초장축 수평 다단 유압 실린더의 처짐 방지를 위한 최적 설계 = A Study of Deflection for Horizontal Multi-Stage Hydraulic Cylinder with Super Long-Axis

국문 초록 (Abstract)

다단실린더는 유체에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치인 유압실린더의 한 종류로서 실린더내부에 또 다른 실린더가 내장 되어 있고 압력 유체가 유입되면 차례로 실린더가 나와 큰 스트로크를 얻을 수 있는 구조로 이송 장비로 사용되고 있다. 기존의 다단 실린더는 대부분 3단으로, 최대 스트로크가 5,000 mm 내외이나 더 높은 스트로크에서는 사용시 실린더 축 방향으로 자중에 의한 처짐과 좌굴이 과다하게 발생하여 안전사고가 발생하는 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는, 10,000 mm급 초장축 다단 실린더의 개발을 위하여 실린더의 이론적 처짐량 계산을 통한 유한요소해석기법을 확립하였고, 이물질 방지 박스(Boom)장착으로 인한 처짐 증가에 대해 다단 실린더를 지지하는 고정부 방향과 Boom 형상 수정, 실린더 고정부의 끼워 맞춤 공차를 통해 실린더의 처짐으로 인한 왕복 작동으로 처짐 방지에 대한 연구를 진행하였다. 또한, 실린더의 내부 기밀성 검증을 통해 기밀 검증을 하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1.서론................................................................................................................ 1
• 1.1 연구배경............................................................................................... 1
• 1.2 다단 유압 실린더의 대한 선행 연구......................................................... 3
• 1.3 연구목적............................................................................................... 5
• 2.다단 실린더의 작동원리와 설계...........................................................................7
• 2.1 다단 실린더의 작동원리......................................................................... 7
• 2.2 이물질 방지 박스(boom) 원리 ............................................................... 9
• 3. 이론식을 통한 다단 실린더와 붐의 처짐량 계산 ............................................... 10
• 3.1 수학 모델링......................................................................................... 10
• 3.2 구간별 저항 모멘트.............................................................................. 12
• 3.3 Castigliano‘ s 원리를 이용한 처짐 계산................................................ 14
• 3.4 이론식과 유한요소해석 처짐량 비교를 통한 해석기법 확립 ...................... 16
• 4. 다단 실린더의 처짐량 저감을 위한 유한요소해석 ..............................................18
• 4.1 경계조건 및 물성치 .............................................................................. 18
• 4.2 다단 실린더의 처짐 저감 방안............................................................... 21
• 4.3 해석 결과 비교 .................................................................................... 25
• 5.다단 유압 실린더의 내부 기밀성 검증............................................................... 32
• 5.1 ISI 형 씰(seal) 모델링 및 경계조건......................................................... 32
• 5.2 씰의 접촉 부위과 누설 판단 기준 .......................................................... 34
• 5.3 씰의 기밀성 해석.................................................................................. 35
• 6.결론.............................................................................................................. 39