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제안 방법
- Fig. 4와 같이 설계된 제로터 펌프의 내·외부로터 사이의 챔버 면적을 CAD의 폐윤곽 면적 산출기능을 이용하여 산출하였다.
- 이러한 분석을 통하여 첨점(cusp)과 루프(loop)를 발생시키지 않는 기하학적인 설계한계 영역과 접촉 중에 있는 로터들 사이의 압력각과 마모와 관련된 미끄럼률도 설계한계 영역 내에서 고찰하였다. 또한, 로버 잇수를 고정시키고 유량과 유량맥동을 계산함으로써 최적의 설계변수를 얻었다.(6)
- 본 논문에서는 선행 연구자들이 제시한 이론적 설계방법을 이용하여 소형타입의 제로터 펌프를 제작하고 이론적 배제용적과 새롭게 도출된 배제용적 산출 공식을 한 가지 모델에 대하여 적용하여 배제용적을 수치해석적으로 구하였다. 산출한 수치해석의 결과를 CAD의 폐윤곽 면적 산출 기능을 이용한 결과와 비교하고 실험을 통하여 검증하였다.
- 본 연구에서는 기존 선행연구자들에 의해 제시되어진 제로터 펌프의 설계방법을 토대로 이론적으로 배제용적을 산출하는 방법을 제시하고, 이론적 공식을 이용한 수치해석적 방법과 CAD의 폐윤곽 면적 산출 기능을 이용한 방법, 또 실험적 방법의 3가지 방법을 이용하여 배제용적을 산출하고 비교하였으며, 이론적 결과가 타당함을 검증하였다.
- 선행연구자들의 형상설계 방법 중 곡선족의 포락선으로부터 내부로터의 형상을 구하는 방법을 사용하여 내부로터의 원호치형을 결정하고, 내·외부로터의 치형을 설계한다.
- 설계 프로파일에 의해 제작되어진 소형타입의 제로터 펌프의 제작품으로 P-Q 특성실험을 수행하였다.
- 6의 특성곡선에서 압력이 0인 무부하 상태에서 최대 토출유량은 2,625x103 mm3/min이였다. 이때 모터의 회전수는 600rpm으로 일정하였고, P-Q 특성실험을 통하여 약 4,475mm3/rev의 실험적 배제용적을 산출하였다.
- 은 원형의 로버(lobe) 형상을 가진 외부로터의 설계변수와 설계한계를 고려한 기하학적이고 운동학적인 분석을 수행하였다. 이러한 분석을 통하여 첨점(cusp)과 루프(loop)를 발생시키지 않는 기하학적인 설계한계 영역과 접촉 중에 있는 로터들 사이의 압력각과 마모와 관련된 미끄럼률도 설계한계 영역 내에서 고찰하였다. 또한, 로버 잇수를 고정시키고 유량과 유량맥동을 계산함으로써 최적의 설계변수를 얻었다.
- 선행연구자들 중 이성철 등(4)은 외부로터의 모든 기어는 전 물림구간에서 내부로터와 접촉하며, 기어 접촉 사이의 공간은 밀폐된 챔버를 형상하나 창성되는 이론곡선으로부터 내부로터를 가공하면 틈새가 없어 원활한 회전이 거의 불가능하므로, 적당한 틈새 간극을 부여하는 방식으로 창성하였다. 제로터 유압펌프에서는 챔버의 체적이 증가되는 구간을 흡입포트, 감소되는 구간을 토출포트에 연결되며, 유압모터에서는 전자의 경우는 공급 측에 후자는 복귀 측에 연결되는 방법으로 기본 형상설계를 진행하였다.(4)
데이터처리
- 8은 설계 공식을 통하여 설계된 제로터 펌프에 대하여 식 (21)과 식 (22)을 수치계산을 통하여 접촉점을 구한 후에 식 (9)에서 식 (12)까지의 수식을 이용하여 내·외부로터 챔버면적을 구하고, 수식 (15)의 배제용적 공식을 적용한 결과이다. 계산 과정은 MATLAB을 이용한 수치해석 프로그램을 사용하였다. 산출된 배제용적은 약 4,809.
- 본 논문에서는 선행 연구자들이 제시한 이론적 설계방법을 이용하여 소형타입의 제로터 펌프를 제작하고 이론적 배제용적과 새롭게 도출된 배제용적 산출 공식을 한 가지 모델에 대하여 적용하여 배제용적을 수치해석적으로 구하였다. 산출한 수치해석의 결과를 CAD의 폐윤곽 면적 산출 기능을 이용한 결과와 비교하고 실험을 통하여 검증하였다.
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