선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 실용적인 측면에서 보면 주행진동시험을 통해서 얻은 결과가 차량을 이해하고 사용하는데 유용하게 사용될 수 있으리라 판단된다. 본 논문에서는 대형트럭에 전자장비가 장착된 대형 캐니스터를 탑재하고 주행진동시험을 수행하여 얻은 결과를 분석하였다. 주행진동의 특성을 파악 할 수 있도록 시험을 도로조건과 속도조건으로 분류하여 수행하였다.
- 계측된 가속도의 분석을 통해서 각 위치에서의 진동의 크기와 탑재물에 전달되는 진동의 크기를 살펴보았다. 속도조건에 따라서 달라지는 진동 특성과 진동을 유발하는 원인에 대해서 고찰하였다. 진동의 전달 과정에서 나타난 현상과 주파수 특성을 분석하여 차량의 주요 주파수 성분과 운행속도 변화에 대한 주파수변화에 대해서 언급하였다.
- 요철로는 2인치 높이의 반 사인파 형상을 한 도로이며, 과속 방지턱이나 험한 도로 상항에서의 주행특성을 파악하기 위해서 수행하였다.
제안 방법
- 센서는 진동이 크게 발생될 수 있는 위치와 탑재물로 진동이 전달되는 경로 상에 장착하였다. 계측된 가속도의 분석을 통해서 각 위치에서의 진동의 크기와 탑재물에 전달되는 진동의 크기를 살펴보았다. 속도조건에 따라서 달라지는 진동 특성과 진동을 유발하는 원인에 대해서 고찰하였다.
- 주행진동의 특성을 파악 할 수 있도록 시험을 도로조건과 속도조건으로 분류하여 수행하였다. 도로조건에 따라서 달라지는 진동의 특성을 보기 위해서 포장도로(paved road), 비포장도로(unpaved road), 요철로(washboard)로 구분하여 시험을 수행하였다. 포장도로는 일반적인 도로조건을, 비포장도로는 공사구간 또는 시골길을, 요철로는 과속방지턱 및 손상된 도로를 통과 했을 때 발생할 수 있는 진동을 모사하기 위해서 수행하였다.
- 일반적으로 수송진동에 사용되는 주파수 범위는 500Hz 이내이다[7]. 사용된 가속도계는 주파수 2Hz이상 계측이 가능한 것이며 실제 분석은 2～500Hz 범위에서 수행하였다.
- 포장도로는 일반적인 도로조건을, 비포장도로는 공사구간 또는 시골길을, 요철로는 과속방지턱 및 손상된 도로를 통과 했을 때 발생할 수 있는 진동을 모사하기 위해서 수행하였다. 속도 조건에 따른 진동 특성을 파악하기 위해서 포장도로에서는 주행속도를 변화시켜가며 시험을 수행하였으며, 비포장도로 및 요철로에서는 안전한 운행이 가능한 범위 내에서 속도를 설정하였다. 센서는 진동이 크게 발생될 수 있는 위치와 탑재물로 진동이 전달되는 경로 상에 장착하였다.
- 주행진동시험 데이터를 얻기 위해서 가속도 센서 30채널, 속도센서 1채널, 총 31채널을 계측하였다. 속도는 차량의 속도 게이지를 사용하지 않고 GPS를 장착하여 계측하였다. 센서의 장착위치 및 종류는 Table 1과 같다.
- 속도에 의한 진동의 차이를 비교하기 위해서 포장도로에서 60km/h와 80km/h로 주행시험을 수행하였다. Fig.
- 시간-주파수 영역의 신호처리를 위해서 STFT(Short Time Fourier Transform) 분석을 수행하였다. STFT는 식 (2)와 같이 계측된 신호 x(t)를 짧은 구간으로 나누고, 창함수 w(t)를 곱한 다음, 푸리에 변환을 하여 주파수의 함수인 다음 결과를 얻는다.
- 주행진동시험 데이터를 얻기 위해서 가속도 센서 30채널, 속도센서 1채널, 총 31채널을 계측하였다. 속도는 차량의 속도 게이지를 사용하지 않고 GPS를 장착하여 계측하였다.
- 주행진동시험은 차량이 주행하는 도로의 상황을 고려하여 포장도로, 비포장도로, 요철로에서 수행하였다. 특히 포장로에서는 속도변화에 대한 진동변화를 보기 위하여 국도에서의 제한속도인 60km/h, 고속도에서의 제한 속도인 80km/h에서 데이터를 획득하였다.
- 본 논문에서는 대형트럭에 전자장비가 장착된 대형 캐니스터를 탑재하고 주행진동시험을 수행하여 얻은 결과를 분석하였다. 주행진동의 특성을 파악 할 수 있도록 시험을 도로조건과 속도조건으로 분류하여 수행하였다. 도로조건에 따라서 달라지는 진동의 특성을 보기 위해서 포장도로(paved road), 비포장도로(unpaved road), 요철로(washboard)로 구분하여 시험을 수행하였다.
- 속도조건에 따라서 달라지는 진동 특성과 진동을 유발하는 원인에 대해서 고찰하였다. 진동의 전달 과정에서 나타난 현상과 주파수 특성을 분석하여 차량의 주요 주파수 성분과 운행속도 변화에 대한 주파수변화에 대해서 언급하였다.
- 포장도로는 노면이 콘크리트로 포장되어 있는 도로이며, 정지상태에서 가속하여 정속 60km/h가 유지되는 구간의 데이터를 분석하였다. Fig.
- 포장도로는 일반적인 도로조건을, 비포장도로는 공사구간 또는 시골길을, 요철로는 과속방지턱 및 손상된 도로를 통과 했을 때 발생할 수 있는 진동을 모사하기 위해서 수행하였다.
