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Pin-on-disk를 이용한 기초 마찰소음 실험 연구
A Basic Experimental Study on the Squeak Noise Using the Pin-on-disk 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.22 no.8, 2012년, pp.736 - 741  

남재현 (공주대학교 기계자동차공학부) ,  강재영 (공주대학교 기계자동차공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Squeak noise is studied by using the pin-on-disk system with aluminum pin and steel disk. Noise induced by friction is measured with respect to the normal loads and sliding speeds. The negative slope of friction-velocity curve is seen when the squeak noise occurs. It is found that the normal load in...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 이 논문에서는 마찰과 소음을 연구하고자 가장 일반적인 형태의 마찰 시험기인 pin-on-disk를 설계하고 제작하였다. 하중 부과 방법으로 추를 이용한 방법을 사용하였으며, 하중을 변화 시켜 마찰에 의한 소음진동을 측정하였다.
  • 또한 미끄럼 속도를 변화시켜 마찰계수와의 관계를 측정하였으며, 고유주파수가 마찰에 의한 소음진동의 어떠한 경향을 나타내고 있는지 실험하여 보았다. 또한 마찰 표면의 상태에 따라 마찰에 의한 소음진동 현상이 어떠한 상관관계를 가지는지 대해 연구하였다. 위와 같은 동특성을 변화시켜 이에 의해 발생하는 마찰에 의한 소음 및 진동 현상의 변화를 실험적으로 고찰하고자 하였다.
  • 또한 마찰에 의한 소음진동의 대표적인 원인인 음의 기울기를 확인하기 위하여 회전속도를 초당 2 RPM씩 증가시켜 미끄럼 속도에 따른 마찰계수의 변화와 음의 기울기 구간에서의 소음과의 민감도 및 영향을 연구해 보았으며, pin-on-disk의 충격망치시험(hammering test)을 통하여 고유진동수를 측정하고 peak에서의 소음과의 관계에 대해 고찰해 보았다. 또한 시간의 변화에 따른 마찰면의 표면 상태를 확인하여 마찰에 의한 소음과 표면 상태 변화에 따른 상관관계를 연구하였다.
  • 마찰에 의한 소음진동의 대표적인 메커니즘인 음의 기울기를 확인하기 위하여 미끄럼속도에 따른 동특성 변화를 연구해 보았다.
  • 또한 마찰 표면의 상태에 따라 마찰에 의한 소음진동 현상이 어떠한 상관관계를 가지는지 대해 연구하였다. 위와 같은 동특성을 변화시켜 이에 의해 발생하는 마찰에 의한 소음 및 진동 현상의 변화를 실험적으로 고찰하고자 하였다.
  • 이 연구에서는 일반적인 마찰 시험기인 pin-on-disk 에서 인위적으로 장시간 마찰 시킨 후 마찰 소음진동을 측정해보고 실험하였다. 일반적인 마찰의 메커니즘에 대해 실험적으로 연구하였고 실제 측정을 통해 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
소음과 진동을 유발하는 매우 중요한 원인은? 접촉한 두 물체의 상대운동에 의해 마찰력이 발생한다. 이와 같이 상대운동의 결과로 이들 재료의 마찰이 발생하며 소음과 진동을 유발하는 매우 중요한 원인이 된다. 기계 작동 시 발생하는 마찰소음 현상은 기계의 품질과 신뢰성을 결정하는 매우 중요한 요소이다.
상대운동에서 발생하는 마찰력은 무엇의 영향을 받는가? 상대운동에서 발생하는 마찰력은 두 물체의 물리적 특성뿐만 아니라, 표면조건, 미끄럼 속도, 하중, 미끄럼 거리, 운동 형태의 동특성뿐만 아니라 온도및 외부의 습도, 진공도 등의 복합 환경적인 요소의 영향을 받는다. 그 외 실험 방법의 조건 변화에 따라 다르게 측정될 수 있으며, 다양한 인자들에 의해 변화하는 특성을 지닌다.
일반적인 마찰 시험기인 pin-on-disk 에서 인위적으로 장시간 마찰 시킨 후 마찰 소음진동을 측정해보고 실험한 결과는? (1) 마찰소음은 하중이 증가함에 따라 소음진동이 증가하는 경향을 보인다. (2) Pin-on-disk의 미끄럼 속도에 따른 동적 불안정성이 마찰소음의 근본적인 메커니즘인 음의 기울기를 확인하였다. (3) 충격망치시험(hammering test)을 통한 고유주 파수 분석 결과 마찰에 의한 소음진동이 발생하는 주파수 대역에서 공진주파수가 생성되며, 유한요소법 (FEM) 해석 결과 핀의 굽힘 모드임을 확인하였다. (4) 마찰재의 표면이 시간에 따라 변화하면서 표면 부스럼이 발생하고, 마찰소음을 유발할 수 있다.
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참고문헌 (11)

  1. Jibiki, T., Shima, M., Akita, H. and Tamura, M., 2001, A Basic Study of Friction Noise Caused by Fretting, Wear, Vol. 251, pp. 1492-1503. 

  2. Chen, G., Zhou, Z., Philippe, K. and Leo, V., 2001, Effect of Surface Topography on Formation of Squeal under Reciprocating Sliding, Wear, Vol. 253, pp. 411-423. 

  3. Kang, J., 2010, Tilting Effect of Automotive Seat System on Squeak Noise, Journal of Sound and Vibration, Vol. 20, pp. 577-582. 

  4. Kong, H., Yoon, E., Kwan, O. and Oh, J., 1995, Sliding Frictional Characteristics with the Change of Dynamic Parameter in the Friction Measurement, Journal of KSTLE, Vol. 11, pp. 44-55. 

  5. Kang, J., Krousgrill, C. M. and Sadeghi, F., 2008, Dynamic Instability of a Thin Circular Plate with Friction Interface and Its Application to Disc Brake Squeal, Journal of Sound and Vibration, Vol. 316, pp. 164-179. 

  6. Kang, J., Krousgrill, C. M. and Sadeghi, F., 2009, Wave Pattern Motion and Stick-slip Limit Cycle Oscillation of a Disc Brake, Journal of Sound and Vibration, Vol. 325, pp. 552-564. 

  7. Choi, D. and Lee, S., 2005, Experimental Study on the Squeak Noise Characterized by the Plastic Parts Material in Automobile, Proceedings of KSAE, KSAE05-F0315, pp. 1986-1991. 

  8. Suh, N. and Sin, H., 1981, The Genesis of Friction, Wear, Vol. 66, pp. 91-114. 

  9. Kovmopolous, K., Saka, N. and Suh, N., 1986, Plowing Friction in Dry and Lubricated Metal Sliding, Journal of Tribology, Vol. 108, pp. 301-313. 

  10. Gao, C. and Kuhlmann-Wilsdorf, D., 1990, On Stick-slip and Velocity Dependence of Friction at Low Speeds, Journal of Tribology, Vol. 112, pp. 354-360. 

  11. Meziane, A., Baillet, B. and Laulagnet, B., 2010, Experimental and Numerical Investigation of Friction-induced Vibration of a Beam-on-beam in Contact with Friction, Journal of Applied Acoustics, Vol. 71, pp. 843-853. 

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