휠 로더는 다양한 작업이 가능한 건설장비 중의 하나로서, 기능적 다양성과 구조적 신뢰성 향상의 요구가 증대되고 있다. 휠 베어링은 로더의 수명을 결정하는 핵심부품 중 하나이며, 테이퍼 롤러 베어링이 사용되고 있다. 일반적인 베어링 수명은 하중과 회전속도로 계산되고 있다. 테이퍼 롤러 베어링의 초기 예압은 내구수명에 직접적인 영향을 미치는 중요한 인자이다. 본 논문은 테이퍼 롤러 베어링에 작용하는 하중, 회전속도, 열 변형에 따른 초기 예압량을 포함한 내구수명 및 예압특성 관계를 제시하였다. 사용온도가 $100^{\circ}C$라면, 상온에 비해 과다 예압 상태가 되며, 내구수명은 약 20.3% 감소하는 결과를 나타내었다.
휠 로더는 다양한 작업이 가능한 건설장비 중의 하나로서, 기능적 다양성과 구조적 신뢰성 향상의 요구가 증대되고 있다. 휠 베어링은 로더의 수명을 결정하는 핵심부품 중 하나이며, 테이퍼 롤러 베어링이 사용되고 있다. 일반적인 베어링 수명은 하중과 회전속도로 계산되고 있다. 테이퍼 롤러 베어링의 초기 예압은 내구수명에 직접적인 영향을 미치는 중요한 인자이다. 본 논문은 테이퍼 롤러 베어링에 작용하는 하중, 회전속도, 열 변형에 따른 초기 예압량을 포함한 내구수명 및 예압특성 관계를 제시하였다. 사용온도가 $100^{\circ}C$라면, 상온에 비해 과다 예압 상태가 되며, 내구수명은 약 20.3% 감소하는 결과를 나타내었다.
A wheel loader is a type of construction machinery that is capable of performing a variety of tasks, and demands on its functional diversity and structural reliability are growing. A wheel bearing is one of the core components that determine the life of the loader; taper roller bearings are commonly...
A wheel loader is a type of construction machinery that is capable of performing a variety of tasks, and demands on its functional diversity and structural reliability are growing. A wheel bearing is one of the core components that determine the life of the loader; taper roller bearings are commonly used for this purpose. The lifetime of a bearing is typically calculated based only on its load and revolution speed. The initial preload of a taper roller bearing is a critical factor that directly affects its endurance life. In this study, the relations between the endurance life and preload characteristics including the amount of preload according to the weight, rotational speed, and thermal modification applied to tapered roller bearings are presented. When the temperature is $100^{\circ}C$, an excessive preload condition is expected compared with that at room temperature, and the durable life decreases by 20.3 %.
A wheel loader is a type of construction machinery that is capable of performing a variety of tasks, and demands on its functional diversity and structural reliability are growing. A wheel bearing is one of the core components that determine the life of the loader; taper roller bearings are commonly used for this purpose. The lifetime of a bearing is typically calculated based only on its load and revolution speed. The initial preload of a taper roller bearing is a critical factor that directly affects its endurance life. In this study, the relations between the endurance life and preload characteristics including the amount of preload according to the weight, rotational speed, and thermal modification applied to tapered roller bearings are presented. When the temperature is $100^{\circ}C$, an excessive preload condition is expected compared with that at room temperature, and the durable life decreases by 20.3 %.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
는 롤러 베어링 해석에 탄성유체윤활 이론을 적용하여 볼에 작용하는 마찰력과 미끄럼 등을 예측함으로써, 축방향하중이 작용하는 고속회전 볼 베어링의 적절한 초기 예압량은 피로수명을 증가시키고 소음을 감소시키며, 궤도면의 손상인 스키딩을 방지할 수 있는 방법을 연구하였다. 또한 고속 회전상태에서의 자이로스코픽 모멘트를 줄이기 위해 베어링의 전동체와 내륜 및 외륜 사이의 접촉각을 줄이는 연구를 수행하였다. 구름 베어링의 해석에 있어 자이로스코픽 모멘트의 영향을 체계적으로 적용하였으며, 여러 가지 형태의 베어링을 해석하였다.
본 논문은 휠 로더의 핵심 부품 중 하나인 테이퍼 롤러 베어링의 내구수명 및 예압특성 관계에 대해 연구하였다. 기존 연구는 베어링에 작용하는 하중과 회전속도로만 해석을 하였으나, 이는 정확한 수명 예측이 어렵다는 단점을 가지고 있다.
또한 높은 온도를 유지한 상태에서 사용되는 경우도 있기 때문에 열 변형을 고려한 내구수명이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 하중, 회전속도, 베어링의 축 방향열 변형을 포함한 초기 예압량에 대해 내구수명 및 예압 특성 관계를 제시하여, 테이퍼 롤러 베어링의 설계 효율 향상에 목적을 두었다.
제안 방법
또한 고속 회전상태에서의 자이로스코픽 모멘트를 줄이기 위해 베어링의 전동체와 내륜 및 외륜 사이의 접촉각을 줄이는 연구를 수행하였다. 구름 베어링의 해석에 있어 자이로스코픽 모멘트의 영향을 체계적으로 적용하였으며, 여러 가지 형태의 베어링을 해석하였다. 많은 구름 베어링에 대한 해석적 연구는 Harris에 의해 시작되었다고 할 수 있다.
