헬리콥터 무베어링 허브시스템의 사례분석을 통한 상쇄 연구

김덕관,김민환,김태주,윤철용,기영중,김승호 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.4

본 논문에서는 헬리콥터 허브 시스템 중의 하나인 무베어링 허브시스템의 기술 현황을 기술하고 기존개발 사례 분석을 통해 현재 개발업무가 진행되고 있는 무베어링 허브시스템의 상쇄 연구결과를 제시하였다. 먼저 무베어링 허브시스템의 장단점을 기술하였다. 다음으로 무베어링 허브의 다양한 유연보 단면형상 개념의 발전추세를 기존 개발 사례 분석을 통해 기술하였으며, 마지막으로 현재 진행되고 있는 무베어링 허브시스템의 상쇄연구 결과를 제시하였다. 상쇄연구결과, 분리형과 교차형 허브의 2가지 허브형상을 선정하였으며, 각 형상별로 허브시스템의 부품수 및 중량 등을 예측하였다. 또한 유연보 형상은 직사각형 단면 형상과 Double H 형상 구조의 2가지 형상을 선정하였다. In this paper, it was described the current technology status of bearingless rotor hub system for helicopter which is one of major rotor hub system. Also, a trade-off study on the new bearingless rotor hub system of helicopter through the investigation of the previous existing bearingless hub system was described. First, the advantages and disadvantages of major helicopter rotor hub system are described in comparison to each other types of rotor hub system. The current status of flexbeam section geometry of bearingless rotor hub system are described. Next, the current result of trade-off study of bearingless rotor hub system are described. This trade-off study shows that double-H sectional construction and rectangular construction of flexbeam are candidates of the new bearingless rotor system. Also it shows that separate type and cross-strap type of hub systems are chosen as a candidate of bearingless hub system.

모듈화 허브베이링 유니트 다축 내구 시험평가 모드 개발

김대성(Daesung Kim),김기훈(Gihoon Kim) 한국자동차공학회 2007 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-

Recently car manufacturers modularize components in order to save cost and constructing time. Modularizing components also helps the quality high due to minizing of tolerance. In case of wheel bearing, it is evolving from 1st gen. to 6th gen with combining neighborhood components such as hub, disk, knuckle and so on. In order to guarantee the durability performance of modularized hub bearing unit, the criterion for design and evaluation based on service loading condition are necessary. The criterion should describe service loading condition because it has much diverse range due to different driving area and culture. In this study, it was established durability evaluation criterion for modularized hub bearing unit. The main parameters causing system failure were founded through the analysis of failure examples. The loading condition including the parameters was measured from the vehicle test on over 60,000㎞ from various area. The measured data was used to make the durability evaluation criterion by extrapolation method based on operating profiles of each area. The block program test signal was designed to evaluate the durability of modularized hub bearing unit.

헬리콥터 무베어링 로터 허브 시스템 기술동향

송근웅(Song Keun-Woong),김승범(Kim Seung-Bum),김승호(Kim Seung-Ho),김덕관(Kim Deog-Kwan),윤철용(Yun Cheol-Yong) 한국항공우주연구원 2010 항공우주산업기술동향 Vol.8 No.1

본 논문에서는 헬리콥터 로터 허브 시스템 중 최신의 기술이 적용된 무베어링 허브 시스템에 대하여 적용된 기술에 대한 동향을 기술하였다. 먼저 헬리콥터 로터 허브시스템의 형태별 장단점을 분석하였으며, 무베어링 로터 허브 시스템이 타 허브 시스템에 비하여 갖는 고유의 특징에 대하여 기술하였다. 다음으로 무베어링 로터 허브 시스템의 주요 구성품에 대한 기능 및 역할, 특성에 대하여 기술하였다. 나아가 무베어링 로터 허브를 적용하고 있는 기 개발된 헬리콥터들의 사례에 대하여 기술하였다. In this paper, it is described the current technology status of bearingless rotor hub system for helicopter which is one of major rotor hub system. First, the advantages and disadvantages of major helicopter rotor hub system are described and compared each other. The unique characteristics of bearingless rotor hub system are described compared to other types of rotor hub systems. Next, the main function, role and characteristics of the sub-components of bearingless rotor hub system are described. Furtherly, recent helicopters which adopt this bearingless rotor hub system are described and introduced.

