 증가한다 램 피스톤 하실의.
지름을 증가시키면 타격 행정시 램 피스톤에 상향 방향으로 작용하는 힘도 작아지
므로 램 피스톤이 하강속도가 증가되기 때문이다 타격에너지는 램 피스톤의 운동.
에너지와 같으므로 증가하게 된다 그러나 타격수를 고려한 타격에너지는 유압 효.
율 저하로 인해 증가율이 저하된다.
에서 보는 것처럼 램 피스톤 하실의 램의 지름을 로 고정시키고 램Fig.3.15 70 ,㎜
피스톤 상실 램의 지름을 증가시키면 타격수는 상실의 램 지름 에서 최대치를68㎜
나타내고 상실 램의 지름을 보다 작게 하면 타격수는 감소한다 상실의 램 지67 .㎜
름을 보다 증가시키면 즉 수압 면적을 너무 작게 하면 램 피스톤에서 하향 방69㎜
향으로 작용하는 힘을 작게 하여 타격에너지와 타격수가 감소한다 또한 피스톤 하.
강시 릴리프 유량이 상승하여 유압 효율저하 및 유압 시스템 과열 현상을 가속시킨
다.
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Fig.3.14 Effects of the lower diameter of ram pistonFig.3.14 Effects of the lower diameter of ram pistonFig.3.14 Effects of the lower diameter of ram pistonFig.3.14 Effects of the lower diameter of ram piston
Fig.3.15 Effects of the upper diameter of ram pistonFig.3.15 Effects of the upper diameter of ram pistonFig.3.15 Effects of the upper diameter of ram pistonFig.3.15 Effects of the upper diameter of ram piston
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다 과 같은 주요 부품의 설계파라미터에다 과 같은 주요 부품의 설계파라미터에다 과 같은 주요 부품의 설계파라미터에다 과 같은 주요 부품의 설계파라미터에. Main Valve, Ram piston, Port position. Main Valve, Ram piston, Port position. Main Valve, Ram piston, Port position. Main Valve, Ram piston, Port position
대한 시험 유효성 분석대한 시험 유효성 분석대한 시험 유효성 분석대한 시험 유효성 분석
(1) Quality Function Depolyment Level 1(1) Quality Function Depolyment Level 1(1) Quality Function Depolyment Level 1(1) Quality Function Depolyment Level 1
(Requoirement versus Failure Mode/Mechanism Matrix)
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(2) Qualitly Function Deployment Leve(2) Qualitly Function Deployment Leve(2) Qualitly Function Deployment Leve(2) Qualitly Function Deployment Leve ⅡⅡⅡⅡ
(Failure Mechanism versus Standard Tests Matrix)
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라 타격에너지 및 효율 향상을 위한 주요 부품의 설계 개선방안 도출 지원라 타격에너지 및 효율 향상을 위한 주요 부품의 설계 개선방안 도출 지원라 타격에너지 및 효율 향상을 위한 주요 부품의 설계 개선방안 도출 지원라 타격에너지 및 효율 향상을 위한 주요 부품의 설계 개선방안 도출 지원....
앞에서 수행한 순수 유압식 브레이커의 수학적 모델링 및 시뮬레이션과AMESim
해석결과를 통하여 주요 부품의 설계 개선 유로 변경 및 어큐물레이터 장착으로,
타격에너지 효율 향상을 통한 시간 의 신뢰수준을 만족하는 순수, MTBF 1,500 , 80%
유압식 브레이커를 제작하였다.
개선 전개선 전개선 전개선 전
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개선 후개선 후개선 후개선 후
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설계 개선된 순수 유압식 브레이커의 작동원리는 다음과 같다.
