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타원 1-타원형 인벌루트-타원 2 로브 형상의 제로터 최적 설계
곽효서(Hyo Seo Kwak),이승환(Sheng Huan Li),김철(Chul Kim) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集A Vol.39 No.12
제로터(Gerotor) 오일펌프는 구조가 간단하고 1 회전당 토출량이 많기 때문에 소형화에 유리하며, 자동차의 엔진 윤활유 공급원 및 자동 변속기의 유압원으로 널리 사용되고 있다. 최근 자동차 산업에서는 연비향상 및 소음저감이 가장 중요한 문제로 대두되는데, 내접형 기어펌프 측면에서는 제로터의 치형설계 및 포트형상 설계를 통하여 이를 대처하고 있다. 이에 본 논문에서는 유량맥동이 매우 작은 값을 가지도록 조합된(타원 1-타원형 인벌루트-타원 2) 외부로브 형상에 대하여 치형의 기구학적 조건을 만족하는 식을 유도하여 내부로브 형상을 창출하였으며, 이에 대한 첨점 및 루프가 발생하지 않는 설계인자 범위를 결정하였다. 또한 설계인자의 변화가 치형의 형상 및 성능인자(유량, 유량맥동)에 미치는 영향을 파악하여 최적의 치형을 구하고자 하였다. A gerotor can be manufactured in a miniature size because it has a high discharge per cycle and a simple structure. Gerotors are widely used for the lubrication oil of an engine and as the hydraulic source of an automatic transmission. Recently, improvements in fuel efficiency and noise reduction have come to the fore in the automobile industry, and it has been necessary for better fuel efficiency to continuously improve the flow rate and noise of internal gear pumps through the optimal design of the gerotor and port shape. In this study, gerotors were generated based on the equations derived for a lobe shape with multiple profiles (ellipse 1-elliptical involute-ellipse 2). The ranges of the design parameters were considered to prevent a cusp and loop. In addition, the optimal lobe shape was obtained by determining the influence of the lobe shape on the performances (flow rate, irregularity, etc.), according to the values of the design parameters.
석탄하역기 붐 호이스팅 실린더의 구조 안전성에 관한 연구
최용훈(Yong Hoon Choi),곽효서(Hyo Seo Kwak),김철(Chul Kim) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集A Vol.39 No.12
석탄하역기는 화력발전소의 주 원료인 석탄을 체인 버킷을 구동하여 선박으로부터 컨베이어 벨트로 하역하는 장비이다. 그러나 국내에서는 석탄하역기의 하역위치에 따라 붐 각도를 제어하는 유압시스템인 붐 호이스팅 실린더에 대한 연구가 이루어지지 않아, 전량 수입하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 두꺼운 실린더에서 접촉면압의 이론 값을 FEM 을 수행하여 얻은 결과 값과 비교하여 접촉면압해석기법의 타당성을 확립하였고, 이를 통하여 브이 실을 갖는 붐 호이스팅 실린더에서 작동유의 누설여부 판단과 접촉면압을 최대로 갖는 브이 실 형상을 설계하였다. 또한, 실린더의 스트로크에 따른 구동시뮬레이션을 수행하였고, 최대 출력 상태에서의 붐 호이스팅 실런더의 구조 안전성을 검증하였다. A coal handling machine is a type of equipment used for loading coal, the main material in a steam power plant, along a conveyer belt from a ship, and is placed after the driving chain bucket. However, studies on the boom hoisting cylinder, which is a hydraulic system used to control the angle of the boom based on loading location, indicate that domestic models are insufficient, and are thereby often substituted with a foreign product. In this study, a technique for analyzing the contact pressure in a thick-walled cylinder was established by comparing the contact pressure, which is calculated theoretically based on the results obtained from FEM simulation, and by checking whether the working oil is leaking from the boom hoisting cylinder using a v-seal. In addition, the driving motion was simulated according to the strokes of the cylinder, and the structural stability was verified under the maximum output conditions.
최대 내용적을 갖는 수소압력용기의 형상설계 및 성형해석
박건영(Gun Young Park),곽효서(Hyo Seo Kwak),이광오(Kwang O Lee),김철(Chul Kim) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集A Vol.41 No.10
최근 화석연료 고갈 및 환경오염 문제를 해결할 수 있는 대안으로 수소에너지가 주목받고 있으며, 고효율 및 주행거리 향상을 위한 수소 자동차 개발에 따라 수소 저장 압력용기의 내용적 증가 및 구조안전성이 요구되고 있다. 그러나, 반구형의 바닥부보다 내용적이 큰 타원형 바닥부의 형상설계가 이루어지지 않았으며, 타원형 바닥부의 성형공정에 관한 연구 또한 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 수소압력용기 라이너의 타원형 바닥부 장단축비에 따른 최대 내용적을 계산하고 유한요소해석을 통한 구조안전성 검증 및 이에 대한 이론적 고찰을 검토하였다. 또한, 바닥부 성형 공정해석을 통하여 제안된 최대 내용적을 갖는 타원형상의 성형 가능성을 확보하였다. Recently, hydrogen energy has been in the spotlight as an alternative to diminishing fossil fuels and as a potential solution to environmental pollution. The development of hydrogen-fueled vehicles and the demands for improved fuel efficiencies have resulted in the need to increase the volume of the hydrogen pressure vessels. Pressure vessels having an elliptical bottom, as opposed to one that is hemispherical, allow for a greater capacity. However, there are insufficient studies on the feasibility of the forming process required for an elliptical bottom. In this study, the liner capacity is calculated according to the ratios of the major to the minor axes of the elliptical bottom part in a hydrogen pressure vessel. Structural safety is verified through finite element analyses, and the results are compared to the theoretical results. The feasibility of the proposed elliptical shape of the pressure vessel bottom, while filled to maximum capacity, is validated through forming analysis.