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논문 상세정보

LPG 충전노즐에 장착된 O-링의 최적설계에 관한 연구

A Study on the Optimized Design of O-rings for LPG Filling Unit

초록

본 논문은 LPG 충전노즐의 밀봉성능에 밀접한 관련을 맺고 있는 구형 그루브와 도브테일 그루브에 장착된 O-링의 최적화 설계를 위해 수행된 연구이다. O-링 그루브에 대한 최적설계 해석결과를 얻기 위해 비선형 유한요소해석 프로그램 MARC와 다구찌 설계법을 이용하였다. O-링을 최적의 조건으로 설치할 수 있도록 설계하기 위해 4개의 그루브 모델과 3개의 소재를 고려하였다. 그루브의 설계 파라미터로 폴리머 소재, 그루브의 깊이와 폭, O-링의 직경을 선정하였다. FEM 해석결과에 의하면, 최적설계에 가장 큰 영향을 미치는 기여도는 O-링의 직경과 소재특성으로 그루브의 폭, 깊이, 압축률에 비하여 높다는 사실을 알 수 있다. 가스 공급압력 1.764MPa에 적합한 O-링을 안전하게 설치되어야 할구형 그루브는 모델 3이, 그리고 도브테일 그루브는 모델 4가 가장 우수한 것으로 해석되었다.

Abstract

This paper presents the optimized design of O-rings with a rectangular groove and dovetails, which are strongly related on the sealing performance of LPG filling unit. The computed results on the optimal design are analyzed by non-linear MARC finite element program with Taguchi method. O-rings with 4 different groove models are analyzed for 3 different elastomeric materials. The design parameters are given to polymer materials, groove depth, groove width, and diameter of O-rings. The FEM computed results showed that the affection ratios of O-ring diameter and material property are the most influential parameter among the groove width, groove depth, and compression ratio. Thus, this paper recommends model III for a rectangular groove and model IV for a dovetail groove with a given gas supply pressure of 1.764 MPa.

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