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문제 정의
- 본 연구에서는 일체형 휠 베어링용 시일 설계를 위한 립 형상의 밀봉력을 예측하는 방법에 대해 연구하였다. 이를 위하여 립의 실제 변형에 보다 근접한 변형 형상을 가정하여 립의밀착력을 예측할 수 있는 식을 유도하였다.
가설 설정
- 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 립의 변형 형상을 단순 외팔보의 빔과 유사하다는 가정이 사용되었다. A)그러나 시일 립의 변형은 빔의 변형과 차이를 가지며 계산오차를 유발할 가능성이 있다. 따라서 이 식은 개략적인 밀착력의 계산에는 유용하지만 보다 정확한 예측에는 제한이 따른다.
- 5는 시일 립의 변형을 빔의 단순 외팔보로 고려한 경우(식3, Beam), 2차 함수로 고려한 경우<2nd order), 그리고 FEM을 이용해 구한 결과의 비교이다. FEM에 의한 변형 선도는 ANSYS를이용해 시일 립을 원통형 립으로 가정하여 축 대칭 조건과 고정단을 구속하고 자유단에 변형을 가하여 구한 것이다. 동일한 형상에 대해 빔으로 가정한 경우와 2차 함수로 가정한 경우에 대해 변형선도를 구하였다.
- 그러나 실제 립의 변형 형상은 단순 외팔보의 처짐과 다르므로 예측 밀착력에서 오차가 예상된가. 따라서 본 연구에서는 립의 변형 형상과 유사한 2차 함수로 립의변형을 가정하고 밀착력 계산식을 유도하였다. 이 식의 효용성을 확인하기 위하여 경방향 간섭을 받는 경우와 축방향 간섭을 받는 경우에 대해 립의 밀착력을 계산하고, 이 결과를 동일한 치수와 재료 물성치를 갖는 모델로 구성한 유한요소 해석 결과와 비교하였다.
- 그러나 간섭량에 의한 밀착력의 관계를 간단한 식으로 표현하는 것은 쉽지 않다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 립의 변형 형상을 단순 외팔보의 빔과 유사하다는 가정이 사용되었다. A)그러나 시일 립의 변형은 빔의 변형과 차이를 가지며 계산오차를 유발할 가능성이 있다.
- 현재까지 시일 립에 대한 밀봉력 예측은 립을 빔 형태의 단순 외팔보로 가정한 식을 사용하였다. 이 식은 변형된 립의 단면 형상을 외팔보의 굽힘 형상으로 고려하여 립의 변형에 의해 발생하는 접촉점에서 립의 탄성 회복력을 축과의 간섭량과 립의 두께와 길이, 탄성계수, 시일의 지름으로 나타낸 것이다.
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