실측값에 근거한 마찰계수의 추정

전세진(Jeon Se Jin),박종칠(Park Jong Chil),박인교(Park In Kyo),심별(Shim Byul) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 A Vol.29 No.5A

PSC 구조물에 시용되는 긴장재의 마찰계수는 긴장작업시 긴장력 관리를 위한 기본적인 정보가 된다. 그러나, 마찰계수는 국내외 설계기준별로 큰 차이가 있어 실무자들에게 혼란을 주어 왔다. 이 연구에서는 먼저 국내외의 관련 설계기준을 비교 분석하여 현재 통용되고 있는 마찰계수의 범위를 파악해 보았다. 그리고 긴장시의 신장량과 긴장력과 같은 실측값과 마찰계수에 대한 이론식을 조합하여 파상 및 곡률 마찰계수값을 역으로 유추할 수 있는 절차를 제안하였다. 예제로서 ILM, FCM 및 MSS 공법으로 시공된 국내 PSC 교량들을 대상으로 다양한 형상을 가진 텐던들에 제안된 절차를 적용하였다. 이를 통해 계산된 마찰계수값들을 설계기준이나 긴장시 가정되었던 값들과 비교하였으며, 이를 바탕으로 합리적인 마찰계수값의 범위에 대해 논하였다. 이 때 몇몇 교량에서는 lift-off 시험으로 고정단 긴장력을 추가적으로 측정하여 결과를 검증하는데 참조하였다. 파상 마찰계수의 경우 AASHTO 기준만큼 작은 값은 아니지만 국내 기준의 하한값에서 중간값 정도에 분포했다. 한편, 곡률 마찰계수는 국내 기준의 상한값에 가깝거나 이를 다소 상회하는 것으로 나타났다. Friction coefficients of the prestressing tendon are the basic information required to control the prestressing force introduced to PSC structure during jacking. However, the friction coefficients show considerable differences depending on the specifications, causing much confusion to designers. In this study, the ranges of the friction coefficients presented in domestic and foreign specifications are compared together to clarify the differences. Then, a procedure is proposed that can be used to estimate the wobble and curvature friction coefficients from field data such as elongation and prestressing force and from theory related to the friction. The procedure is applied to various tendon profiles of several PSC bridges constructed by ILM, FCM and MSS. The resulting values are compared with those presented in some specifications and assumed in jacking and a reasonable range of the friction coefficient is discussed. Lift-off tests are also performed in some bridges to further verify the results. The resulting wobble friction coefficients are not as small as those presented in AASHTO specifications but range from the lower limit to mid point of domestic specifications, while the curvature friction coefficients approach or slightly exceed the upper limit.

변위 측정에 의한 스퍼 기어의 마찰 계수 추정과 하중 전달 해석

박찬일,주재엽,이상준 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集A Vol.44 No.11

Friction of spur gears is the important factor to relate to the efficiency and the thermal generation. This work focuses on obtaining the friction coefficient at low speed. To do so, this study built the experimental apparatus and estimated the friction coefficient by the displacement measurement. The displacement was measured in both directions along the line of action and off the line of action by a noncontact eddy-current displacement sensor. The average friction coefficient of 0.7 at low speed was obtained by the displacement measurement. Using the friction coefficient, the normal force, friction force, and transmission error were analyzed. Owing to the effects of friction, the normal force, friction force, and transmission error in the gear approach increased more than those in the gear recess. 스퍼 기어의 마찰은 효율 및 열 발생과 관련되어 있는 중요한 요소이다. 이 연구는 스퍼 기어계의 저속에서 마찰 계수를 얻기 위해 실험 장치를 설계, 제작하여 비접촉 변위 센서로 마찰 계수를 추정하였다. 비접촉 변위 센서는 와전류식 변위 센서를 사용하였으며, 기어를 회전시키면서 작용 선과 작용선에 수직한 변위를 측정하였다. 와전류식 변위 센서의 측정 결과를 사용하여 저속에서 스퍼 기어의 평균 마찰 계수 0.7을 얻었다. 이 마찰 계수로 수직력, 마찰력, 전달 오차의 변화를 해석하였고, 마찰의 영향으로 접근 시가 퇴거 시보다 수직력, 마찰력 및 전달 오차가 상승하였다.