(1) Start Up(1) Start Up(1) Start Up(1) Start Up
작동유는 체크 밸브 를 통해 어큐물레이터 와 피스톤 아래의 검사체적 으- (A) (B) (C)
(4) FTA (Fault Tree Analysis)(4) FTA (Fault Tree Analysis)(4) FTA (Fault Tree Analysis)(4) FTA (Fault Tree Analysis)
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바 과 간의 탄성충돌을 고려한 타격에너지 특성해석바 과 간의 탄성충돌을 고려한 타격에너지 특성해석바 과 간의 탄성충돌을 고려한 타격에너지 특성해석바 과 간의 탄성충돌을 고려한 타격에너지 특성해석. Chisel Piston. Chisel Piston. Chisel Piston. Chisel Piston
순수 유압식 브레이커의 피스톤과 치즐간의 타격에너지를 예측하기 위해서는
해석을 통한 충격시의 변형량을 계산하여야 한다Impact .[10]
본 사업에서는 해석을 위하여 피스톤과 치즐의 모델링은 를Impact Pro-Engineer
활용하였고 생성과 로써 를 사용하였다 그림 에, Mesh Solver ANSYS LS-DYNA . 25
가 생성된 을 나타내었다 유한요소 모델은 해석에 적합한Mesh 3D Model . Explicit
를 적용하였고 은 선형 탄성 등방성Solid 164 , Material Model (Linear Elastic
Fig.3.17 Von Mises Equivalent Stress Analysis ResultFig.3.17 Von Mises Equivalent Stress Analysis ResultFig.3.17 Von Mises Equivalent Stress Analysis ResultFig.3.17 Von Mises Equivalent Stress Analysis Result
Fig.3.19 Time Variation of StrainFig.3.19 Time Variation of StrainFig.3.19 Time Variation of StrainFig.3.19 Time Variation of Strain
는 를 이용한 해석을 통하여 측정한 파형Fig.3.19 ANSYS LS-DYNA Impact Impact
을 나타내는데 순수 유압식 브레이커의 타격에너지 시험 결과와 유사한 형상을 가,
짐을 볼 수 있다 따라서 본 사업에서 수행한 타격에너지 예측기법이 시험 전의 설.
계 검토용 도구로써 유용함을 확인할 수 있다.
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주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원2.2.2.2.
가 전 부품 및 조립체가 전 부품 및 조립체가 전 부품 및 조립체가 전 부품 및 조립체. Modeling. Modeling. Modeling. Modeling
순수 유압식 브레이커의 모델 설계를 검증하며 시뮬레이션 파라미터 도출AMESim
을 위하여 모델링을 실시하였다 모델링의 장점은 주요부품3D . 3D , Sub-Assembly
및 조립체의 설계를 검증하며 조기에 초기 설계 오류를 점검할 수 있고 또한 단순,
한 부품의 모델링만이 아니라 각 부품간의 조립상태를 확인할 수 있으므로 부3D ,
품간 간섭 및 형상 밸런스 를 검증 할 수 있다 본 사업에서(Geometry Balance) . 3D
모델링 상용 프로그램인 를 사용하여 모델링하였다Pro- Engineer .[11]
Fig.3.20 Modeling of chiselFig.3.20 Modeling of chiselFig.3.20 Modeling of chiselFig.3.20 Modeling of chisel
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Fig.3.21 Modeling of Support ChiselFig.3.21 Modeling of Support ChiselFig.3.21 Modeling of Support ChiselFig.3.21 Modeling of Support Chisel
Fig.3.22 Modeling of Front HeadFig.3.22 Modeling of Front HeadFig.3.22 Modeling of Front HeadFig.3.22 Modeling of Front Head
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Fig.3.23 Modeling of CylinderFig.3.23 Modeling of CylinderFig.3.23 Modeling of CylinderFig.3.23 Modeling of Cylinder
Fig.3.24 Modeling of BushFig.3.24 Modeling of BushFig.3.24 Modeling of BushFig.3.24 Modeling of Bush
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Fig.3.25 Modeling of PistonFig.3.25 Modeling of PistonFig.3.25 Modeling of PistonFig.3.25 Modeling of Piston
Fig.3.26 Modeling of Sleeve ValveFig.3.26 Modeling of Sleeve ValveFig.3.26 Modeling of Sleeve ValveFig.3.26 Modeling of Sleeve Valve
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Fig.3.27 Modeling of ValveFig.3.27 Modeling of ValveFig.3.27 Modeling of ValveFig.3.27 Modeling of Valve
Fig.3.28 Modeling of Plug ValveFig.3.28 Modeling of Plug ValveFig.3.28 Modeling of Plug ValveFig.3.28 Modeling of Plug Valve
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Fig.3.29 Modeling of Though BoltFig.3.29 Modeling of Though BoltFig.3.29 Modeling of Though BoltFig.3.29 Modeling of Though Bolt
Fig.3.30 Modeling of Back HeadFig.3.30 Modeling of Back HeadFig.3.30 Modeling of Back HeadFig.3.30 Modeling of Back Head
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Fig.3.31 Modeling of Upper BushFig.3.31 Modeling of Upper BushFig.3.31 Modeling of Upper BushFig.3.31 Modeling of Upper Bush
Fig.3.32 Assembly Modeling of Direction Control ValveFig.3.32 Assembly Modeling of Direction Control ValveFig.3.32 Assembly Modeling of Direction Control ValveFig.3.32 Assembly Modeling of Direction Control Valve
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나나나나. AEM(Association of Equipment Manufacturer) TOOL Impact Energy Rating. AEM(Association of Equipment Manufacturer) TOOL Impact Energy Rating. AEM(Association of Equipment Manufacturer) TOOL Impact Energy Rating. AEM(Association of Equipment Manufacturer) TOOL Impact Energy Rating
에 의한 타격에너지 측정 평가에 의한 타격에너지 측정 평가에 의한 타격에너지 측정 평가에 의한 타격에너지 측정 평가Guide LineGuide LineGuide LineGuide Line
타격에너지 시험 평가 결과타격에너지 시험 평가 결과타격에너지 시험 평가 결과타격에너지 시험 평가 결과
