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- 저자 : 차순용(Soonyong Cha) (검색결과 1 건)
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유한요소해석을 이용한 14 톤급 사축식 주행모터의 구조해석
김명곤(Myouggon Kim),원종근(Jonggeun Won),차순용(Soonyong Cha),황상목(Sangmok Hwang),이홍규(Hongkyu Lee),이재진(Jaejin Lee),윤종일(Jongil Yoon) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4
유압모터는 작동유의 흐름에 의한 유체에너지를 기계적 회전에너지로 변환하는 기능을 담당하는 부품으로서, 구조는 유압펌프와 비슷하지만 기능이 다르다. 액시얼 타입의 피스톤 모터는 피스톤이 사판을 따라 회전운동을 하는 사판식과 실린더 블록과 구동축이 일정 각도로 기울어져 있는 사축식으로 나뉘어진다. 특별히 소형화 및 고속화에 강점이 있는 사축식 유압모터는 휠 굴착기의 주행에 일반적으로 사용된다. 본 연구에서는 구조해석을 통해서 14 톤급 휠 굴착기에 적용되는 사축식 주행모터에 대한 구조적 안정성을 평가하였다. 사축식 주행모터는 회전에너지를 발생하는 로터리파트, 레귤레이터 및 카운터밸런스밸브로 구성되어 있다. 특별히, 토크 및 고압의 에너지가 많이 인가되는 샤프트와 피스톤을 포함하는 로터리 파트의 구조적 안정성 확보가 필수적이며, 본 연구에서는 로터리 파트의 주요 부품(샤프트, 피스톤, 밸브플레이트, 실린더 블록)에 대해서 유한요소 기법을 활용하여 강도해석을 수행하였다. 해석모델의 격자는 대부분 사면체요소를 사용하여 약 7.5 만 ~ 20 만개 수준으로 생성하였으며, 응력이 집중되는 영역에 격자를 조밀하게 생성하였다. 해석의 부하는 동작 악조건인 최대 압력 370bar 조건을 인가하여 해석을 수행하였다. 샤프트의 경우 응력이 출력 축과 연결된 부분에서 집중하여 발생하였으며, 항복강도 대비 강도 안전율이 2.38 수준으로 확인되었다. 피스톤의 경우 피스톤 슈와 연결되면서 피스톤 목 부분에 응력이 집중되었으며, 강도 안전율은 2.37 수준이었다. 실린더블록의 경우 고압부 영역 중에 곡률이 작은 영역에서 집중적으로 발생하였으며, 2.47 수준의 안전율을 확보한 것으로 확인되었다. 마지막으로 밸브플레이트의 경우 고압부 일부 영역에서 안전율이 1.85 로 다소 낮은 것을 확인할 수 있었으며, 응력 집중부의 곡률반경을 수정(0.2mm → 0.3mm)하여 응력 집중현상을 해소하여 2.02 수준의 안전율을 확보할 수 있었다. 대부분의 부품에서 강도안전율이 2.0 이상을 확보하여 구조적으로 안전하다고 판단하였다. 본 연구를 통해 14 톤급 굴착기에 적용되는 사축식 주행모터에 대한 구조적 안정성을 검토하였으며, 해석을 통해 평가한 결과의 타당성을 검증하기 위해서 실험을 통해 비교평가를 수행할 계획이다. Bent-axis hydraulic motor is critical component for driving of the wheel type excavator. It is the variable type hydro-motor for volume displacement rate of 28~107cc/rev that offers varying speed and torque by changing its displacement setting. The structural stability of the rotary parts for 14 ton traveling motor was investigated in the point of stress analysis based on the finite element method. The numerical analysis was executed for the maximum pressure conditions. Assessment of structural stability was considered by safety factor of stress.
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