연직 슬릿 유공벽의 투수 매개변수의 마찰계수 산정

김열우,서경덕,지창환 한국해안,해양공학회 2010 한국해안해양공학회 논문집 Vol.22 No.1

연직 슬릿 유공벽에서의 정합조건에는 투수 매개변수가 포함되는데, 보통 투수 매개변수는 두 가지 방법으로 계산이 가능하다. 하나는 투수 매개변수를 유공벽에서의 에너지 소산 계수와 제트의 길이로 나타내는 방법으로서, 관련된 모든 변수를 알고 있다는 점에서 장점을 가지고 있으나, 장파의 영역에서 옳지 않은 결과를 초래하는 단점이 있다. 다른 하나는 투수 매개변수를 마찰계수와 관성계수로 나타내는 방법으로서, 단파부터 장파까지 모든 영역에서 올바른 결과를 나타내지만, 반사계수, 투과계수 등에 대한 관측치와 계산치 사이의 최적적합에 기초하여 마찰계수를 결정해야 한다는 단점이 있다. 본 논문에서는 유공벽의 유공율 및 두께, 수심 등 기지의 변수로 마찰계수에 대한 경험식을 제시하였다. 이렇게 함으로써 최적적합 과정을 거치지 않고 마찰계수를 직접 산정할 수 있도록 한다. 경험식을 구하기 위하여 수리실험을 실시하였으며, 다른 연구자들의 결과를 함께 사용하여 경험식을 제시하였다. 제시된 공식을 이용하여 상부는 커튼월이고 하부는 연직 슬릿 유공벽으로 되어 있는 커튼월-파일 방파제의 반사계수 및 투과계수를 계산하였다. 실험치와 계산치가 잘 일치함을 보임으로써 제시한 경험식의 적합성을 검증하였다. The matching condition at a perforated wall with vertical slits involves the permeability parameter, which can be calculated by two different methods. One expresses the permeability parameter in terms of energy dissipation coefficient and jet length at the perforated wall, being advantageous in that all the related variables are known, but it gives wrong result in the limit of long waves. The other expresses the permeability parameter in terms of friction coefficient and inertia coefficient, giving correct result from short to long waves, but the friction coefficient should be determined on the basis of a best fit between measured and predicted values of such hydrodynamic coefficients as reflection and transmission coefficients. In the present study, an empirical formula for the friction coefficient is proposed in terms of known variables, i.e., the porosity and thickness of the perforated wall and the water depth. This enables direct estimation of the friction coefficient without invoking a best fit procedure. To obtain the empirical formula, hydraulic experiments are carried out, the results of which are used along with other researchers’ results. The proposed formula is used to predict the reflection and transmission coefficients of a curtain-wall-pile breakwater, the upper part of which is a curtain wall and the lower part consisting of a perforated wall with vertical slits. The concurrence between the experimental data and calculated results is good, verifying the appropriateness of the proposed formula.