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순수 유압식 브레이커 시험 장비순수 유압식 브레이커 시험 장비순수 유압식 브레이커 시험 장비순수 유압식 브레이커 시험 장비
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스트레인 게이지 장착 모습스트레인 게이지 장착 모습스트레인 게이지 장착 모습스트레인 게이지 장착 모습Fig.3.33Fig.3.33Fig.3.33Fig.3.33
정하중 시험 그래프정하중 시험 그래프정하중 시험 그래프정하중 시험 그래프Fig.3.34Fig.3.34Fig.3.34Fig.3.34
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수명시험 전 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 전 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 전 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 전 스트레인 측정 결과 그래프Fig.3.35Fig.3.35Fig.3.35Fig.3.35
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수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프Fig.3.36 25%Fig.3.36 25%Fig.3.36 25%Fig.3.36 25%
수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프Fig.3.37 50 %Fig.3.37 50 %Fig.3.37 50 %Fig.3.37 50 %
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수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프Fig.3.38 75%Fig.3.38 75%Fig.3.38 75%Fig.3.38 75%
수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프Fig.3.39 100%Fig.3.39 100%Fig.3.39 100%Fig.3.39 100%
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수명시험에 따른 타격에너지 변화 그래프수명시험에 따른 타격에너지 변화 그래프수명시험에 따른 타격에너지 변화 그래프수명시험에 따른 타격에너지 변화 그래프Fig.3.40Fig.3.40Fig.3.40Fig.3.40
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다 입출력 맥동 압력 및 유량 계측에 의한 작동 효율 산출다 입출력 맥동 압력 및 유량 계측에 의한 작동 효율 산출다 입출력 맥동 압력 및 유량 계측에 의한 작동 효율 산출다 입출력 맥동 압력 및 유량 계측에 의한 작동 효율 산출....
효율 시험 평가 결과효율 시험 평가 결과효율 시험 평가 결과효율 시험 평가 결과
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수명시험 전 효율 시험수명시험 전 효율 시험수명시험 전 효율 시험수명시험 전 효율 시험(1)(1)(1)(1)
수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험(2) 25%(2) 25%(2) 25%(2) 25%
수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험(3) 50%(3) 50%(3) 50%(3) 50%
수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험(4) 75%(4) 75%(4) 75%(4) 75%
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수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험(5) 100%(5) 100%(5) 100%(5) 100%
수명시험에 따른 효율 변화 그래프수명시험에 따른 효율 변화 그래프수명시험에 따른 효율 변화 그래프수명시험에 따른 효율 변화 그래프Fig.3.41Fig.3.41Fig.3.41Fig.3.41
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라 타격시 충격파형 검출에 의한 타격주파수 측정.
타격주파수 시험 평가 결과타격주파수 시험 평가 결과타격주파수 시험 평가 결과타격주파수 시험 평가 결과
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수명시험 전 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 전 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 전 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 전 타격주파수 측정 결과 그래프Fig.3.42Fig.3.42Fig.3.42Fig.3.42
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수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프Fig.3.43 25%Fig.3.43 25%Fig.3.43 25%Fig.3.43 25%
수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프Fig.3.44 50%Fig.3.44 50%Fig.3.44 50%Fig.3.44 50%
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수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프Fig.3.45 75%Fig.3.45 75%Fig.3.45 75%Fig.3.45 75%
수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프Fig.3.46 100%Fig.3.46 100%Fig.3.46 100%Fig.3.46 100%
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수명시험에 따른 타격주파수 변화 그래프수명시험에 따른 타격주파수 변화 그래프수명시험에 따른 타격주파수 변화 그래프수명시험에 따른 타격주파수 변화 그래프Fig.3.47Fig.3.47Fig.3.47Fig.3.47
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마 규격에 근거한 소마 규격에 근거한 소마 규격에 근거한 소마 규격에 근거한 소음음음음 측정측정측정측정. ISO. ISO. ISO. ISO
작동소유 시험 측정점의 위치 에 따름작동소유 시험 측정점의 위치 에 따름작동소유 시험 측정점의 위치 에 따름작동소유 시험 측정점의 위치 에 따름(ISO 3744:1995 )(ISO 3744:1995 )(ISO 3744:1995 )(ISO 3744:1995 )
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작동소음 시험 평가 결과작동소음 시험 평가 결과작동소음 시험 평가 결과작동소음 시험 평가 결과
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- 90 -
작동소음 시험 결과작동소음 시험 결과작동소음 시험 결과작동소음 시험 결과
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암암암암소소소소음 엔진 켜음 엔진 켜음 엔진 켜음 엔진 켜기 전 측정기 전 측정기 전 측정기 전 측정(1) ( )(1) ( )(1) ( )(1) ( )
바 시간 상당의 내구성 시험을 위한 가바 시간 상당의 내구성 시험을 위한 가바 시간 상당의 내구성 시험을 위한 가바 시간 상당의 내구성 시험을 위한 가속속속속시험 조건 산출시험 조건 산출시험 조건 산출시험 조건 산출. MTBF 1,500. MTBF 1,500. MTBF 1,500. MTBF 1,500
인증 조건(1)
보증 수명 평균 고장간 수명 시간- : (MTBF) 1500
신뢰 수준- : 80 %
시료수 개- : 2
합격 기준 무고장 합격 기준- :
수명 분포 문헌에 의하면 착암기의 수명은 지수분포 와이블 분포에서 를(2) , ( =1.4)β
따른다.