자동차용 통합형 드라이브 액슬 오비탈 포밍 유한요소해석

조호선(Hosun Cho),오병기(Byungki Oh) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6

자동차용 통합형 드라이브 액슬(Intergrated drive axle, 이하 IDA)은 드라이브샤프트의 등속조인트 외륜과 허브 베어링(Hub bearing)을 통합 시킨 동력전달장치로, 기존 대비 중량 절감과 횡강성을 증대시킨 제품이다. IDA 구조는 Fig. 1과 같이 허브 플랜지 내측에 등속조인트 외륜 Track부가 가공되어 있으며, 외측부에는 베어링 궤도 역할을 하는 베어링 내륜이 조립 되어있다. 베어링 내륜은 조립 시 예압을 발생 시켜야 베어링의 강성 및 수명이 증대되기 때문에 베어링 내륜 조립 기술에 대한 많은 연구가 이뤄졌으며, 최근에는 오비탈 포밍 공법을 이용하여 베어링 내륜을 상대 부품에 조립 하는 방식이 연구되고 있다. 오비탈 포밍은 부품 감소에 따른 원가 절감, 조립 시 품질의 안정화 및 모듈화 지향으로 생산비용이 절감되며, 베어링 예압을 일정하게 부여할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 오비탈 포밍은 고속 회전하는 툴을 이용하며 빠른 시간안에 대변형을 발생시키는 공법이기 때문에 주변 부품에 변형 문제를 발생시킬 수 있다. 예상되는 첫번째 문제는 허브 플랜지 내부에 가공되어 있는 Track의 변형이다. Track은 정밀 가공 부위이기 때문에 허브 플랜지 끝단부의 대변형으로 인해 미소한 변형이라도 발생할 경우 등속조인트의 작동성에 영향을 미칠 수 있다. 또다른 문제는 오비탈 포밍 시 발생되는 축 하중으로 인한 베어링 내륜의 진원도 변형이다. 이는 베어링 회전 시 베어링 볼(Bearing ball)과 균일하지 못한 베어링 내륜 진원도 사이에 국부적으로 높은 응력을 발생시켜 베어링 수명을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 유한요소해석을 통해 오비탈 포밍이 IDA에 미치는 영향성을 분석했다. 허브 플랜지 내부의 Track은 오비탈 포밍 전·후 변형 형상과 변형량을 통해 Fig. 2와 같이 영향도를 분석하였으며, 베어링 내륜은 베어링 볼과 접촉되는 인접 부위의 진원도를 측정하여 Fig. 3과 같이 오비탈 포밍의 영향도를 분석했다. 그리고 본 연구의 결과는 오비탈 포밍에 강건한 IDA 설계에 활용할 예정이다.

무베어링 로터 허브 형상에 대한 요구도 분석 및 항력 예측

강희정(Hee Jung Kang) 한국항공우주연구원 2012 항공우주기술 Vol.11 No.1

무베어링 로터 허브시스템 개발에서 할당된 공기역학적 허브 항력 요구도를 분석하여, 요구도에서 제시된 방법으로 입증 가능하도록 요구도를 구체화 시켰다. 초기 허브 형상에 대해 공력계수에 기반하여 항력 예측을 수행하였으며, 요구도 충족을 위한 설계 변경안을 제시하였다. 최종 형상에 대해 전산유체기법을 사용하여 항력 예측을 수행하였으며, 그 결과 구체화된 요구도를 만족시킴을 확인할 수 있었다. 또한 기 개발된 헬리콥터의 추세선으로 부터 유추할 수 있는 허브 항력의 범위 내에 있음을 확인할 수 있다. The requirement for the aerodynamic hub drag, allocated from the system requirement of development of a bearingless rotor hub, was analyzed and embodied to be substantiated by the methodology assigned from the requirement. Drag prediction for the initial hub configuration was carried out by hand calculation using aerodynamic drag coefficients and the design change about the sectional shape of torque tube was suggested to satisfy the requirement. Finally, drag prediction was performed for the changed hub configuration by using unstructured overset mesh technique and parallel computation and the calculated result satisfied the requirement of the aerodynamic hub drag. It was found that the drag of final hub configuration was also within the range of drag inferred from the trendline of developed helicopter.

베어링 허브의 트랜스퍼 열간 단조 공정 설계에 관한 연구

변현상(H. S. Byun),김병민(B. M. Kim),고대철(D. C. Ko) 한국정밀공학회 2005 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2005 No.10월

This paper is concerned with transfer process on hot forging of bearing hub. Workers on hot forging have difficulty in working by high temperature and weight workpiece. And In conventional got forging of bearing hub, the material wasted to the flash accounts approximately 10% of the original workpiece. It is need manufacture automation and reduce the cost of forged products. Surface treatment of die and lubricant are investigated from experiment and FE-simulation for analysis of forming simulation. In order to hot forging process design considered flash thickness and blocker geometry and initial temperature of die and billet. This transfer process gave comparatively good results compared with actual products.

