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저속에서 피스톤 슈 내부 보조 링의 윤활 효과 분석

Investigation of the Tribological Effects of the Auxiliary Inner Ring for Piston Shoes at Low Speeds

드라이브ㆍ컨트롤 = Journal of drive and control, v.12 no.2, 2015년, pp.21 - 26  

이성렬 (Dept. of Aerospace & Mechanical Eng., Graduate School, Korea Aerospace University) ,  김종혁 (Dept. of Aerospace & Mechanical Eng., Graduate School, Korea Aerospace University) ,  홍예선 (School of Aerospace & Mechanical Eng., Korea Aerospace University) ,  김병곤 (Yoowon Industries LTD.) ,  문진삼 (Yoowon Industries LTD.) ,  문준혁 (Yoowon Industries LTD.)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to design a swash plate type pump for electro-hydrostatic actuators the performance of the hydrostatic piston shoe bearings in the low speed range needs to be examined, since the pump operates frequently at low speeds, compensating for position control errors as a control element. As a comm...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 선박 조타용 EHA에 사용될 사판식 피스톤 펌프를 설계하는 과정의 일환으로서 유체 윤활이 형성되지 못하는 저속영역에서 피스톤 슈 내부 보조 링이 피스톤 슈 정압 베어링의 마찰과 누설 손실에 미치는 영향을 분석하고 측정하였다.
  • 본 연구는 동남권 광역경제권 선도산업 R&D 사업단의 지원을 받은 “조타용 전동유압펌프 효율 향상을 위한 제어시스템 개발“ 과제(과제 번호 A0022-00201)의 일환으로 수행된 것임.

가설 설정

  • Fig.3(a)과 같이 표현된 모델에서 기울기 각 α는 0.002rad (0.115°)로 가정하였고, 최소 틈새는 영으로 설정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
피스톤 슈 정압 베어링의 부양력은 어떻게 발생되는가? 1에서와 같이 3 자유도 볼 조인트에 의해 피스톤과 연결된다. 원형의 리세스와 랜드로 구성되는 피스톤 슈 정압 베어링의 부양력은 입구 오리피스로 공급된 오일이 랜드와 경사판 사이의 틈새를 빠져나가면서 형성되는 리세스 압력과 틈새 압력에 의해 발생된다.
EHA의 펌프는 어떤 조건에서 작동되는가? EHA(electro-hydrostatic actuator)에 사용되는 펌프는 명령 신호에 따라서 구동 실린더의 위치제어 오차를 보상하기 위해 방향 전환과 더불어 가속, 정속 회전, 감속을 불규칙하게 반복해야 하므로 펌프 요소의 윤활에 불리한 조건에서 주로 작동하게 된다.
사판식 피스톤 펌프의 피스톤 슈의 입구 오리피스를 작게 할수록 어떤 결과가 발생하는가? 본 연구에서는 사판식 피스톤 펌프의 피스톤 슈 내부에 형성되는 보조 링이 저속 영역에서 피스톤 슈의 누설 유량과 마찰력을 줄이는 효과가 있음을 확인하였다. 그리고 입구 오리피스를 작게 할수록 피스톤 슈의 마찰력과 누설 유량이 감소하는 것을 확인하였다. 이 현상은 입구 오리피스를 크게 하여 누설 유량이 많게 하는 것이 마찰력을 줄일 수 있을것이라는 일반적인 예측에서 벗어난 것이다.
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참고문헌 (12)

  1. Lee, S.Y., Kim, B., Kim, S.D., Kim, G. & Hong, Y.S.., "Effect of Si doping on the wear properties of CrN coatings synthesized by unbalanced magnetron sputtering", Thin Soild Films, vol. 506-507, pp. 192-196, 2006 

  2. Hong, Y.S. & Lee, S.Y., "A comparative study of Cr-X-N(XZr,Si) coatings for the improvement of the low-speed torque efficiency of a hydraulic piston pump", Metals and Materials Int. Vol. 14, No. 1, pp. 33-40, 2008 

  3. Murrenhoff, H., Piepenstock, U. and Torsten Kohmascher, T., "Analyzing losses in hydrostatic drives", Proc. of the 7th JFPS International Symposium on Fluid Power, pp. 103-108, 2008 

  4. Hooke, C.J., Kakoullis, Y.P., " The lubrication of slippers on axial piston pumps", 5th international fluid power symposium, pp. 13-26, 1978 

  5. Koc, E, Hooke, C.J., "Investigation into the effects of orifice size, offset and overclamp ratio on the lubrication of slipper bearings", Tribology International, vol. 29, No. 4, pp. 299-305, 1996 

  6. Bergada, J.M., Watton, J., Haynes, J.M., "The hydrostatic/hydrodynamic behavior of an axial piston pump slipper with multiple lands", Meccanica, vol. 45, pp. 585-602, 2010 

  7. Johnson, R.E., Manring, N.D., "Translating circular trust bearings", J. Fluid Mech., vol.530, pp. 197-212, 2005 

  8. Schenk, A., Ivantysynova, M., "An Investigation of the impact of elastohydrodynamic deformation on power loss in the slipper swashplate interface", Proc. 8th JFPS Int. Symposium on Fluid Power, pp. 228-234, 2011 

  9. Wieczorek, U., "Ein Simulationsmodell zur Beschreibung der Spaltstroemung in Axialkolbenmaschinen der Schraegscheibenbauart", Fortschritt-Berichte VDI-Verlag, Series 7, No. 443, 2003 

  10. Boinghoff, O.,"Untersuchen zum Reibungsverhalten der Gleitschuhe in Schragscheiben-Axialkolbenmascinen", VDI-Forschungsheft, VDI-Verlag, vol. 584, 1977 

  11. Hong, Y.S. & Kwon, Y.C., "Investigation of the power losses from hydrostatic piston shoe bearings for swash plate type axial piston pumps under mixed friction conditions", Int. J. Precision Engineering & Manufacturing, vol. 15, No. 11, pp. 2327-2333, 2014 

  12. Hong, Y.S., Kim, J.H. & Lee, S.L.," Performance Improvement of a swash plate type piston pump in the low-speed tange by DLC-coating", J. Korean Soc. Fluid Power Construction Equipments, vol. 11, No. 4, pp. 25-31, 2014 

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