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사판식 유압 피스톤 펌프의 응력해석에 관한 연구
A Study on the Stress Analysis of Oil Hydraulic Piston Pump with a Swash Plate Type 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.4, 2015년, pp.2424 - 2429  

정봉수 (전북대학교 융합기술공학부)

초록
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유압 피스톤 펌프에서, 고속 상대운동을 하는 실린더 블록과 밸브 플레이트는 누설 및 마찰 손실의 최적화를 위해 극단적으로 제어되어야 하는 특성을 가지고 있으며, 내압 특성 설계는 고압 성능에 매우 중요하지만 이에 대한 응력 해석에 관한 연구가 활발하게 수행되지는 않았다. 따라서 본 논문에서는 CATIA V5를 사용한 정적 응력 해석을 통하여 사판식 유압 피스톤 펌프의 실린더 블록과 밸브 플레이트의 응력과 변위를 해석하고자 하였으며, 실린더 블록의 최대응력은 실린더 뒷부분 동 재질의 접합 소재에 발생하며, 축방향에 비해 반경방향 작용압력이 응력과 변위에 더 큰 영향을 주고, 응력은 약 66%, 변위는 약 30% 더 크게 나타났다. 밸브 플레이트의 경우 재질 및 형상에 대한 검토가 요구됨을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In an oil hydraulic piston pump, the cylinder block and valve plate in high speed relative sliding motion have the characteristics which should be extremely controlled for the optimization of leakage and friction losses, and pressure-resistance design of them is very important for high pressure perf...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 지금까지 유압펌프의 응력해석에 대한 연구는 그렇게 활발하게 이루어지지는 않았다[3]. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 고압화에 대응하기 위해 사판식 유압 피스톤 펌프의 실린더 블록과 밸브 플레이트에 대해 정적응력해석을 수행하였으며, 이 연구를 통해 실린더블록과 밸브 플레이트에 있어서 응력분포와 변형의 형태에 관하여 살펴보았다.
  • 물론, A-2, A-3와 같은 가정은 이론적으로만 가능하며, 압력의 작용 방향의 영향을 살펴보고 압력을 지지하는 방향을 정확하게 파악하기 위한 것이 그 목적이다. 밸브 플레이트의 경우에는 토출포트 부위에만 압력이 작용한다는 가정 하에 응력해석을 수행하였다.

가설 설정

  • 물론, A-2, A-3와 같은 가정은 이론적으로만 가능하며, 압력의 작용 방향의 영향을 살펴보고 압력을 지지하는 방향을 정확하게 파악하기 위한 것이 그 목적이다. 밸브 플레이트의 경우에는 토출포트 부위에만 압력이 작용한다는 가정 하에 응력해석을 수행하였다. 작용압력은40, 45, 50MPa로 주었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유압시스템이 사용되어지는 분야는 무엇인가? 유압시스템은 동력밀도가 높아 소형․경량화에 유리하기 때문에 건설기계 분야에서부터 선박, 자동차, 공작기계, 산업기계, 우주항공 등 광범위한 분야에서 사용되어져 왔다. 유압 피스톤 펌프는 고압에 적합하고, 가변토출 제어가 가능하다는 특성, 높은 효율, 높은 작동압력특성 등 때문에 유압 펌프 중에서 가장 광범위하게 사용되고 있다[1].
고압화에 대응하여 피스톤 펌프의 구조해석이 필요한 이유는 무엇인가? 이와 같은 고압화에 대응하여 피스톤 펌프의 구조해석이 절실하게 필요한 상황이다. 구조체에 하중이 가해지면 그 구조체에는 변형이 일어나게 되며, 이러한 변형에 따라 구조체에 가해지는 외력과 평형을 이루는 내부응력이 발생한다. 최적의 구조설계를 위해서는 정확한구조해석이 선행되어야 하며, 최적설계를 얻기 위해서는 구조해석과 설계가 반복적으로 이루어져야 한다.
유압 피스톤 펌프가 유압 펌프 중 가장 광범위하게 사용된 이유는 무엇인가 유압시스템은 동력밀도가 높아 소형․경량화에 유리하기 때문에 건설기계 분야에서부터 선박, 자동차, 공작기계, 산업기계, 우주항공 등 광범위한 분야에서 사용되어져 왔다. 유압 피스톤 펌프는 고압에 적합하고, 가변토출 제어가 가능하다는 특성, 높은 효율, 높은 작동압력특성 등 때문에 유압 펌프 중에서 가장 광범위하게 사용되고 있다[1].
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참고문헌 (9)

  1. J. Y. Jung and I. S. Cho, "The Tribology of Core Oil Hydraulic Pumps", Journal of the KSFC, Vol. 10, No. 1, pp. 38-45, 2013 DOI: http://dx.doi.org/10.7839/ksfc.2013.10.1.038 

  2. I. S. Cho, "Theoretical Analysis of the Slipper Hydrostatic Bearing Shape in the Swash Plate Type Axial Piston Pump", Journal of the KSFC, Vol. 10, No. 1, pp. 14-20, 2013 DOI: http://dx.doi.org/10.7839/ksfc.2013.10.1.014 

  3. C. T. Lee, "Development of Monolith Type Driving Pulley of Power Steering Hydraulic Pump", Journal of the KFPS, Vol. 7, No. 4, pp. 9-14, 2010 

  4. J. S. Lee, "Structure Improvement and New Product Development of Cleaning Machine", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 15, No. 8, pp. 4784-4789, 2014 DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2014.15.8.4784 

  5. J. H. Choi and J. H. Kim, "Multi Degree of Freedom Linear Electric Generator for Structural Concerns and Electric Generation Improvement of the Linear Electric Generator in a Vehicle Suspension", Journal of the Korea Academia- Industrial cooperation Society, Vol. 15, No. 9, pp. 5452-5459, 2014 DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2014.15.9.5452 

  6. K. H. Kim, Y. S. Lee and J. D. Han, "Stress Analysis of Plate-Spring-Type Landing Gear Materials", Trans. KSME, Series A, Vol. 38, No. 3, pp. 303-308, 2014 DOI: http://dx.doi.org/10.3795/KSME-A.2014.38.3.303 

  7. J. H. Kang, D. Y. Lee, J. S. Kim, Z. Z. Xu and S. K. Lyu, "A Study on 3D Modeling & Stress Analysis of Helical Conical Involute Gear", Journal of the KSMPE, Vol. 13, No. 1, pp. 45-51, 2014 DOI: http://dx.doi.org/10.14775/ksmpe.2014.13.1.045 

  8. J. G. Kim and J. K. Lee, "Three Dimensional Stress Analysis of a Dental Implant with Central Cavity", Journal of the Korea Academia -Industrial cooperation Society, Vol. 12, No. 5, pp. 2197-2202, 2011 DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2011.12.5.2197 

  9. K. K. Jin, S. K. Ha, J. H. Kim, H. H. Han and S. J. Kim, "Life Prediction of Composite Pressure Vessels Using Multi-Scale Approach", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 11, No. 9, pp. 3176-3183, 2010 DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2010.11.9.3176 

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