100톤급 굴삭기에 장착할 수 있는 초대형 유압브레이커 개발을 수행하였다. 유압브레이커 설계에 앞서 타격에너지, 분당 타격수 등의 성능을 예측할 수 있는 유압브레이커 해석 방법에 대해 연구하였다. 해석 결과를 바탕으로 초대형 유압브레이커의 설계 및 제작이 이루어졌으며, 유압브레이커가 성공적으로 작동함을 확인하였다. 실제 유압브레이커 작동 시 타격에너지와 분당 타격수를 측정하여, 해석 결과와 비교하였다. 분당 타격수 해석 결과는 큰 오차 없이 실험 결과를 잘 예측하였지만, 타격에너지 해석 결과는 실제 실험 결과와 매우 큰 차이가 나타남을 확인하였다. 초대형 유압브레이커를 성공적으로 개발하였으며, 향후 마찰, 유압회로 등을 고려하여 타격에너지 해석 방법을 보완할 예정이다.
100톤급 굴삭기에 장착할 수 있는 초대형 유압브레이커 개발을 수행하였다. 유압브레이커 설계에 앞서 타격에너지, 분당 타격수 등의 성능을 예측할 수 있는 유압브레이커 해석 방법에 대해 연구하였다. 해석 결과를 바탕으로 초대형 유압브레이커의 설계 및 제작이 이루어졌으며, 유압브레이커가 성공적으로 작동함을 확인하였다. 실제 유압브레이커 작동 시 타격에너지와 분당 타격수를 측정하여, 해석 결과와 비교하였다. 분당 타격수 해석 결과는 큰 오차 없이 실험 결과를 잘 예측하였지만, 타격에너지 해석 결과는 실제 실험 결과와 매우 큰 차이가 나타남을 확인하였다. 초대형 유압브레이커를 성공적으로 개발하였으며, 향후 마찰, 유압회로 등을 고려하여 타격에너지 해석 방법을 보완할 예정이다.
Development of a extra-large hydraulic breaker, which could be used for a 100 ton-class excavator were carried out Hot-firing tests were carried out. Before designing a hydraulic breaker, the analysis method to predict the performance such as impact energy and impact rate were studied. Based on the ...
Development of a extra-large hydraulic breaker, which could be used for a 100 ton-class excavator were carried out Hot-firing tests were carried out. Before designing a hydraulic breaker, the analysis method to predict the performance such as impact energy and impact rate were studied. Based on the analysis result, the design and manufacture of a extra-large hydraulic breaker were performed, and the breaker were confirmed to operate successfully. The data of impact energy and impact rate were measured during the operation of the breaker, and were compared with the analysis result. The analysis result of impact rate anticipated well the test data, but that of impact energy showed a large difference with the test data. The extra-large hydraulic breaker were successfully developed and the analysis method of impact energy will be updated taking into account friction, hydraulic circuit, etc.
Development of a extra-large hydraulic breaker, which could be used for a 100 ton-class excavator were carried out Hot-firing tests were carried out. Before designing a hydraulic breaker, the analysis method to predict the performance such as impact energy and impact rate were studied. Based on the analysis result, the design and manufacture of a extra-large hydraulic breaker were performed, and the breaker were confirmed to operate successfully. The data of impact energy and impact rate were measured during the operation of the breaker, and were compared with the analysis result. The analysis result of impact rate anticipated well the test data, but that of impact energy showed a large difference with the test data. The extra-large hydraulic breaker were successfully developed and the analysis method of impact energy will be updated taking into account friction, hydraulic circuit, etc.
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문제 정의
본 논문에서는 첫째로 자체중량 6.5톤급 전유압 방식 초대형 유압브레이커 개발을 위한 해석 방법을 연구하였으며, 둘째로 해석 결과를 바탕으로 실제 시제품을 설계, 제작하여 시제품 테스트를 성공적으로 수행하였다.
본 연구의 목적은 자체중량 6.5톤급 전유압 방식 초대형 유압브레이커를 개발하는 것이었다. 이를 위해 먼저전유압 방식 유압브레이커의 해석 방법에 대해 연구를수행하였으며, 다음으로 해석 결과를 바탕으로 시제품을설계, 제작하여 실제 타격에너지와 분당 타격수를 측정하였다.
제작된 유압브레이커의 성능 평가를 위해 한국기계연구원 신뢰성평가센터에 의뢰하여 시험을 수행하였다. Fig.
제안 방법
다음으로 타격주파수는 유압브레이커 피스톤과 툴의 단위 시간당 충돌횟수로 나타내며 원칙적으로 타격주파수는 타격에너지 시험에 사용한 것과 동일한 조건에서 측정되었다. 시험에서 타격주파수는 5회의 연속적인 작동 사이클 시간의 역수로 산출되었다.
시험 방법으로 먼저 타격에너지 시험은 25회의 단속 적인 작동 사이클 시간 동안 측정한 데이터 중 각각의 펄스 구분이 명확하고, 다른 파형에 갑섭을 받지 않은 파형을 선택하여, 장비의 초기하중을 제거한 하중값과 타격시작 시간에서 마감시간까지의 변형률을 구하였다. 타격에너지 산출은 25회 측정값의 산술평균을 적용하였다.