고무 퇴적물에 의한 공항 활주로 표면 마찰계수 변화

천성한,임진선,박주영,정진훈 한국도로학회 2010 한국도로학회논문집 Vol.12 No.3

In this paper, overseas criteria and research results were reviewed to develop a rational criterion proper to domestic airport runways on measurement of friction coefficient and removal of rubber deposit. The friction coefficients of the runways of the Incheon International Airport were measured by the ASFT(Airport Surface Friction Tester) from August 2007 to July 2009 and the data at intensively landed points were analyzed. Variation of the friction coefficient due to accumulation and removal of tire rubber was analyzed and seasonal influence on the variation were investigated by pavement types. The friction coefficient steadily decreased over a long term despite periodical removal of the rubber deposits. The variation of the friction coefficient in summer was larger than other seasons and asphalt pavement was more sensitive to the seasonal influence than concrete pavement. The friction coefficient of the asphalt pavement with macro texture was even larger than that of early age concrete pavement with micro texture. The variation of the friction coefficient of the asphalt pavement due to the deposit and removal of the tire rubber was also larger than that of the concrete pavement. 본 논문에서는 국내 공항 활주로에 적합한 마찰계수 측정 및 고무 퇴적물 제거에 대한 합리적 기준 개발을 위해 관련 해외 기준 및연구결과에 관한 문헌을 조사하였다. 그리고 2007년 8월부터 2009년 7월까지ASFT(Airport Surface Friction Tester)장비를 이용하여 인천국제공항 활주로의 마찰계수를 측정하고 항공기 집중 착륙 지점에 대한 분석을 실시하였다. 타이어 고무의 퇴적 및 제거에 따른 마찰계수의 변화를 분석하였고 이에 미치는 계절적 영향을 포장 형식별로 조사하였다. 고무 퇴적물 제거 작업을 주기적으로 수행해도 활주로 표면의 마찰계수는 장기적으로 시간에 따라 점차 감소되는 것으로 확인되었다. 여름철 마찰계수의 변화가 다른 계절에비해 컸으며 아스팔트 포장이 콘크리트 포장보다 계절적 영향에 민감했다. 매크로한 표면조직을 갖는 아스팔트 포장의 마찰계수가 마이크로한 표면조직을 갖는 재령 초기 콘크리트 포장의 마찰계수보다 큰 것으로 나타났다. 타이어 고무의 퇴적 및 제거에 따른 마찰계수의 변화도 아스팔트 포장에서 더 큰 것으로 확인되었다.

도시철도차량 제동시스템 설계를 위한 제동마찰재의 특성 분석

최돈범,김민수 한국도시철도학회 2019 한국도시철도학회논문집 Vol.7 No.3

In this study, the friction characteristics of the brake shoe and the brake pad of the pneumatic brake system applied to the urban railway electric multiple unit were analyzed using the dynamo test results. The friction coefficient, instability, temperature rise, etc. were analyzed according to pressure, braking speed, and friction coefficient was estimated. The brake block showed a higher coefficient of friction than the brake pad and increased friction coefficient as the braking speed was lower. Longitudinal braking dynamics analysis of train braking was performed using the estimated friction coefficients, vehicle specifications, and brake pressures from actual vehicle tests. The results of the analysis of friction coefficient characteristics are expected not only to be applied to the standardization of friction materials of domestic electric vehicles but also to be used as basic data for brake design. 본 연구에서는 다이나모시험 결과를 이용하여 도시철도 전동차에 적용되는 공기 제동장치의 제동슈와 제동패드의 마찰 특성을 분석하였다. 압부력, 제동속도에 따른 마찰계수, 온도 상승 등을 분석하였고 제동속도에 따른 마찰계수를 추정하였다. 제동슈은 제동패드에 비해 마찰계수의 변동성이 크고 제동속도가 낮을수록 마찰계수가 증가하는 특성을 나타내었다. 추정한 마찰계수, 차량제원, 실차시험을 통한 제동압력을 이용하여 전동차 제동시의 열차 길이방향 제동 시뮬레이션을 수행하였다. 마찰계수 특성의 분석 결과는 국내 전동차의 마찰재의 표준화에 적용될 수 있을 뿐 아니라 제동설계의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