근거자료- : Nelson W. (1985). Weibull Analysis of Reliability Data with Few
or No Failures,Journal of Quality Technology, Vol. 17, No.3, pp140-146.
수명 시험 시간 산출(3)
신뢰성 평가기준에서 규정된 착암기의 평균 고장간 수명 시간을 보장(MTBF) 1,500
한다는 의미는 다음과 같다.
시간MTBF = 1500
무고장 시험시간 시료수 신뢰수준( n=2, 80 %)
인 샘플링 검사표에서 일때 이다=1.4 Weibull n=2, CL=80 % t=0.93947β
따라서 무고장 시험시간은
시간이 된다tn = 1 500×0.93947=1 409.205 .
시험시간의 단축을 위해 가혹 시험조건을 부여하고 가속수명시험을 실시하면,
상기조건에 대한 가속계수를 구해보면
실제 시험시간 시간이 된다= 1409.205 ÷ 5.564326 = 253.26 .
합격 기합격 기합격 기합격 기준준준준(4)(4)(4)(4)
발췌 시료 개를 시간까지 가속수명 시험한 후 개 모두 고장이 없고 종합 성2 253 , 2
능의 평가기준을 만족하면 신뢰 수준 에서 평균 고장간 수명 시, 80 % (MTBF) 1500
간을 보장한다.
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제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222
기술지원기술지원기술지원기술지원 추진일추진일추진일추진일정정정정1.1.1.1.
- 103 -
기술지원 성과기술지원 성과기술지원 성과기술지원 성과2.2.2.2.
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수행방수행방수행방수행방법법법법 및 기자재 활용및 기자재 활용및 기자재 활용및 기자재 활용3.3.3.3.
가 기술지원가 기술지원가 기술지원가 기술지원 추진추진추진추진체계체계체계체계....
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나 보유 기자재 활용나 보유 기자재 활용나 보유 기자재 활용나 보유 기자재 활용.... KKKKIMMIMMIMMIMM
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제 장 목표달성도 및 관련분야에의 응용제 장 목표달성도 및 관련분야에의 응용제 장 목표달성도 및 관련분야에의 응용제 장 목표달성도 및 관련분야에의 응용4444
가 순수 유압식 브레이커의 성능해석 및 시험평가를 통한 시제품 개발 기술 지원가 순수 유압식 브레이커의 성능해석 및 시험평가를 통한 시제품 개발 기술 지원가 순수 유압식 브레이커의 성능해석 및 시험평가를 통한 시제품 개발 기술 지원가 순수 유압식 브레이커의 성능해석 및 시험평가를 통한 시제품 개발 기술 지원....
타격에너지 및 효율 예측을 위한 시제품 성능분석 및 설계기술 지원(1)
시제품의 주요 성능평가를 통한 문제점 도출 및 설계개선 지원(2)
내구성 평가 및 결과 분석을 통한 시제품 수정 보완기술 지원(3)
나 시제품 개선을 통한 성능 목표사나 시제품 개선을 통한 성능 목표사나 시제품 개선을 통한 성능 목표사나 시제품 개선을 통한 성능 목표사양 달양 달양 달양 달성성성성....
타격에너지 이상(1) 1000J
타격주파수 이상(2) 10㎐
효율 이상(3) 60 %
작동소음 이하(4) 95 (A)㏈
내구성 시간(5) MTBF 1,500
평가평가평가평가항항항항목에 따른목에 따른목에 따른목에 따른 달달달달성도성도성도성도2.2.2.2.