In this paper, a study on the performance evaluation of a cycloid reducer for remote weapons systems is presented. Reduction gears applied to remote weapons vehicles need to be compact and capable of large torque transmissions as well as require structural optimization, high load capacity, and high ...
In this paper, a study on the performance evaluation of a cycloid reducer for remote weapons systems is presented. Reduction gears applied to remote weapons vehicles need to be compact and capable of large torque transmissions as well as require structural optimization, high load capacity, and high precision position control. To meet these requirements, a cycloid reducer with low backlash, high precision, high overload capability, high rigidity, and high efficiency is required. Thus, a cycloid reducer with a reduction ratio of 127:1, backlash of 1 arcmin (1/60 deg) or less, and reduction gear efficiency of 70% or more, which are the design requirements for a remote weapons system, was designed utilizing a design and analysis program (HEXAGON) for gear engineering. To confirm the performance of the cycloid reducer, the hardness of the main components of the manufactured cycloid reducer, reduction ratio, and efficiency were measured.
In this paper, a study on the performance evaluation of a cycloid reducer for remote weapons systems is presented. Reduction gears applied to remote weapons vehicles need to be compact and capable of large torque transmissions as well as require structural optimization, high load capacity, and high precision position control. To meet these requirements, a cycloid reducer with low backlash, high precision, high overload capability, high rigidity, and high efficiency is required. Thus, a cycloid reducer with a reduction ratio of 127:1, backlash of 1 arcmin (1/60 deg) or less, and reduction gear efficiency of 70% or more, which are the design requirements for a remote weapons system, was designed utilizing a design and analysis program (HEXAGON) for gear engineering. To confirm the performance of the cycloid reducer, the hardness of the main components of the manufactured cycloid reducer, reduction ratio, and efficiency were measured.
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제안 방법
기어 전문 설계 해석 프로그램인 HEXGO을 활용하여 사이클로이드 치형 설계, 유성기어 치형 설계 및 기어 강도 설계를 수행하였으며, 사이클로이드 감속기의 유성기어가 열에 대한 강도조건을 만족함을 확인하였다.[5-7]
그리고 사이클로이드 감속기 산업을 이끌어가고 있는 업체가 매우 한정적이다. 또한 관련 부품업체의 대부분이 중소기업으로 구성되어 있어 이로 인한 기술개발능력, 고품질 및 고부가가치 제품에 대한 생산능력, 취약 신기술 흐름에 대한 대응력 부족 등을 , 극복하기 위하여 감속기 설계 시 고려되어야 할 사항들을 면밀히 검토하여 적용함으로써 무인정찰용 전차에 사용되는 원격무장 고저시스템용 사이클로이드 감속기의 요구조건인 감속비 127:1, 백래시 1 arcmin(1/60 deg) 이하, 감속기 효율 70% 이상에 준하는 사이클로이드 감속기를 설계하였다. 또한 요구조건을 증명하기 위해서 주요 부품의 경도 측정 비틀림 탄성계수 및 효율시험을 통하여 검증하였다.
또한 관련 부품업체의 대부분이 중소기업으로 구성되어 있어 이로 인한 기술개발능력, 고품질 및 고부가가치 제품에 대한 생산능력, 취약 신기술 흐름에 대한 대응력 부족 등을 , 극복하기 위하여 감속기 설계 시 고려되어야 할 사항들을 면밀히 검토하여 적용함으로써 무인정찰용 전차에 사용되는 원격무장 고저시스템용 사이클로이드 감속기의 요구조건인 감속비 127:1, 백래시 1 arcmin(1/60 deg) 이하, 감속기 효율 70% 이상에 준하는 사이클로이드 감속기를 설계하였다. 또한 요구조건을 증명하기 위해서 주요 부품의 경도 측정 비틀림 탄성계수 및 효율시험을 통하여 검증하였다.
본 연구에서는 원격무장 고저시스템용 정밀 소형감속기의 사이클로이드 치형 제작 등 감속기 설계 및 제작기술을 확보하였으며, 주요 부품의 경도 측정, 비틀림 탄성계수 및 효율시험결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
주요 구성품을 제작하여 각 시제품의 경도를 측정하여 시제품에 대한 경도 결과를 고찰하였다. 경도 측정은 경도시험기 (모델명: DTR-200N, 제조사: IDTNT)을 사용하였고 Fig.