무베어링 로터 허브의 공기역학적 항력 예측

강희정(Hee Jung Kang) 한국항공우주학회 2012 韓國航空宇宙學會誌 Vol.40 No.8

본 연구에서는 비정렬 중첩 혼합 격자계를 사용하는 전산유체기법으로 무베어링 로터허브의 공기역학적 항력을 계산하였다. 동체와 로터 허브 모두 점성 항력보다는 압력 항력이 주요 요소로 작용하고 있으며, 토크 튜브의 항력이 허브 항력에서 가장 큰 비중을 차지하고 있음을 확인할 수 있었다. 허브 항력은 동체 항력 대비 39~41%를 차지하는 것으로 나타났다. 최종적으로 개발된 헬리콥터의 항력 추세와의 비교를 통해, 설계된 무베어링로터 허브의 항력은 요구도를 충족시키는 것으로 확인되었다. In this study, aerodynamic drag of a bearingless rotor hub was predicted by computational fluid dynamics methodology using unstructured overset mixed meshes. The calculated results showed that the drag due to pressure forces rather than the viscous drag act as a major factor on both the fuselage and rotor hub, and the drag acting on the torque tube accounted for the largest portion in the hub drag. It was also found the hub drag accounted for 39 ~ 41% of the fuselage drag. Finally, the result confirmed the drag of the designed rotor hub satisfied the requirement of the aerodynamic hub drag by comparing with the drag trend of developed helicopter.

무베어링 허브 훨타워 시험 수행을 위한 BO-105 블레이드 루트 영역 보강

김태주,기영중,윤철용,김덕관,김승호 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.11

훨타워 시험은 헬리콥터 로터 시스템 개발 과정에서 반드시 수행해야 하는 시험이다. 무베어링 허브 시스템을 개발하면서 훨타워 시험을 수행하기 위해서는 새롭게 훨타워 시험에 사용할 블레이드를 설계/개발하여 적용하거나 기존의 블레이드를 개조/보완하여 적용하여야 한다. BO-105 블레이드는 단순한 형상과 효율적인 공력 특성으로 허브시스템 개발시 널리 사용되는 블레이드이다. 원래 BO-105 블레이드는 무힌지형 허브에 사용된 블레이드로써 블레이드 루트 영역의 플랩 굽힘 강성과 래그 굽힘 강성이 상대적으로 낮다. 따라서 무베어링 허브의 훨타워 시험에 BO-105 블레이드를 적용하기 위해서는 블레이드 루트 영역의 강성 보강이 필요하다. 본 논문에서는 BO-105 블레이드 루트 영역의 보강 방법에 대해 설명하였다. During helicopter rotor system development process, whirl tower test is conducted basically. For conducting whirl tower test during bearingless hub development process, design new blade or using existing blade with repair or remodeling. Because simple shape and efficient aerodynamic characteristic, BO-105 blade is used for hub system development widely. Originally, BO-105 Blade is used for hingeless hub and flap stiffness and lag stiffness on blade root area is relatively low. So appling BO-105 blade to bearingless hub whirl tower test, root area have to be reinforce. In this paper, suggest reinforcement method of BO-105 blade root area.

헬리콥터 무베어링 로터 허브시스템의 개념 연구

김덕관(Deog-Kwan Kim),김민환(Min-Hwan Kim),윤철용(Chul Yong Yun),김태주(Taejoo Kim),김승호(Seungho Kim) 한국소음진동공학회 2011 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.4

In this paper, it was described the current technology status of bearingless rotor hub system for helicopter which is one of major rotor hub system. Also, a conceptual study on the new bearingless rotor hub system of helicopter was described. First, the advantages and disadvantages of major helicopter rotor hub system are described in comparison to each other types of rotor hub system. The unique characteristics of bearingless rotor hub system are described compared to other types of rotor hub systems. Next, the main function, role and characteristics of the sub-components of bearingless rotor hub system are described. Recent helicopters which adopt this bearingless rotor hub system are described and introduced. This conceptual study shows that double-H sectional construction and rectangular construction of flexbeam are the most effective candidates of this new bearingless rotor system. This bearingless rotor hub system can be used for 7,000lbs class helicopter. Now, a further trade-off study will show.

1세대 휠베어링 압입력에 관한 연구

이경돈(Kyoungdon Yi),김승학(Seunghak Kim),윤동영(Dongyoung Yoon) 한국자동차공학회 2006 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-

Radial pressure and force of press fit are related with the fatigue life of 1<SUP>st</SUP> generation wheel bearing unit. But most design hand books for bearing or bearing catalogues are different with real force and pressure. So the purpose of this study is to predict the radial pressure and press fit force of bearing. This study considers the state of stress on an infinitesimal element of thickness per unit, described by polar coordinate, which is used for leading basic equations of radial pressure. But basic equations are not accurate. So we must consider other factors that are plastic deformation, surface roughness, shape of mounted parts and friction. This study measures the plastic deformation, calculates radial pressure by finite element method and test friction between two contact parts. The final aim of this study is making accurate equations for press fits of wheel bearing. And this study will be reference for auto parts designers.