유압밸브 구동용 서보 액추에이터의 신뢰성 향상을 위한 설계 파라미터 도출

국문 초록 (Abstract)

유압밸브 구동용 서보 액추에이터는 항공기, 자동차의 유압시스템 그리고 산업용 유압시스템의 정밀한 작동에 중요한 장치이다. 서보 액추에이터의 신뢰성 있는 동작은 전체 유압시스템의 정밀한 제어에 큰 영향을 미친다. 서보 액추에이터의 주파수 응답특성, 스텝 응답특성과 같은 응답특성은 액추에이터의 성능을 판단하는 중요한 기준이 된다. 본 논문에서는 신뢰성해석을 통해 신뢰성 있는 동작과 응답특성을 만족시키기 위한 구성 부품에 대한 분석을 실시하였다. 또한 신뢰성 있는 동작과 빠른 응답성을 구현하기 위해 현장의 경험적 지식과 문헌 및 전문가의 전자기 이론을 통해 유압밸브 구동용 서보액추에이터의 설계 파라미터를 도출하였다. 보빈, 요크, 플런저의 설계값, 그리고 코일의 감긴 수와 같은 서보 액추에이터의 설계값들을 결정하는 설계 파라미터를 제안하고, 설계방정식을 통해 산출한 설계값을 유한요소해석을 통해 타당성을 검증하였다. 또한 서보 액추에이터가 장착된 유압밸브의 성능시험을 통해 제안한 설계 방안의 타당성을 검증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The precision hydraulic valve is widely used in various industrial field like aircraft, automobile, and general machinery. Servo actuator is the most important device for driving the precise hydraulic valve. The reliable operation of servo actuator effects on the overall hydraulic system. The performance of servo actuator relies on frequency response and step response according to arbitrary input signal. In this paper, we performed the analysis for the components of servo actuator to satisfy the reliable operation and response characteristics through the reliability analysis, and also induced the design parameters to realize the reliable operation and fast response characteristics of servo actuator for hydraulic valve operation through the empirical knowledge of experts and electromagnetic theories. We suggested the design equations to determine the values of design parameters of servo actuator as like bobbin size, length of yoke and plunger and turn number of coil, and verified the achieved design values through FEM analysis and performance tests using some prototypes of servo actuators adapted in hydraulic valve.

목차 (Table of Contents)

• 초록
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 서보 밸브
• 3. 고장 분석 자료
• 4. 설계 파라미터
• 5. 서보 액추에이터 시제품
• 6. FEM analysis
• 7. 시제품 주요 성능시험
• 8. 결론
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 "Reliability Assessment Technology of High-Speed and Intelligent System"

2 Arakawa, T., "Optimization Technology of Magnetic Circuit for Linear Solenoid" SAE 2002

3 Bloch, H. P., "Machinery Failure Analysis and Troubleshooting" Gulf Publishing Company 2012

4 "MIL-STD-882D, Standard Practice for System Safety"

5 Logistics Engineering Technology Branch Carederock div, "Hand book of Reliability Prediction Procedures for Mechanical Equipment"

6 Roter, C., "Electro Magnetic Device" John Wiley & Sons, Inc 1970

7 Hydraulic and Pneumatic Lap. of KIMM, "Development of low Consumption Power Type Solenoid Valve" KIMM-CSI 2001

8 Sung, B. J., "Development of Design Program for on and off type Solenoid Actuator" 929-931, 2002

9 Kunio, K., "Design Concept for DC Solenoid of Pneumatic Valve" KIMM 1997

10 Sung, B. J, "Characteristics of Non-magnetic Ring for High-Speed Solenoid Actuator" 342-, 2004