실험적인 연구는 1945년부터 Palmgren(5,6)에 의해 많은 진전을 보여 왔으며, 하중, 회전속도, 베어링의 유형 및 윤활유량 등을 포함한 구름 접촉 베어링의 동력손실에 관한 실험식을 제안하였다. 지금까지 Palmgren의 연구는 모든 베어링 제작업체들이 사용하고 있으며, 많은 베어링에 대한 실험적 인자를 계속적으로 제공하므로 구름베어링 사용자들은 그의 식을 많이 사용하고 있다.
휠 로더 차축에 사용되는 테이퍼 롤러 베어링에 대해 축 방향 열 변형을 포함한 내구수명을 분석하였다. 기존 연구는 하중과 회전속도로 수명을 분석하였으나, 이는 사용온도에 따른 축 방향 열 변형을 포함하지 않아 정확한 예압 구간을 예측하는데 문제점을 가지고 있다.
기존 연구는 하중과 회전속도로 수명을 분석하였으나, 이는 사용온도에 따른 축 방향 열 변형을 포함하지 않아 정확한 예압 구간을 예측하는데 문제점을 가지고 있다. 따라서 베어링의 축 방향 열 변형을 포함한 내구수명과 예압 특성 관계를 분석하였으며, 결론은 다음과 같다.
성능/효과
(1) 베어링의 축 방향 열 변형을 포함한 초기 예압량 공식을 제시하였으며, 사용온도가 증가하면 내·외측 베어링에 작용하는 하중이 증가하는 것을 확인하였다.
(2) 상온 20℃에서 베어링을 사용할 경우 최대 수명을 나타내는 예압 구간은 -0.2 mm이며, 17,375의 수명시간을 갖는다. 100℃일 경우 적정 예압 구간은 -0.
1 mm이다. 열 변형을 포함하지 않은 상온 20℃구간인 -0.2 mm에서 사용할 경우 과다 예압 상태이므로, 내구수명이 약 20.3 % 감소하는 결과를 나타내었다.
후속연구
(3) 향후 베어링이 조립되는 하우징과 축에 대한 열 변형을 포함한 연구가 추가적으로 필요하며, 축 방향만이 아닌 반경방향에 대해서도 심도 있는 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
구름 베어링이 가진 문제점은 무엇인가?
이는 구름 베어링이 마찰저항이 적고 유지가 비교적 편리하기 때문이다. 그러나 베어링 내부의 기하학적인 구조가 복잡하기 때문에 베어링의 운동 특성을 해석하는 것은 쉽지 않다. 구름 베어링의 주요 구성요소는 크게 외륜, 내륜, 볼 또는 롤러로 구성되어 있으며, 등 간격을 유지시키기 위해 케이지로 구성되어 있다.
구름 베어링은 어떻게 구성되는가?
그러나 베어링 내부의 기하학적인 구조가 복잡하기 때문에 베어링의 운동 특성을 해석하는 것은 쉽지 않다. 구름 베어링의 주요 구성요소는 크게 외륜, 내륜, 볼 또는 롤러로 구성되어 있으며, 등 간격을 유지시키기 위해 케이지로 구성되어 있다.
참고문헌 (11)
Hertz, H., 1896, On the Contact of Rigid Elastic Solids and on Hardness, MacMillan, London, pp. 163-183.
Cattaneo, C., 1947, "A Theory Second Order Elastic Contact," Univ. RomaRend. Mat. Appl. 6, pp. 505-512.
Jones, A. B., 1960, "A General Theory for Elastically Constrained Ball and Radial Roller Bearing Under Arbitrary Load and Speed Condition," Journal of Basic Engineering.
Harris, T. A., 1984, Rolling Bearing Analysis, Second Edition, John Wiley & Sons, pp.158-193.
Palmgren, A. and Snare, B., 1957, "Influence of Load and Motion on the Lubrication and Wear of Rolling Bearing," Mech. Eng., Vol. 79, pp.454-458.
Palmgren, A., 1958, Ball and Roller Bearing Engineering, Third Edition, Burbank, Philadelphia, pp.73-99.
Yoon, K. C., 2000, "Design Methods of Application-Based Exclusive Ball Bearings Using Genetic Algorithms," Ph.D. Thesis, Hanyang University, pp.1-11.
Kang, H. S., 2005, "Study on the Development of a Ultra-High-Speed Spindle System Considering Thermal Characteristics," Ph.D. Thesis, Chonnam University, pp.1-100.
Ahn, T, K, and Lee, S, H., 2007, "Endurance Life Estimation of Taper Bearing Units," Trans of the KSAE, pp.160-164.
Kim, G, H., 2001, "A Study on the Durability Evaluation and Analysis Techniques of Wheel Bearing Hub Unit for Passenger Car," Ph.D. Thesis, Korea University, pp.1-224.
KBC, 2005, Rolling Bearing, Catalog GB 41 500 KA, pp.96-99.
이 논문을 인용한 문헌
저자의 다른 논문 :
활용도 분석정보
상세보기
다운로드
내보내기
활용도 Top5 논문
해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다. 더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.