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풀림방지 Curved-Nut 설계 및 성능 시험
Design and Performance Test of Locking Curved-Nut 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.41 no.3, 2017년, pp.199 - 204  

차민철 (충북대학교 기계공학부) ,  강호성 (충북대학교 기계공학부) ,  김도엽 (충북대학교 기계공학부) ,  이석용 (충북대학교 기계공학부) ,  정희종 (바이브록) ,  이응석 (충북대학교 기계공학부)

초록
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현재 진동이 심한 산업현장에서 많은 종류의 풀림방지 너트가 사용되고 있다. 왜냐하면 진동의 풀림은 큰 사고를 유발할 수 있기 때문이다. 하지만 대부분의 풀림방지너트는 복잡한 가공과정을 거치기 때문에 가격 경쟁력에서 불리하다. 때문에 본 연구에서는 가공이 쉬운 새로운 유형의 커브드 너트를 개발 하고자 한다. 탄성에너지와 너트의 풀림메커니즘 사이의 탄성에너지를 연구하고 분석한 뒤, 나사의 풀림테스트를 한다. 커브드 너트는 기존너트에 밀링 공구를 이용하여 수직으로 한번 또는 두 번 너트의 밑면을 가공한다. 결과적으로 너트의 탄성에너지가 클수록 너트의 풀림을 막게 된다. 본 연구에서는 NAS3350의 진동테스트 장비를 이용하여 시험을 하고 결과를 분석한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Many types of locking nut are commercializing in the various industries where has heavy vibration. Because nut's loosing causes a serious accident. But the most locking nuts are too expensive as the complicate manufacturing process. In this study, we design the new type of locking nut, "Curved-Nut" ...

주제어

#풀림방지너트   #커브드너트   #탄성에너지   #마찰에너지  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 기존의 개발된 풀림방지 역할의 기술들이 가공이 복잡하고 고가라는 단점을 극복하기 위하여 가공이 쉽고 단가가 낮은 풀림방지 너트를 개발을 위하여 설계하고자 한다. 즉 너트와 스프링와셔의 일체형인 Curved 너트를 설계하고 성능시험을 하고자 한다.
  • 본 연구에서는 Curved-Nut의 설계 및 성능시험을 위해 설계 프로그램을 통한 시뮬레이션과 진동시험을 통하여 Curved 형상을 고찰하였다. 이러한 연구를 통하여 Curved-Nut에 발생하는 변형에너지가 클수록 풀림방지역할을 잘 수행할 수 있다는 것을 입증하였다.
  • 2에서 Curved 너트의 기본적인 형상을 나타내었다. 본 연구에서는 커브드 높이 H를 고정시키고 반지름 R 값을 변화시켜 너트의 변형 에너지와 풀림방지 능력을 살필 것이다.

가설 설정

  • 2를 대입하면 토크에 상응하는 축력을 구할 수 있다. 150N ․ m에 상응하는 상당축력은 약 46,875N의 힘임을 계산할 수 있고 이 축력을 너트의 유효직경에 면에 너트 아랫방향으로 가하였다. Fig.
  • 5는 해석프로그램에서경계조건 및 Mesh 설정 모델링을 나타내고 있다. 이때 모재는 강체로 가정하였으며 너트와 모재의 접촉조건은 관통 없음(No Penetration) 조건으로 해석하였다. 또한 너트의 재질은 AISI 1045 steel이며 물성치는 Table 1에 나타내었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
나사의 풀림의 원인은 무엇인가? 이러한 풀림은 진동이 심한 기차나 교량, 항공기 등에 있어 큰 위험과 사고가 될 수 있다. 나사의 풀림의 원인은 나사의 축 직각 방향에 따른 진동이 가장 큰 원인으로 알려져 있으며 너트와 나사의 풀림방지를 위한 제품으로 Hardlocknut, Hyperloadnut, Lanfranconut 등이 개발되어 판매되고 있다. 그 중 Hardlocknut는 두 개의 너트가 한 쌍으로 이루어져 있으며, 편심을 이용한 쐐기효과를 이용한 너트이다.
커브드 너트의 풀림 방지 성능은 무엇에 영향을 받는가? 커브드 너트는 기존너트에 밀링 공구를 이용하여 수직으로 한번 또는 두 번 너트의 밑면을 가공한다. 결과적으로 너트의 탄성에너지가 클수록 너트의 풀림을 막게 된다. 본 연구에서는 NAS3350의 진동테스트 장비를 이용하여 시험을 하고 결과를 분석한다.
판매되고 있는 너트와 나사의 풀림방지를 위한 제품은 무엇인가? 이러한 풀림은 진동이 심한 기차나 교량, 항공기 등에 있어 큰 위험과 사고가 될 수 있다. 나사의 풀림의 원인은 나사의 축 직각 방향에 따른 진동이 가장 큰 원인으로 알려져 있으며 너트와 나사의 풀림방지를 위한 제품으로 Hardlocknut, Hyperloadnut, Lanfranconut 등이 개발되어 판매되고 있다. 그 중 Hardlocknut는 두 개의 너트가 한 쌍으로 이루어져 있으며, 편심을 이용한 쐐기효과를 이용한 너트이다.
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참고문헌 (5)

  1. NASA, "NAS(National Aerospace Standard)3350 Manual," 2015, Standards Industry 3. Requirements, 3.4.2.9. 

  2. Jung, S.P., Park, T.W., Chung, W.S. and Song, H. S., 2009, "Optimum Design of the Shape of the Spring for a Loose-proof Lock Nut," Proceedings of the KSPE Spring Conference, pp. 149-150. 

  3. ANSEL C. UGURAL, 2012, "MECHANICAL DESIGN An Integrated Approach," McGrawHil, pp. 600-627. 

  4. Lee, C.W. and Kim, H.J., "Characteristics of Tightening Torque of Self-locking Nuts for KTX Trains," Proceeding of the KSME Fall conference, pp. 3638-3639. 

  5. Kim, S.H. and Seok, C.S., "The Comparative Evaluation for Factors Effecting on Anti-loosening of Bolt," Proceeding of the KSME Fall conference, pp. 226-227. 

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