데이터처리
정격출력토크 시험과 동일한 시험용 장비를 이용하여 효율 시험을 실시하였고 보다 정확한 결과 값을 확인하기 위하여 감속기 성능시험기관인 경남 테크노파크의 공인 인증 시험을 통하여 시험을 실시하였으며, 효율의 평균값은 75%로 나타났다.
성능/효과
1. 사이클로이드 감속기의 주요 구성품을 제작하여 각 시제품에 대한 경도를 측정한 결과 케이스하우징은 HRC 13.4, 사이클로이드는 HRC 64.3, 크랭크샤프트는 HRC 53.2, 유성기어는 HRC61.2, 선기어는 HRC 59.1로 나타났으며 안정성이 확보될 만큼의 주요 구성품의 경도로 나타났다.
2. 비틀림 탄성계수 시험을 통하여 비틀림 탄성계수는 127.68 Nm/arcmin으로 나타났다.
3. 효율시험을 통해 사이클로이드 감속기 효율은 75%로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
서보모터의 수요가 급격히 증가하면서 더불어 발전하는 것은?
전 세계적으로 서보모터의 수요가 급격히 증가하면서 모터의 성능도 나날이 발전해 가고 있다. 실제로 서보모터의 성능을 뒷받침해 줄 수 있는 감속기는 많지 않다.
우리나라 사이클로이드 감속기 기술의 수준은?
현재 사이클로이드 감속기의 핵심기술은 선진국에 비해 상당히 뒤떨어져 있고, 정밀가공 기술수준의 미흡과 급변하는 세계시장 동향에 대한 정보력이 취약한 실정이다. 그리고 사이클로이드 감속기 산업을 이끌어가고 있는 업체가 매우 한정적이다.
사이클로이드 감속기의 요구 조건을 증명하기 위해 어떤 방법을 사용했는가
또한 관련 부품업체의 대부분이 중소기업으로 구성되어 있어 이로 인한 기술개발능력, 고품질 및 고부가가치 제품에 대한 생산능력, 취약 신기술 흐름에 대한 대응력 부족 등을 , 극복하기 위하여 감속기 설계 시 고려되어야 할 사항들을 면밀히 검토하여 적용함으로써 무인정찰용 전차에 사용되는 원격무장 고저시스템용 사이클로이드 감속기의 요구조건인 감속비 127:1, 백래시 1 arcmin(1/60 deg) 이하, 감속기 효율 70% 이상에 준하는 사이클로이드 감속기를 설계하였다. 또한 요구조건을 증명하기 위해서 주요 부품의 경도 측정 비틀림 탄성계수 및 효율시험을 통하여 검증하였다.
참고문헌 (9)
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Lee, K. J., Kim, J. M., Power Flow Analysis for Manufacturing of Planetary Gears in an 8-speed Automatic Transmission (I): 1-3 Speeds, J. Korean Soc. Manuf. Process Eng., Vol. 15, No. 5, pp. 48-56, 2016.
Lee, K. J., Kim, J. M., Power Flow Analysis for Manufacturing of Planetary Gears in an 8-speed Automatic Transmission (II): 4-8 Speeds J. Korean Soc. Manuf. Process Eng., Vol. 15, No. 5, pp. 57-65, 2016.
Kim, J. G., Park, Y. J., Lee, Kim, Y. J., Oh, J. Y., Kim, J. H., Effect Analysis of Carrier Pinhole Position Error on the Load Sharing and Load Distribution of a Planet Gear, J. Korean Soc. Manuf. Process Eng., Vol. 15, No. 5, pp. 66-72, 2016.
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Kim, D. J., "Static and Dynamic Analysis of a 2-stage Cycloid Reducer", M.Sc. Thesis, Department of Mechanical Engineering, Soongsil University, pp. 9, 2014.
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Kim, K. H., "A Study on the Design of Planetary Reducer for Active Suspension System", M. Sc. Thesis, Gyeongsang National University, pp. 51, 2016.
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