앞 장에서 설명한 유압브레이커 해석 방법을 이용하여 해외 7톤급 유압브레이커의 일반적 작동 조건인 오일 압력 170 bar, 오일 공급유량 350 LPM 조건에서 해석적으로 타격에너지가 26,148 J, 분당 타격수가 148 RPM 이 되도록 유압브레이커를 설계하였다. Fig.
5톤급 전유압 방식 초대형 유압브레이커를 개발하는 것이었다. 이를 위해 먼저전유압 방식 유압브레이커의 해석 방법에 대해 연구를수행하였으며, 다음으로 해석 결과를 바탕으로 시제품을설계, 제작하여 실제 타격에너지와 분당 타격수를 측정하였다.
시험 방법으로 먼저 타격에너지 시험은 25회의 단속 적인 작동 사이클 시간 동안 측정한 데이터 중 각각의 펄스 구분이 명확하고, 다른 파형에 갑섭을 받지 않은 파형을 선택하여, 장비의 초기하중을 제거한 하중값과 타격시작 시간에서 마감시간까지의 변형률을 구하였다. 타격에너지 산출은 25회 측정값의 산술평균을 적용하였다.
성능/효과
7%의 오차를 보였으며, 타격에너지는 81%의 오차를 나타내었다. 따라서 본 논문에서 제안된 해석 방법은 분당 타격수 예측은 매우 정확하게 할 수 있지만, 타격에너지는 매우 큰 오차가 발생한다는 것을 확인할 수있었다. 이는 피스톤이 움직일 때 실린더와의 마찰 등으로 인한 에너지 손실, 피스톤과 치즐이 충돌할 때 반발에 의한 에너지 손실, 그리고 유압브레이커 내부에서의 버퍼링 등에 의한 공간 손실 등이 없다고 가정하여 타격에너지를 계산했기 때문이다.
다음으로 타격주파수는 유압브레이커 피스톤과 툴의 단위 시간당 충돌횟수로 나타내며 원칙적으로 타격주파수는 타격에너지 시험에 사용한 것과 동일한 조건에서 측정되었다. 시험에서 타격주파수는 5회의 연속적인 작동 사이클 시간의 역수로 산출되었다.
앞에서도 언급하였듯이 오일 압력 170 bar, 오일 공급유량 350 LPM 조건에서 타격에너지 및 분당 타격수의 해석값은 26,148 J, 148 RPM이었다. 해석값 기준으로 분당 타격수는 4.7%의 오차를 보였으며, 타격에너지는 81%의 오차를 나타내었다.
해석값 기준으로 시제품 테스트 시 측정된 분당 타격 수는 4.7%의 오차를 보였으며, 타격에너지는 81%의 오차를 나타내었다. 따라서 본 논문에서 제안된 해석 방법은 분당 타격수 예측은 매우 정확하게 할 수 있지만, 타격에너지는 매우 큰 오차가 발생한다는 것을 확인할 수있었다.
후속연구
보다 정확하게 타격에너지를 예측하기 위해서는 현재의 정역학적 해석 방법이 아닌, 피스톤의 위치, 유압회로내 오일의 움직임, 마찰 등을 고려하는 동역학적 해석 방법[14]이 사용되어야 하며 이를 위한 추가적인 연구를 수행할 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
유압브레이커는 어디에 사용되는가?
유압브레이커는 암반, 시멘트 구조물, 도로포장 등을파쇄하거나 해체할 때 사용되는 것으로, 원기둥 모양의치즐 한쪽 끝을 파쇄하고자 하는 물체에 대고 다른 한쪽끝을 유압 피스톤으로 쳐서 그 충격력으로 물체를 파쇄시키는 기계장치이다[1-14]. 유압브레이커는 단독제품으로 생산되나, 실제 작업은 굴삭기의 끝단에 연결되어 굴삭기 작업자에 의해 이루어지게 된다.
유압브레이커는 어떠한 과정으로 물체를 파쇄시키는 장치인가?
유압브레이커는 암반, 시멘트 구조물, 도로포장 등을파쇄하거나 해체할 때 사용되는 것으로, 원기둥 모양의치즐 한쪽 끝을 파쇄하고자 하는 물체에 대고 다른 한쪽끝을 유압 피스톤으로 쳐서 그 충격력으로 물체를 파쇄시키는 기계장치이다[1-14]. 유압브레이커는 단독제품으로 생산되나, 실제 작업은 굴삭기의 끝단에 연결되어 굴삭기 작업자에 의해 이루어지게 된다.
유압브레이커는 어떻게 구별되는가?
이러한 브레이커는 크게 가스(gas)식과 유압(hydraulic)식으로 구별된다. 일반적으로 가스식은 가격이 저렴하나 작업 안정성과 편리성이 부족한 단점이 있으며, 유압식은 가격이 비싸지만 작업 안정성과 편리성이 우월한 특징이 있다.
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