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논문 상세정보

진동기반 하중 추정기법의 이론 및 암반 천공용 유압 브레이커 적용사례

The Theory of Load Estimation Method and Case Study of Hydraulic Breaker for Rock Drilling

초록

본 논문은 기계시스템의 하중추정 기법 및 적용사례 소개가 목적이다. 이를 위해 진동기반 하중추정 기법의 이론적 배경 및 하중정량화 절차를 구체적으로 설명하였다. 또한 충격하중 및 진동이 발생하는 천공장비에 적용하여 진동기반 하중추정 기법의 적용성과 한계점을 분석하고 이에 대한 대응책에 대해 논의하였다. 마지막으로, 하중추정 기술의 추가 연구의 필요성을 토의하고, 새로운 충격하중 측정기술 개발을 위한 방법론을 제안하였다.

Abstract

This paper introduced a impact load estimation method by examining vibration transfer path analysis (TPA). The theoretical background and the load quantification procedure are explained, and a case study of hydraulic breaker is reported. We explained the merits and limitations of the load estimation method of TPA, and improvement method was suggested through case analyses of drilling equipment. The necessity of R&D of load-estimation technology was discussed. A new strategy for developing new techniques for impact load measurement was proposed.

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

문제 정의
  • 본 기술보고를 통해 천공장비의 주요 부품의 설계 및 구조안정성 평가에 주요인자인 충격하중을 추정하는 기법과 적용사례를 소개하고자한다.

    본 기술보고를 통해 천공장비의 주요 부품의 설계 및 구조안정성 평가에 주요인자인 충격하중을 추정하는 기법과 적용사례를 소개하고자한다. 이를 위해 진동기반 하중추정기법의 이론적 배경 및 하중 정량화 절차와 암반 천공 기계장치에 대한 적용성과 한계점을 분석하고 기술의 추가 연구의 필요성을 제시하고자 한다.

  • 본 논문에서는 스트레인 게이지 및 로드셀의 적용이 어려운 시험조건에서 진동기반 하중추정 기법의 이론적 배경과 적용사례를 소개하였다.

    본 논문에서는 스트레인 게이지 및 로드셀의 적용이 어려운 시험조건에서 진동기반 하중추정 기법의 이론적 배경과 적용사례를 소개하였다. 본 사례를 분석하여 건설기계 및 핵심부품의 충격하중을 정량적으로 도출하는 기법의 방법론 및 장・단점을 논의하였다.

  • 본 절에서는 유압브레이커 타격 시 발생하는 충격하중의 추정 및 정량화 방법을 소개하고자 한다.

    본 절에서는 유압브레이커 타격 시 발생하는 충격하중의 추정 및 정량화 방법을 소개하고자 한다. Fig.

가설 설정
  • 따라서 치즐의 타격 시 소음, 진동에 의한 에너지 손실 및 반력의 형태로 타격 하중이 하우징에 전달된다는 가정을 두면, 충격하중 및 진동이 발생하는 기계장치에 대해 본 논문에서 소개된 기법의 적용을 확인하였다.

    본 사례에서는 타격시험의 재현성 및 일정한 타격력 구현을 위해 암반이 아닌 강판 타격조건으로 시험이 진행되었다. 따라서 치즐의 타격 시 소음, 진동에 의한 에너지 손실 및 반력의 형태로 타격 하중이 하우징에 전달된다는 가정을 두면, 충격하중 및 진동이 발생하는 기계장치에 대해 본 논문에서 소개된 기법의 적용을 확인하였다. 본 기법의 신뢰성 검증을 위해서는 내진패드의 하중전달에 대해 CAE(computer aided engineering)를 도입해 규명할 필요가 있으며, 추가적인 물성시험이 요구된다.

  • 시간 영역의 하중추정기법은 주파수 영역의 분석방법과 동일하다.

    진동기반 하중추정기법은 신호분석 방법에 따라 주파수 영역과 시간 영역으로 구분된다. 시간 영역의 하중추정기법은 주파수 영역의 분석방법과 동일하다. 다만, 주파수 영역에서는 단순 곱으로 계산하던 부분을 시간 영역에서는 컨볼루션(convolution) 적분을 이용한다.

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질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
충격하중의 측정
충격하중의 측정의 단점은 무엇인가?
측정 장비의 동적 특성이 고려되어야하기 때문에 정하중 측정법에 비해 센서 설치 및 데이터 획득이 어렵다(Sundin and Jonsson, 1985).

, force sensor, strain gauge)이 존재한다. 충격하중의 측정은 측정 장비의 동적 특성이 고려되어야하기 때문에 정하중 측정법에 비해 센서 설치 및 데이터 획득이 어렵다(Sundin and Jonsson, 1985). 충격하중이 발생되는 구조물에 대해 로드셀 및 스트레인 게이지를 이용한 다양한 연구가 보고된 바 있다(Baker and Dove, 1962, Suzuki, 1971, Zhang et al.

암반 천공 기계장치
암반 천공 기계장치는 무엇인가?
타격력을 전달받아 암석과 암반을 파쇄하거나 천공하는 건설기계이다.

g., hydraulic breaker, crusher, top-hammer, TBM)는 타격력을 전달받아 암석과 암반을 파쇄하거나 천공하는 건설기계이다. 이 장비들은 암반 시공, 터널굴착, 자원 및 골재 생산, 건축물 해체 등 다양한 건설 산업분야에 활용되고 있다.

진동기반 하중추정 기법
진동기반 하중추정 기법은 어떻게 구분되는가?
구조기인(structure borne noise)과 공기기인(air borne noise)으로 구분

진동기반 하중추정 기법은 가진원으로 부터 발생하는 소음 및 진동 에너지의 흐름으로 주요전달경로를 파악과 하중추정에 유용 하며 기계시스템을 구성하는 각 부품의 민감도 파악이 가능한 방법이다(Kim and Lee, 2008). 이 기법은 구조기인(structure borne noise)과 공기기인(air borne noise)으로 구분된다(SIMENS, 2014b). 구조기인 소음은 발생되는 진동이 구조물을 통해 전달되며, 공기기인 소음은 공기를 매개로 전달된다.

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