대상 데이터
- 여기서 x, y, z는 각각 차량의 진행방향, 좌우방향, 상하방향을 나타낸다. 데이터의 획득은 1.5kHz로 하였으며, 분석은 정속구간에 대해서 4096개의 데이터를 50% 중첩하여 분석하였다. 일반적으로 수송진동에 사용되는 주파수 범위는 500Hz 이내이다[7].
- 수송치구에는 탑재물이 적재함 좌우/앞뒤로 밀리지 않도록 고정 장치가 부착되어 있으며, 4개의 볼트로 탑재물이 고정된다. 또한 탑재물의 상하방향의 움직임을 구속하기 위하여 2곳에 결박장치를 사용하였다.
- 이미 개발된 장비라면 진동절연을 위한 장치를 설치하여 진동의 영향을 줄이는 노력이 필요하다. 본 연구에 사용된 엔진은 6기통의 4행정 디젤엔진으로 식 (3)에 의해서 계산하면 엔진 회전수의 3배수가 주된 영향을 미치는 차수이다[1]. 시험에 사용된 차량의 정속 구간에서의 주파수는 약 30Hz 정도 인 것으로 판단된다.
- 5m의 차량으로 탑재물을 포함한 시험 총중량은 17,835kg이며, 차축에 걸리는 하중은 1축 5,300kg, 2축 6,085축, 3축 6,450kg이다. 시험차량은 6단 스틱차량이며, 차량에 탑재된 엔진은 V6, 4행정 디젤엔진이다. Fig.
- 시험트럭은 길이가 11.6m, 폭 2.5m의 차량으로 탑재물을 포함한 시험 총중량은 17,835kg이며, 차축에 걸리는 하중은 1축 5,300kg, 2축 6,085축, 3축 6,450kg이다. 시험차량은 6단 스틱차량이며, 차량에 탑재된 엔진은 V6, 4행정 디젤엔진이다.
- 고유진동수의 확인은 탑재물을 장착하지 않았을 때와 장착했을 때의 변위차이를 계측하여 확인할 수 있다. 탑재물의 중량은 6,635kg이며 탑재물을 장착 했을 때와 장착하지 않았을 때의 차량 높이 차이는 8mm이었다. 이때 스프링상수 k = F/x로 구할 수 있으며, 여기에 대입하면 k = 8,136,169(N/m)이 된다.
- 주행진동시험은 차량이 주행하는 도로의 상황을 고려하여 포장도로, 비포장도로, 요철로에서 수행하였다. 특히 포장로에서는 속도변화에 대한 진동변화를 보기 위하여 국도에서의 제한속도인 60km/h, 고속도에서의 제한 속도인 80km/h에서 데이터를 획득하였다.
성능/효과
- 엔진을 제외한 각 위치별 진동 패턴은 포장도로와 비슷하게 발생하였다. z방향을 기준으로 해서 포장도로와 비교해 볼 때, 엔진에서의 진동은 작아졌지만 차축에서는 약 4배 크게 계측되었으며, 메인 프레임에서는 약 6배 크게 계측되었다. 메인 프레임에서의 진동이 차축과 엔진에서 발생한 진동 비율보다 높게 나타난 이유는 탑재물이 상하방향으로 움직이지 못하도록 결박끈을 장착했지만, 견고하게 차량에 고정되지 못하고 상하운동이 발생하였기 때문이다.
- 앞차축의 진동크기는 큰 차이가 없으나, 뒤차축과 엔진의 진동이 크게 상승하는 것을 볼 수 있다. z방향을 기준으로 했을 때, 메인 프레임과 탑재물에서의 진동 크기가 약 40% 정도 상승하는 것으로 계측되었다. 특히 뒤차축에서의 진동 발생량이 2배 이상 상승하여 진동의 크기를 상승시키는 직접적인 원인이 되었음을 알 수 있다.
- 차량의 주행진동은 도로조건과 주행속도에 따라서 다르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 같은 도로조건이라도 차량의 속도가 빠르면 진동이 증가하고, 주행속도가 느리더라도 도로의 노면 조건이 좋지 않으면 진동이 크게 발생되는 것을 알 수 있었다. 또한 주행속도가 증가함에 따라 엔진회전에 의한 가진 주파수가 증가하는 것을 볼 수 있었다.
- 같은 도로조건이라도 차량의 속도가 빠르면 진동이 증가하고, 주행속도가 느리더라도 도로의 노면 조건이 좋지 않으면 진동이 크게 발생되는 것을 알 수 있었다. 또한 주행속도가 증가함에 따라 엔진회전에 의한 가진 주파수가 증가하는 것을 볼 수 있었다.
- 2는 Table 1에 나타나 있는 위치별 RMS 값을 나타낸 것이다. 분석결과로 보면 차축(1,2)과 엔진(3)에서 진동이 크게 계측되었으며, 차체에 진동을 유발하는 진동원으로 분류할 수 있다. 차체에 탑재된 엔진에서의 폭발과 구동계의 회전에 의해서 발생된 진동이 차량으로 전달되며, 노면과 타이어 사이에서 발생한 충격에 의해서 발생한 진동이 차축을 통해서 차량으로 전달된다.
후속연구
- 전자의 경우에는 많은 연구[1～5]가 진행되고 있지만 후자의 경우는 연구[6] 결과가 미미한 실정이다. 실용적인 측면에서 보면 주행진동시험을 통해서 얻은 결과가 차량을 이해하고 사용하는데 유용하게 사용될 수 있으리라 판단된다. 본 논문에서는 대형트럭에 전자장비가 장착된 대형 캐니스터를 탑재하고 주행진동시험을 수행하여 얻은 결과를 분석하였다.
- 향후 연구는 차량진동을 유발하는 진동 성분을 모델링하고 진동의 크기를 예측하는 연구가 필요하리라 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.