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- 저자 : 다리스렝 스르멩닥와 (검색결과 3 건)
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다리스렝 스르멩닥와 선문대학교 일반대학원 2020 국내박사
UNSM을 적용한 베어링의 재제조 및 소형경량화 연구 다리수렝 스르멩닥와 기계공학과, 기계공학 선문대학교 일반대학원 본 연구는 우리나라에서 개발된 UNSM 기술을 적용하여 수명이 다하거나 파손되어 폐기된 베어링의 재제조를 통한 피로수명 향상에 관한 것과 베어링 소형경량화에 대한 연구이다. 1. UNSM 적용된 재제조 베어링의 피로 수명 연구 외국에 유명 베어링 제조 업체 SKF, TIMKEN 등은 시간과 비용 절감을 위하여 베어링을 재제조하여 사용하고 있다. 기존 방식으로 재제조된 베어링 피로수명은 새 베어링 보다 87~99%까지 회복되며, 미국ㆍ중국ㆍ일본ㆍ독일 등에서는 철강ㆍ시멘트ㆍ자동차 등 여러 분야에서 재제조 된 베어링을 활용하고 있다. 하지만, 우리나라에서는 이와 관련된 연구가 부족한 실정이다. 본 연구의 목적은 폐기된 베어링의 성능 및 피로수명을 새 베어링과 동등하거나 향상 될 수 있도록 UNSM 기술을 재제조 공정에 활용하여 실제 재제조 하는 것이다. 피로 회복과 UNSM 처리 효과를 확인하기 위해서 니들 롤러 베어링의 링과 SUJ2 시편 가지고 UNSM 처리 전ㆍ후 시험을 진행하였다. 먼저 링과 시편에 106 사이클 피로시험을 진행한 후 폴리싱하여 마모트랙 제거 후 재차 106 사이클 피로시험을 하였다. 이때 시편은 두 종류로 나눠 1번 시편은 폴리싱만 한 후 시험을 하였고, 2번 시편은 폴리싱 후 UNSM 처리하여 시험을 진행하였다. 시험 결과 1번 폴리싱 시편은 2.8x106 사이클 이후 크랙이 발생하였고 2번 UNSM 처리 시편은 4.6x106 사이클 이후부터 크랙이 발생하였다. 시험 결과 UNSM처리 시편은 피로가 회복 되어 UNSM 처리 전 대비 64.3% 향상되었다. UNNSM 기술이 접목된 베어링의 수명을 알아보기 위한 시험에서는 기존방식 재제조 베어링의 피로 수명 사이클은 3.532x106로 나왔고, UNSM 기술이 적용된 베어링은 6.915x106로 새 베어링 6.454x106 보다 피로 수명이 향상되는 것으로 나타났다. 또한 UNSM 적용한 새 베어링 피로 수명 사이클은 10x106 이상으로 UNSM처리에 따른 효과가 가장 크게 나타났다. UNSM 기술을 철강 산업에서 실제 사용되고 폐기된 베어링(자동조심 롤러, 대형 테이퍼 롤러)에 적용하였다. 2014년 2월부터 폐기되는 4종류 51개 베어링에 UNSM 기술을 적용하여 산업현장에서 재사용하고 있는데 현재(2019년 12월)까지 사용하는데 문제가 없을 뿐 아니라, 새 베어링 수명과 유사하거나 우수한 성능을 보여주고 있다. 2. UNSM 적용에 의한 베어링 소형경량화 연구 UNSM 기술을 적용하여 피로수명 향상에 의한 베어링 소형화와 경량화에 대한 연구이다. 이번 연구에서는 베어링에 사용되는 링을 연마(가공) 후에 초음파 나노 표면개질(UNSM) 기술을 적용하여 베어링의 피로수명 향상을 통해 크기와 무게를 줄이는데 중점을 두고 UNSM 처리 전ㆍ후 표면거칠기, 표면경도, 압축잔류응력, 표면변화 등을 비교하였다. UNSM 처리 전ㆍ후 베어링의 피로 수명 및 강도를 확인하기 위한 구름접촉 시험 결과, UNSM 적용에 따른 베어링 피로 수명이 향상되는 것을 검증하였다. 앵귤러 컨텍트 볼 베어링과 니들 롤러 베어링에 UNSM 처리 전, 후 피로 시험 결과 UNSM 처리된 베어링의 피로 수명이 20.5~70.1%까지 향상 된 것을 확인하였다. 시험 결과를 통하여 베어링의 크기와 무게를 각각 3.4~21.25%, 14.3~26.05%로 줄일 수 있을 것으로 나타났다. 전기자동차감속기 해석 결과 무게는 10.4%, 치수는 5.3% 각각 줄일 수 있을 것으로 보여 UNSM 적용에 따른 자동차감속기의 소형화와 경량화가 가능할 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 볼 때 우리나라에서 개발된 UNSM 기술을 새 베어링과 재제조 베어링에 적용한다면 피로수명 향상에 따른 비용 절감이 기대되며, 최근 우주항공ㆍ조선ㆍ의류ㆍ자동차 등 첨단 주력산업에 사용되는 베어링의 소형화와 경량화에 유망한 솔루션이 될 수 있을 것으로 사료된다.
