[논문]윤활유 공급량에 따른 스퍼 기어의 피팅 수명에 관한 연구

주진욱; 문석만; 김태완; 조용주

doi:10.9725/kstle.2011.27.1.040

윤활유 공급량에 따른 스퍼 기어의 피팅 수명에 관한 연구
A Study for Influences of Supplied Lubricant Quantities on Pitting Life of Spur Gears 원문보기

윤활학회지 = Journal of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers, v.27 no.1, 2011년, pp.40 - 44

주진욱 (부산대학교 기계공학부 대학원) , 문석만 (부산대학교 기계공학부 대학원) , 김태완 (부경대학교 기계공학부) , 조용주 (부산대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

The object of this study is to investigate influences of supplied lubricant quantities on spur gear's pitting life. Pitting is a sort of contact fatigue failures and made by a repetitive load. Basically, pitting is difficult to predict its life by an analysis due to many factors to be considered about tribology problems. In this paper, pitting life was proved by experiment using two roller machine. For a contact fatigue test, operating circumstances should be considered. During the test, temperature and lubricant quantities are considered and to investigate an influence of lubricant quantities, a comparison between optimally enough and not enough lubricant quantity was implemented.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 Two Roller Machine을 이용하여 기어 피팅파손 실험을 실시하였고, 윤활유 공급량에 따른 스퍼기어의 피팅 수명에 미치는 영향을 파악하기 위한 목적으로, 다음과 같은 연구 결과를 얻었다.

제안 방법

네 가지의 응력조건 당 일정시간 간격마다 광학현미경을 통해 시편의 표면을 관찰하며, 피팅 파손부의 명암비[7]를 통하여 피팅 파손면적을 계산하였다. Fig.
두 실린더가 맞닿아 선 접촉(Line contact) 하게 되면 접촉부의 양 끝단에 과도한 압력이 발생하는, Edge loading이 발생한다[2,3]. 본 연구에서는 Edge loading을 없애고, 정확한 실험응력을 부하하기 위해 한 쪽 시편(Upper specimen)을 라운딩처리를 하였다. Fig.
본 연구에서는 윤활유 온도 및 공급량을 고려하여, 윤활유의 적정공급량 선정 및 공급량에 따른 냉각성능 평가, 접촉응력에 의한 파손의 한 종류인 피팅(Pitting)에 대한 수명시험을 실시하였다.
실험에 필요한 응력범위를 정하고, 각 실험응력을 부하시키기 위해 접촉해석[4]을 통해 실험하중을 결정하였다.
윤활유의 공급온도 및 입, 출구 온도를 측정하기 위해 Thermocouple을 장착하였다. Fig.
접촉식 표면조도 측정기를 사용하여 실제 기어의 치면 거칠기를 측정하고, 실험에 사용될 시편의 거칠기를 거의 동일한 수준으로 가공하였다. Fig.
탄성범위 이내의 최대응력 3 GPa에서부터 1.557 GPa까지의 실험응력으로 실험을 실시하였고, Fig. 10은 접촉해석을 통하여, 3 GPa 부하 시 나타나는 응력분포이며, Table 1은 각 실험응력을 부하시키기 위한 하중을 나타내었다.
피팅 수명시험을 위해 실린더 형상의 두 시편이 맞닿아 구동되는 장비(Two Roller Machine, Phoenix Tribology 社)를 사용하였다. Fig.

대상 데이터

1. Test equipment(TE74) and parts.
실험에 사용된 윤활유는 수동변속기윤활유(Manual Transmission Fluid)를 사용하였고, 피팅 파손기준은 두 시편의 접촉면적에 대해 피팅 파손된 면적이 4%를 넘으면 파손으로 결정하였다[6].

성능/효과

1. 시편의 접촉부에서 발생하는 온도상승에 대해 최소한의 유량으로 최대한의 냉각효과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서는 200 ml/min의 공급유량이 가장 적절하였다.
2. 공급되는 윤활유의 양이 80 ml/min일 때, 시편의 접촉부에서 발생하는 온도상승문제로 피팅 파손수명이 200 ml/min일 때보다 짧게 나오고, S-N Curve의 기울기도 크게 나왔다.
시편의 접촉부에서 발생하는 온도상승에 대해 최소한의 유량으로 최대한의 냉각효과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서는 200 ml/min의 공급유량이 가장 적절하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Two Roller Machine을 이용한 기어 피팅파손 실험의 결과는?	1. 시편의 접촉부에서 발생하는 온도상승에 대해 최소한의 유량으로 최대한의 냉각효과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서는 200 ml/min의 공급유량이 가장 적절하였다. 2. 공급되는 윤활유의 양이 80 ml/min일 때, 시편의 접촉부에서 발생하는 온도상승문제로 피팅 파손수명이 200 ml/min일 때보다 짧게 나오고, S-N Curve의 기울기도 크게 나왔다.
	기어의 작동에서 반드시 필요한 것은?	기어의 작동에서 반드시 필요한 윤활유는 윤활작용과 냉각작용을 한다. 최근 기계의 경량화를 통한 효율 향상 및 환경문제감소 등의 이유로, 최소한의 공급량으로 최대한의 윤활/냉각효과를 얻기 위한 윤활유의 적정 공급량의 필요성이 요구되고 있다[1].
	Thermocouple을 장착한 이유는?	윤활유의 공급온도 및 입, 출구 온도를 측정하기 위해 Thermocouple을 장착하였다. Fig.

참고문헌 (7)

김용기, 차수덕, 김종연, 이민수, "독자모델 감속구동장치 최적유량 선정에 관한 연구," 한국철도학회 학술발표대회논문집, pp. 6-11, 2005.
Harris, T. A., Rolling Bearing Analysis, John Wiley & Sons, New York, 1984.
천서현, 이상돈, 조용주, "캠-롤러 접촉압력에 대한 Camber 효과에 관한 연구," Journal of the KSTLE, Vol. 26, No. 1, pp. 56-60, 2010.

원문보기 상세보기
K. L. Johnson, "Contact Mechanics," Cambridge University press, pp. 45-83, 1985.
Love. A. E. H., "Stress Produced in a Semi-infinite Solid by Pressure on Part of the Boundary," Phil. Trans. Royal Society, A28, pp. 377-420, 1929.
Hohn B.-R., Michaelis K., and Otto H.-P., "Minimized Gear Lubrication by Minimum Oil/air Flow Rate," Wear, Vol. 266, pp. 461-467, 2009.

상세보기
W. Wang, P. L. Wong, and Z. Zhang, "Experimental Study of the Real Time Change in Surface Roughness During Running-in for PEHL Contacts," Wear, 244, pp. 140-146, 2000.

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