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신슬기(Sul-Gi Shin),소순재(Soon-Jae So),한승오(Seung-Oh Han),정종운(Jong-Un Jung),인인교(In-Gyo In) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4
특장차용 캐빈은 크레인 붙이 트럭이나 고소작업차에 설치되어 낙하, 전도 시 작업자를 보호하는 기능을 수행하는 주요 부품이다. 특장차용 캐빈은 굴착기, 지게차 등 일반 중장비용 캐빈과 달리 360 도 회전이 필수적으로 요구되어 형태와 크기가 매우 제한적인 특징을 가지고 있다. 건설 현장에서의 크레인 전복, 인양물 낙하 등 안전사고 증가로 작업자를 보호하기 기능이 필수적으로 요구되고 있으나, 크레인 인양 하중 제한 등 전복 방지에 대한 연구만을 수행하고 있다. 캐빈에 대한 연구는 복합재, 알루미늄 소재 등 경량화 설계에 대한 연구만을 수행하고 있으며 작업자를 보호하기 위한 설계에 대한 연구는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 특장차용 크레인의 구조 안전성을 확인하기 위해 낙하물 보호 구조 시험(FOPS)과 전도 보호 구조 시험(TOPS)에 대한 해석과 시험을 수행하였다. 특장차용 캐빈의 구조 강도에 대한 설계 기준치가 없으므로 소형 굴착기의 기준을 차용하여 설계 목표치를 설정하였다. 먼저, 해석을 통해 캐빈의 낙하, 전도 보호에 대한 설계 강도 평가를 실시하였으며, 이를 기반으로 설계를 보완하고 캐빈을 제작하였다. 해석과 동일한 조건에서 개발품에 대해 구조 안전성 평가를 실시하였다. 두 항목에서 모두 목표한 설계 강도를 달성하였으며, 시험과 해석 결과 비교를 통해 해석적 기법의 유효성을 검증할 수 있었다. 향후 검증된 해석 기법을 이용하여 형상 변경, 경량화 설계 시 기초 데이터로 활용이 가능할 것으로 예상된다. The cabin of a truck-mounted crane is a key component to protect the operator. Safety accidents such as overturning cranes and falling of lifted objects at construction sites increase, and worker protection functions are required, but only overturn prevention studies such as lifting force limitation are underway, and there is no research on falling objects. In this study, analyzes and tests were performed to improve and optimize the structural safety of truck mounted crane cabins. The design goals were based on the strength values of the compact excavator. Through analysis, the strength of the design was evaluated, complementary designs were made, and structural safety was evaluated through tests. In addition, the effectiveness of the analysis technique was verified by comparing the analysis-test results.
필드작업부하 기반 트랙터용 헬리컬 기어펌프의 가속시험코드 개발
신슬기(Sul-Gi Shin),정동헌(Dong-Heon Jung),김재범(Jae-Bum Kim),김명성(Myung-Sung Kim),김현호(Hyun-Ho Kim),강범준(Beom-Jun Kang) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4
유압펌프 중 외접기어 펌프는 사용 가능한 회전속도, 압력, 점도 범위가 넓어 농기계 및 건설, 방산, 특장차 등에 주로 사용되고 있으나, 소음이 심하다는 단점을 가지고 있다. 트랙터는 동력 취출, 견인 등 다양한 농업 환경에서 경운, 정지, 운반 등을 수행하는 기어펌프가 적용된 대표적인 농기계이다. 트랙터는 최근 배기 가스 규제 등 환경 문제와 농촌 고령화 문제로 작업 효율의 증가와 진동/소음에 대한 개선을 지속적으로 요구하고 있다. 기존의 기어펌프는 가공성과 내구성이 우수한 평기어 방식으로 주로 제작이 되어 고압조건에서 폐입현상 등으로 인해 소음과 진동이 매우 크게 나타났었다. 이를 개선하기 위해 연속 원호 1 점 접촉 방식의 헬리컬 기어를 개발하여 높은 회전속도, 고압조건에서 저소음, 저진동 실현이 가능한 기어펌프를 개발하였다. 트랙터는 논, 밭 등 주로 비포장 노면에서 사용됨에 따라 높은 신뢰성이 요구됨으로 이를 반영한 시험코드 개발이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 트랙터용 헬리컬 기어펌프의 내구수명 등 신뢰성 검증 시험코드 개발을 위해, 건설기계부품연구원 실차시험장을 활용하여 기어펌프의 필드 작업 부하를 측정하였다. 필드 작업 부하 측정 시 실사용 조건을 고려하여 작업모드를 정의하고 작업비율을 선정하였다. 정의한 작업모드를 활용하여 기어펌프 사용 부하를 측정하고 DB 화 하였으며, 구축된 부하 DB는 수명 계산 기법과 작업비율을 활용하여 정량화된 부하 조건으로 변환하였다. 시험 장비 적용을 위한 시험코드는 기존 기어펌프의 FMEA, 고장모드를 기반으로 시험 프로파일을 설계하여 필드 부하와 비교를 통해 개발제품의 신뢰성 보증을 위한 가속수명시험법을 개발하였다. Agricultural machinery tractors perform tasks such as loading and traction with power using a hydraulic source generated from an external gear pump. Existing spur gear type hydraulic pumps have the disadvantage of being very noisy. To improve this, a low-noise, low-vibration gear pump was developed by developing a helical gear of a continuous one-point contact method. Due to the characteristics of tractors used in rough terrain, high reliability is required. In this study, field usage condition load was measured to develop reliability verification test codes such as durability life of helical gear pump for tractor. By analyzing this, a test profile for the application of the bench test was designed, and an accelerated life test method was developed to guarantee the reliability of the developed product.