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문제 정의
- 본 연구에서는 축방향 단면 형상이 다른 두 롤러에 대하여 동일 운전 조건에서 롤러 표면내부에 발생하는 응력장의 변화를 조사하였다. 기존의 응력 해석에서는 무 윤활 접촉을 가정하여 Hertz의해 또는 단순 접촉 해석에 의한 접촉압력을 표면 압력으로 가정하여 내부 응력 을 계산하고 있지만, 본 연구에서는 윤활 해석에 의한 표면 압력을 내부 응력 계산에 적용하여 해석의 정밀성을 향상시키고자 하였다. 즉, 기존의 dub-off 프로파일 롤러와 캠-롤 러 사이의 탄성 유체윤활 해석을 통하여 수치적으 로 프로파일 링 한 롤러에 대하여 윤활 상태의 롤러 표면 압력에 의하여 접촉표면 내부에 발생하는 응력 장을 해석적 으로 구하였다.
- 특히, 3차원 해석은 기계요소의 형상에 따른 모서리 부분에서 접촉압력의 집중 효과와 그에 따른 접촉 영역 아래의 내부 응력의 상태를 알 수 있게 해 주므로 롤러 프로파일링 등, 기계 요소의 치수 결정에 유용한 정보를 제공한다. 따라서 본 연구에서는 널리 이용되는 기계요소인 캠과 롤러형 종 동자에 대하여 롤러의 축방향 단면 형 상에 따른 모서리 효과(edge effect)를 분석하기 위하여 액체 윤활 상태의 접촉압력을 적용하여 접촉 영역 아래의 내부 응력을 해석적으로 구하고자 한다.
- 본 연구에서는 축방향 단면 형상이 다른 두 롤러에 대하여 동일 운전 조건에서 롤러 표면내부에 발생하는 응력장의 변화를 조사하였다. 기존의 응력 해석에서는 무 윤활 접촉을 가정하여 Hertz의해 또는 단순 접촉 해석에 의한 접촉압력을 표면 압력으로 가정하여 내부 응력 을 계산하고 있지만, 본 연구에서는 윤활 해석에 의한 표면 압력을 내부 응력 계산에 적용하여 해석의 정밀성을 향상시키고자 하였다.
- 접촉표면 내부의 응력 분포를 구하기 위하여 롤 러 표면의 접촉압력을 먼저 알아야 하는 더〕, 본 연구에서는 탄성 유체 윤활 해석 결과를 이용하여 접 촉표 면아래 응력 장을 구하고자 한다. 표면에서의 수직 압력 분포가 구해지면 하중이 작용하는 롤러 위의 하중 작용영역을 71개의 미소 사각 조각 표면들로 나누어 각 미소 요소의 수직압력이 롤러 내부의 임의의 점에 미치는 영향을 중첩 함으로써 접촉표면 아래 내부의 응력을 구할 수 있다.
가설 설정
- 3, 항복강도는 830MPa을 적용하였다. 캠-롤러는 윤활 상태에서 작동되고 구름 접촉이 므로 마찰은 무시 될 수 있다고 가정하였다.
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