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다리스렝 스르멩닥와 선문대학교 일반대학원 2013 국내석사
본 연구는 수명이 만료되거나 파손되어 폐기된 중형 자동조심 롤러베어링의 재제조 공정기술 개발에 관한 것이다. 주목적은 상기 베어링을 신품 베어링과 유사하거나 향상된 성능 및 수명을 갖도록 하는 것이다. 현재 베어링을 재제조 하고 있는 대표적인 업체들은 NSK, FAG, SKF, NTN, TIMKEN, NACHI, KOYO, BRENCO 등이 있다. AAR(Association of American Railway)에서는 철도용 롤러베어링의 재제조 공정을 표준으로 규정하고 있고, NASA에서는 [제트엔진, 헬리콥터 감속기]의 롤러베어링 재제조 방법을 보유하고 있다. 선문대학교에서는 표면개질 기술을 활용한 [베어링 재제조] 특허를 출원하여 베어링 재제조 분야로의 진입을 목표로 하고 있다. 본 연구에서 다룰 자동조심 롤러베어링 재제조를 통해 선문대학교의 베어링 재제조 특허가 범용 가능한 특허라는 것을 검증할 예정이다. 그리고 파손 되거나 수명이 다한 중형 자동조심 롤러 베어링의 내륜, 외륜의 레이스홈 파손 조사, 분리 등을 하고 폐기된 자동조심 롤러베어링의 구면 롤러, 내륜, 외륜의 레이스홈에 누적 되어 있는 피로를 회복하기 위해서 UNSM 처리 및 바렐 가공 방법을 이용했다. 먼저 페기 된 베어링을 수집해서 파손 조사 및 분리한다. 파손 조사는 폐기 된 자동조심 롤러베어링을 분해하기 전후로 하고 분해하기 전에는 육안 조사하고 분해 후에는 베어링의 내륜 및 외륜의 레이스홈, 롤러의 표면을 현미경 조사한다. 조사 결과를 가지고 파손 상태에 따라서 등급을 매겨 분리 한다. 이번 재제조 방법에서는 자동조심 롤러베어링의 분해 및 조립 방법, 세척 방법, 가공 방법, 역설계 등을 했다. 또는 수명이 다 되거나 파손 된 자동조심 롤러베어링의 내륜 및 외륜의 레이스홈에 폴리싱을 하고나서 UNSM 기술 적용, 구면 롤러에 바렐 연마 가공 방법 등을 적용하였다. 연구의 시험에서는 개발 된 베어링 재제조 공정 기술을 검증하기 위해서 재제조 된 FAG 24020-S-MB 자동조심 롤러베어링을 새것과 중고 베어링으로 구분하여 성능 및 수명 비교 실험을 진행하였다. 시험베어링1번:신품 자동조심 롤러베어링 시험베어링2번:신품 자동조심 롤러베어링에 UNSM 처리 적용 시험베어링3번:폴리싱을 이용한 재제조 자동조심 롤러베어링 시험베어링4번:UNSM 기술을 이용한 재제조 자동조심 롤러베어링 4가지의 시험의 결과로 UNSM 기술을 적용한 새 자동조심 롤러베어링 또는 UNSM 기술을 이용한 재제조 자동조심 롤러베어링의 cycle, time, vibration, friction torque 등의 결과 값이 우수하게 나왔다. 시험 결과는 다음 표와 같다. 자동조심 롤러베어링 수명 검증시험 결과 Specimen Cycles to failure [cycle] Vibration[G],average Friction Torque[Nm] ,average Time [hr] 1 신품 645,400 0.108 40.25 53:47 2 신품 / UNSM적용 1,000,000이상 0.053 39.20 83:20 3 폴리싱 / 재제조 353,200 0.063 44.19 29:26 4 UNSM적용 / 재제조 691,500 0.046 40.22 57:37 자동조심 롤러베어링 수명 검증시험 결과 위의 표과 같이 UNSM기술을 적용한 재제조 베어링의 피로수명은 691,500사이클로 신품의 645,400 사이클 보다 높은 결과로 나타났다. 또한 평균 진동값은 0.046G 로 신품에 UNSM처리를 한 것(0.053G) 보다 낮은 수치를 나타내었다. 신품에 UNSM처리를 한 베어링은 1,000,000사이클 이상의 수명으로 UNSM처리의 효과가 가장 크게 나타났으며,평균 진동값 또한 신품의 0.108G 보다 절반 가량 낮은 0.053G로 나타났다. UNSM기술을 적용한 베어링은 재제조, 신품에 상관없이 피로수명이 크게 늘어나는 것으로 나타났으며, 진동값과 마찰토크가 상대 시편대비 모두 감소되었다.
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