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[국내논문] 공기압 실린더용 저마찰 피스톤 실의 특성해석
Analysis of a Low Friction Piston Seal in Pneumatic Cylinders 원문보기

유공압시스템학회논문집 = Transactions of the Korea Fluid Power Systems Society, v.8 no.3, 2011년, pp.21 - 26  

김도태 (경일대학교 기계자동차학부) ,  장중걸 (경일대학교 대학원 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Nonlinear seal friction in pneumatic cylinders can impede the performance of pneumatic systems designed for high precision positioning with favorable high speed actuation. The behaviour of an elastomeric piston seals in high speed pneumatic cylinders is analyzed by nonlinear finite element analysis ...

주제어

#공기압 실린더   #피스톤 실   #접촉압력   #마찰력   #비선형 유한요소해석  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 저마찰, 고속 공기압 실린더에 사용할 스퀴즈형 피스톤 실의 특성을 검토하기 위해, 실의 간섭량, 작동압력, 피스톤 속도 등 작동조건 변화에 따른 실의 접촉압력, 응력-변형률 분포, 마찰력 등을 구하였다. 탄성중합체 실(elastomeric seal)의 해석은 상용 비선형 유한요소해석 소프트웨어인 ABAQUS를 사용하였다.
  • 이 연구에서는 저마찰, 고속형 공기압 실린더에 적합한 실 형상을 설계하기 위해, 기본적으로는 접촉면이 O링 형상을 갖는 스퀴즈형 피스톤 실(squeeze type piston seal)에 대해 고찰한다. 이것은 양쪽 방향 압력용 실이기 때문에 U형 실과는 달리 실 작용에서 방향성이 없고, 피스톤의 운동방향으로 작용하는 압력을 밀봉할 수 있기 때문에 피스톤에 한 개의 실만 장착하면 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
공기압 실린더용 실은 어떤 조건을 만족해야 하는가? 공기압 실린더에서 실(seal)은 실린더의 성능을 좌우하는 핵심요소 부품이며, 실의 마찰특성은 공기압 구동시스템의 동특성과 제어성능 향상에 중요한 인자이다. 공기압 실린더용 실은 밀봉해야 하는 유체가 윤활성이 없는 압축공기이므로 윤활을 유지하는 것이 중요하다. 따라서 실의 접촉면 형상은 둥근 모양으로 설계하여 윤활을 유지하도록 한다.
공기압 실린더에서 실의 역할은? 공기압 실린더에서 실(seal)은 실린더의 성능을 좌우하는 핵심요소 부품이며, 실의 마찰특성은 공기압 구동시스템의 동특성과 제어성능 향상에 중요한 인자이다. 공기압 실린더용 실은 밀봉해야 하는 유체가 윤활성이 없는 압축공기이므로 윤활을 유지하는 것이 중요하다.
유압용 실은 어떤 형상을 가지는가? 반면 유압용 실은 유압작동유와 같이 주로 기름을 밀봉하기 때문에 레이놀즈 윤활이론에 기초하여 유막 두께를 어떻게 하면 얇게 하는가가 중요하다. 따라서 실 접촉면에서 적절한 압력분포가 필요하기 때문에 밀봉면의 형상이 날카로운 모양(sharp edge)이된다.
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참고문헌 (5)

  1. T. Raparelli, A. Manuello and L. Mazza, "Experimental and numerical Study of Friction in an Elastomeric Seal for Pneumatic Cylinders", Vol. 30, No. 7, pp. 547-552, 1997. 

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  2. G. Belforte, T. Raparelli and M. Velardocchia, "Study of the Behavior of Lip Seal in Pneumatic Actuators", J. of the Society of Tribologists and Lubrication Engineers, pp. 775-780, 1993. 

  3. H. D. Jo and T. J. Park, "Analysis of Piston seal Behavior Characteristics for Pneumatic Cylinder", 유공압시스템학회 2009년 춘계학술대회논문집, pp. 76-80, 2009. 

  4. Z. J. Zhang, D. T. Kim and S. S. Han, "Analysis of Piston Seal in High-Speed Pneumatic Cylinder", 유공압시스템학회 2010 춘계학술대회논문집, pp. 99-104, 2010. 

  5. S. Hur, C. S. Woo, D. S. Kim and Y. S. Kim, "The Behavior and Characterization Analysis of Elastomer Seal for High Speed Pneumatic Cylinder", 대한기계학회 2008년도 추계학술대회논문집, pp. 1215-1220, 2008. 

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