도시철도차량 비석면 유기제동패드의 주요 성분에 따른 마찰계수 특성 분석

최돈범,허웅,김민수,정종덕 한국도시철도학회 2020 한국도시철도학회논문집 Vol.8 No.4

This paper presents the results of an analysis of the correlation between the components of braking pads applied to urban railway vehicles and the coefficient of friction. For the five brake pads composed of various components, tests were performed by the dynamometer configured the same as the actual railway vehicle and analyzed the effect on the coefficient of friction for each major component of the friction material. Regardless of the component proportions of the friction material, the lower the initial braking speed, the wider the spread of the friction coefficient. Components such as iron powder tended to increase the coefficient of friction at least, depending on their content, and the more ingredients such as carbon, the lower the coefficient of friction. The results of this study are thought to be able to improve the characteristics of friction materials applied to railway vehicles to help safe operation and reduce the cost of repeated testing and the time it takes months to years for railway parts manufacturers to be tested according to the mix ratio and test. 본 논문은 도시철도차량에 적용되는 비석면 유기 제동패드의 성분과 마찰계수에 관한 상관관계를 시험을 통하여 분석한 결과를 나타낸 것이다. 다양한 배합비율을 갖는 5가지 제동패드에 대하여 실제 주행하는 철도차량과 동일하게 구성한 다이나모 시험기를 통하여 반복시험을 하였고 마찰재의 주요 성분별로 마찰계수에 미치는 영향을 분석하였다. 마찰재의 성분비율에 관계없이 제동속도가 낮을수록 마찰계수의 산포가 넓어지는 경향을 보였다. 특정 철과 같은 성분은 함유량에 따라 너무 많거나 적어도 마찰계수를 높이는 경향을 보였으며 탄소와 같은 성분은 많을수록 마찰계수를 낮추는 효과를 보였다. 본 연구의 결과는 철도차량에 적용되는 마찰재의 특성을 개선하여 안전운행에 도움을 주고 철도 부품 제작사에는 배합비율과 시험에 따라 시험하기 때문에 수개월에서 수년이 걸리기는 시간과 반복 시험에 따른 비용을 절감시킬 수 있을 것으로 판단된다.

〈학술논문〉Micro textured 표면마찰측정을 위한 저속 마찰시험기의 제작

김범근(Beomkeun Kim),김홍철(Hongchul Kim),김용수(Yongsu Kim),이지행(Gi-Haeng Lee) 대한기계학회 2008 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2008 No.5

The friction is generated among machine parts. As the friction reduces the efficiency of machine parts, many engineers are trying to reduce the friction among machine parts. The technology of surface texture is often used to reduce the friction loss where occurs contacting surfaces. These researchers would adapt the technology of surface texture, used laser processing, to the automobile engine to reduce the friction loss and improve the durability. In this study, friction tester was developed for measuring the friction between a piston ring and a cylinder bore. Actually, the coefficient of friction was measured about a piston ring material and a cylinder bore material by using manufactured tester. According to increase the weight, we found out that coefficient of friction was decreased.

Friction Characteristics of DLC and WC/C

Dong-Wook Kim(김동욱),Kyung-Woong Kim(김경웅) 한국트라이볼로지학회 2011 한국트라이볼로지학회지 (Tribol. Lubr.) Vol.27 No.6

본 연구에서는 수직 하중과 미그럼 속도가 DLC(a-C:H)와 WC/C (a-C:H:W)의 마찰 특성에 미치는 영향을 파악하기 위해 ball-on-disk 형태의 마찰 실험 장치를 이용하여 실험을 수행하였다. 연구 대상 고체 윤활막인 DLC와 WC/C는 AISI 52100 steel ball의 표면에 증착되었으며, 상대 마찰면의 재질은 침탄 경화된 SCM 415 Cr-Mo steel이다. 실험은 상대 습도가 20~40% 이고 온도가 16~24℃인 대기 분위기에서 다양한 미끄럼 속도 (0.1, 0.78, 1.56, 3.13, 6.25, 12.5, 25, 50, 100 ㎜/s) 및 수직하중 (2.4, 4.8, 9.6 N) 조건에 대해 수행되었다. 실험 결과로 각각의 실험 조건에서의 DLC와 WC/C의 운동 마찰 계수를 얻었다. 실험 결과 DLC 와 WC/C의 운동 마찰 계수는 미끄럼 속도가 증가할수록 대체로 증가하였으며, 수직 하중에 관계없이 거의 일정한 갑을 보였다. 그리고 동일한 실험조건에서 DLC의 마찰 계수가 WC/C의 마찰 계수애 비해 대체로 낮은 값을 보였다. In this study, friction tests were performed in order to investigate the effect of sliding velocity and normal load on the friction characteristics of DLC (a-C:H) and WC/C (a-C:H:W) using a ball-on-disk type friction tester. DLC and WC/C were deposited on AlSI 52100 steel balls. Friction tests against carburized SCM 415 Cr-Mo steel disks were carried out under various sliding velocity (0.1, 0.78, 1.56, 3.13, 6.25, 12.5, 25, 50 and 100 ㎜/s) and normal load (2.4, 4.8 and 9.6 N) conditions while the relative humidity was 20~40 % R.H. and air temperature was 16~24 ℃. As results, kinetic friction coefficients of DLC and WC/C were obtained under each test condition. The results show that the kinetic friction coefficients of DLC and WC/C generally increase with the increase in sliding velocity. And, under the same sliding velocity condition, the kinetic friction coefficients are almost constant regardless of normal load. In addition, the kinetic friction coefficients of DLC are lower than those of WC/C under the same test conditions.

