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적층 접시스프링의 정적 거동 특성
Static Behavior Characteristics of Disc Spring Stacks 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.21 no.5, 2013년, pp.47 - 53  

김영흡 (동양미래대학교 기계과) ,  조승현 (동양미래대학교 기계과) ,  박동훈 (시스톤 테크놀로지스(주))

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The wide application of disc springs to the designing of mechanical products with space limit is mainly attributable to their property of sustaining large axial load with small displacement. Due to the impediments in expecting the final results caused by the significant differences existing between ...

주제어

#접시스프링   #거동 특성   #직렬 적층   #병렬 적층   #마찰   #이력  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 직렬 및 병렬 적층된 접시스프링에 대하여 수치해석과 실험을 수행함으로써 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 본 연구에서는 직렬 및 병렬 형태로 적층된 접시스프링의 개수 및 마찰계수의 변화에 의한 힘-변위 특성에 대한 영향을 평가하기 위하여 해석과 실험을 수행하고 그 하중을 받는 경우의 거동 특성을 고찰하였다.
  • 본 연구에서는 직렬 및 병렬 형태로 적층된 접시스프링의 거동특성을 고찰하기 위해 비선형거동해석에 널리 사용되고 있는 MSC/MARC프로그램을 사용하여 유한요소 해석을 위한 2차원 축대칭 접촉 모델을 구성하였다. 접시스프링의 재질은 Soft 50 Cr V-4이고 탄성계수는 106GPa이며, 포아송비는 0.
  • 또한, 접시스프링과 고무링으로 구성된 완충장치에 대한 연구,8) 자동변속기에 적용된 접시스프링의 최적설계에 대한 연구,9) 접시스프링의 해석 방법을 이용하여 승용차용 클러치에 사용되는 스프링의 강성 해석에 대한 연구10) 등 접시스프링이 적용된 시스템에 대한 연구가 이루어졌다. 이러한 연구는 단일 접시스프링을 대상으로 하중-변위에 대한 선형 또는 비선형 해석을 수행하였거나 접시스프링이 적층된 경우에 대해서도 수치해석을 통하여 기존 수식과의 일치 여부를 검증하거나 진동 측면에서 고찰한 것이다.

가설 설정

  • 해석 시 접시스프링은 강체에 의해 축방향으로 압축하는 조건을 부여하였고, 접시스프링과 강체사이의 접촉면에 마찰계수가 균일하다고 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
접시스프링은 무엇이고 어느분야에 사용되는가? 접시 스프링은 원뿔 형태의 원형 판스프링으로서 판의 두께가 일정하며 작용 하중이 내경 상부와 외경 하부의 가장자리에 고르게 분산되는 특징이 있다. 접시스프링은 작은 변위로 큰 축방향의 하중을 지지하는데 이상적으로 사용될 수 있는 기계요소로서, 자동차를 비롯하여 선박 해양 탐사시설, 건설장비, 보일러, 소각로, 기계 공구, 교통시설 등 거의 모든 산업 분야에 광범위하게적용되고 있다.
단일 접시스프링의 압축과 복원 시에 작용하는 마찰력은 어떤 관계를 가지고 있는가? 1에 나타난 바와 같다. 즉, 접시스프링이 압축될 때 접시스프링 모서리에서 발생한 마찰력은 회전중심에 모멘트를 발생시키고, 이것은 압축 하중이 회전중심에 대하여 발생시키는 모멘트와 반대 방향으로 작용하여 압축에 요구되는 하중이 증가하게 된다. 이와는 반대로 복원 시에는 마찰력에 의한 모멘트가 압축 하중에 의한 모멘트와 같은 방향으로 작용하여 발생한 마찰력만큼 압축 하중이 감소하게 된다. 이러한 마찰력은 하중을 받는 표면 거칠기, 스프링 모서리의 라운드 크기, 윤활제의 유무 등에 따라 달라진다.
접시 스프링의 특징은? 접시 스프링은 원뿔 형태의 원형 판스프링으로서 판의 두께가 일정하며 작용 하중이 내경 상부와 외경 하부의 가장자리에 고르게 분산되는 특징이 있다. 접시스프링은 작은 변위로 큰 축방향의 하중을 지지하는데 이상적으로 사용될 수 있는 기계요소로서, 자동차를 비롯하여 선박 해양 탐사시설, 건설장비, 보일러, 소각로, 기계 공구, 교통시설 등 거의 모든 산업 분야에 광범위하게적용되고 있다.
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참고문헌 (10)

  1. R. L. Norton, Machine Design, An Integrated Approach, 4th Edn., Prentice Hall, USA, p.838, 2011. 

  2. J. O. Almen and A. Laszlo, "The Uniform Section Disk Spring," Transactions of ASME, Vol.58, No.4, pp.305-314, 1936. 

  3. MUBEA Korea Co., Ltd, MUBEA Disc Spring Manual, 2006. 

  4. A. Hagerodt, F. Kuchukay, D. H. Park, A. Heim and A. Rinsdorf, "Optimum Design of Return and Cushion Springs for Automatic Transmission Clutches," SAE 2001-01-0870, 2001. 

  5. S. G. Park, O. C. Kwon, N. Fawazi, J. E. Oh and J. Y. Lee, "Non-linearity Analysis of the Disc Spring According to Lamination Method Using Numerical Simulaton," Spring Conference Proceedings of KSPE, pp.189-190, 2008. 

  6. S. W. Bang, H. J. Lee, H. J. Sim, S. G. Park, J. Y. Lee and J. E. Oh, "Non-linearity Characteristics Consideration of the Disc Spring under Shock Using Numerical Analysis," Transactions of the KSNVE, Vol.18, No.2, pp.153-159, 2008. 

    원문보기 상세보기 crossref

  7. D. H. Shin, J. E. Oh and J. Y. Lee, "Predictions of Load-displacement of the Disc Spring with the Friction," Spring Conference Proceedings of KSNVE, pp.572-577, 2011. 

  8. S. H. Ko and M. J. Choi, "On the Damping of a Shock Absorption Device Composed of Disk Spring Stacks," Journal of the KIGAS, Vol.12, No.4, pp.46-51, 2008. 

  9. Y. H. Kang, J. H. Hong, I. S. Joo, Y. S. Kim, T. J. Kim and S. K. Kang, "A Study on the Optimal Design Technique for Improving Fatigue Life of Return Spring," KSAE Spring Conference Proceedings, pp.642-647, 2002. 

  10. J. Y. Kim, J. G. Kim and H. J. Yoon, "Axial Stiffness Analysis of a Clutch Diaphragm Spring in Passenger Cars," Journal of the KSPSE, Vol.14, No.6, pp.35-40, 2010. 

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