스마트 댐퍼구현을 위한 자력마찰 댐퍼 성능실험

최은수,최규찬 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.5

This study suggests a method to embody a smart damper using magnetic friction and rubber springs. In this study, energy dissipationcapacity of permanent magnets with and without contacting on a magnetic substance. Non-contacting method uses reaction from magneticinduction, and contacting method uses friction; the contacting method is superior to dissipate energy. After manufacturing a magnetic-frictional damper, this study conducts dynamic loading tests and investigates the characteristics of the damper. The magneticfrictionaldamper shows the same frictional behavior with other types of friction and frictional coefficient of the damper does not varyso much with increasing loading frequency. A precompressive rubber spring shows rigid-elastic behavior and presents a flag-shapedbehavior combining with magnetic friction, which can a smart damper. 이 연구에서는 스마트 댐퍼 구현을 위한 자력마찰과 고무 스프링의 조합을 이용하는 기법에 대해서 제안을 했다. 자석의 에너지소산능력을 비접촉과 접촉에 의한 기법을 비교하였다. 비접촉은 자기유도반발이고 접촉은 마찰력을 이용하는 방식으로, 접촉식이 에너지소산에서 월등히 우수한 것으로 나타났다. 자력마찰 댐퍼를 제작하여 동적 실험을 수행하여 자력마찰의 특성을 파악하였다. 자력에 의한 마찰은 일반마찰과 동일한 거동을 보였으며, 진동수가 증가에 따라 마찰계수가 거의 변하지 않는 것으로 파악되어 주파수 민감도가없는 것으로 나타났다. 선압축 고무스프링은 강체-선형거동을 보이는데, 이와 자력마찰을 합성하면 깃발모양 거동의 스마트 댐퍼 개념을 제시하였다.

여러 마찰온도에서 유기계마찰재 제동 시 전이막 형성 및 이로 인한 마찰계수의 영향

정진오(Jinoh Chung),고상렬(Sangryul Go),최종근(Jonggeun Choi),최희범(Heebum Choi),김향래(Hyangrae Kim) 한국자동차공학회 2018 한국 자동차공학회논문집 Vol.26 No.1

To study transfer film formation and its effect on the friction coefficients in the NAO friction material, friction tests, composed of 100 consecutive braking under constant temperature, were conducted at temperatures of 300˚C, 400 ˚C, 500 ˚C, and 600 ˚C, respectively. Counterpart disks used in the friction tests were collected to examinetransfer film formation. Friction test results showed that the friction coefficient did not change much with repeated braking under 500 ˚C, but the friction coefficient decreased with repeated braking at 600 ˚C. The transfer film was hardly detected under 400 ˚C, but it was well developed at high temperature of 600 ˚C. The hardness analysis of the transfer film showed that the transfer film was softer than the counterpart disk material, and its effect was considered to reduce friction coefficients. The decrease in friction coefficients with consecutive braking under 600 ˚C was attributed to the development of the transfer film with repeated braking.