[논문]드럼 브레이크에서의 열응력에 의한 내구성을 통한 융합적 분석

오범석; 조재웅

doi:10.15207/jkcs.2020.11.5.139

드럼 브레이크에서의 열응력에 의한 내구성을 통한 융합적 분석
Convergent Analysis through Durability by Thermal Stress at Drum Brake 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.11 no.5, 2020년, pp.139 - 144

오범석 (공주대학교 기계자동차공학부) , 조재웅 (공주대학교 기계자동차공학부)

초록
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본 연구에서는 드럼자체와 브레이크에 대한 시뮬레이션 해석을 하였으며 열해석 결과와 구조 해석을 통한 내구성을 고찰하여 그 해석 결과를 얻었다. 브레이크 실린더로 인하여 힘을 받는 라이닝,라이닝의 확장으로 인하여 힘을 받는 드럼 내부, 축의 회전으로 인하여 힘을 받는 드럼에 대한 열응력 및 구조 해석을 통하여 어느 부분에 등가응력과 변형량이 큰지를 확인하였다. 본 연구 결과를 종합하여 브레이크 디스크설계에 응용한다면 열변형 방지 및 그 내구성을 증대시키는데 활용성이 클 것으로 사료된다. 본 연구 결과는 실제적으로 드럼 브레이크에서의 열응력에 견딜 수 있는 내구성 있는 설계에 유용하게 적용할 수 있다. 계절별 기차선로 이음새에서의 내구성 해석을 적용함으로서 본 연구 결과가 미적인 설계에 응용되는 융합 연구에 유리하다고 보여진다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, a simulation analysis on the drum itself and the brake was examined. And the analysis results were obtained by investigating the thermal analysis results and the durability through structural analysis. Through the thermal stress and structural analyses on the lining under the force due to the brake cylinder, the drum inside under the force due to the expansion of the lining and the drum under the force due to the rotation of the axis, it was confirmed at which part the amounts of equivalent stress and deformation became large. If applied to the brake disc design by combining the results of this study, it is considered to be large utilization at increasing the prevention against the thermal deformation and its durability. The results of this study can be usefully applied to the durability design that can withstand the thermal stress in the drum brake. By applying the durability analysis at the seam of railroad track by season, this investigation result is seen to be favorable as the convergent research applied to the aesthetic design.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Meshes of brake body and drum
그림 Fig. 2. Thermal condition
그림 Fig. 3. Thermal result
그림 Fig. 4. Constaint conditions of axle, lining and drum
그림 Fig. 5. Contour of equivalent stress
그림 Fig. 6. Contour of total deformation

AI 본문요약
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가설 설정

4(b)와 같이 실린더로 인해 라이닝이 벌어나는 힘을 500N, 그리고 Fig. 4(c)와 같이 라이닝에 의해서 드럼 내부가 받는 압력을 0.5MPa이라고 가정하여 각각의 모델들에 압력을 가하였다. 그리고 Fig.
그리고 Fig. 4(d)부터 Fig. 4(f)와 같이 바퀴 회전에 의한 Moment를 2000N*mm로 가정하여 축과 브레이크 드럼의 안쪽과 바깥쪽에도 Moment를 가하였다.

제안 방법

드럼브레이크 모델링은 구조용 강으로 되어 있으며, ANSYS를 이용하여 해석하였다. 모델을 크게 열원지, 열원지 부근 그리고 외부에 노출된 곳, 3가지로 나누어 조건을 주었다. 먼저 라이닝과 드럼 내부가 마찰로 인하여 열원지가 되므로 Fig.
본 연구에서는 드럼 자체와 브레이크에 대한 시뮬레이션 해석을 하였으며 열해석 결과와 구조해석을 통한 내구성 해석을 하여 다음과 같은 해석 결과를 얻었다.
설계 단계에서는 해석을 통하여 열로 인한 열해석 및 열응력 값을 구했으며 구조해석을 통하여 부품의 내구도를 평가할 수 있다[1-8]. 본 연구에서는 드럼자체와 브레이크에 대한 시뮬레이션 해석을 하였으며 열 해석 결과와 구조 해석을 통한 내구성 해석을 하였다[9-12]. 본 연구의 해석 결과로서 드럼식 브레이크의 방열 문제를 해결되는데 도움이 되고 차가 운행하여 브레이크가 작동 중에 열변형 방지 및 그 브레이크의 내구성을 향상시키는데에 활용성이 클 것으로 사료 된다[13-16].

대상 데이터

본 연구 모델의 크기는 두께, 길이, 높이 각각 150mm, 240mm, 240mm이며, 다음 그림과 같이 크게 드럼 자체와 브레이크 본체로 나뉘며 본체는 브레이크 실린더와 라이닝 그리고 차축으로 구성되어 있다. Fig. 1과 같이 해석상 절점수는 31443개이며 요소수는 15516개로 지정하였다.
본 연구 모델의 크기는 두께, 길이, 높이 각각 150mm, 240mm, 240mm이며, 다음 그림과 같이 크게 드럼 자체와 브레이크 본체로 나뉘며 본체는 브레이크 실린더와 라이닝 그리고 차축으로 구성되어 있다. Fig.

데이터처리

드럼브레이크 모델링은 구조용 강으로 되어 있으며, ANSYS를 이용하여 해석하였다. 모델을 크게 열원지, 열원지 부근 그리고 외부에 노출된 곳, 3가지로 나누어 조건을 주었다.

성능/효과

1. 브레이크 실린더로 인하여 힘을 받는 라이닝 및 라이닝의 확장으로 인하여 힘을 받는 드럼 내부와 축의 회전으로 인하여 힘을 받는 드럼에서 어느 부분이 등가응력과 변형량이 큰지를 확인하였다.
2. 등가응력의 결과로서는 라이닝 부분이 실린더에 의해 벌어지는 부분에서 81.296MPa로 가장 크게 나왔으며 라이닝이 붙는 드럼 내부와 외부에서 27.099MPa의 응력 값을 보였다.
3. 전변형량의 결과로서는 최대의 변형량은 축 하단부와 드럼 가운데의 하단부에서 나타났으며 그 전변형량 값은 0.029222mm이며 상단부로 갈수록 그 값은 줄어들었다. 그 다음으로 드럼 내부 및 외부와 축 부분에서 0.
본 연구의 해석 결과로서 드럼식 브레이크의 방열 문제를 해결되는데 도움이 되고 차가 운행하여 브레이크가 작동 중에 열변형 방지 및 그 브레이크의 내구성을 향상시키는데에 활용성이 클 것으로 사료 된다[13-16]. 본 논문에서의 연구 결과는 실제적으로 드럼 브레이크에서의 열응력에 의한 내구성 실험을 하지 않고서도 드럼 브레이크에서의 열 응력에 의한 내구성을 추측할 수 있어 실제적으로 드럼 브레이크에서의 열응력에 견딜 수 있는 내구성 설계에 유용하게 적용할 수 있다. 또한 내구성 해석을 한 본 연구 결과가 미감을 나타내는 융합연구에 유리하다고 보여진다[17-20].

후속연구

4. 본 연구 결과를 종합하여 브레이크 디스크설계에 응용한다면, 열변형 방지 및 그 내구성을 증대시키는데 활용성이 클 것으로 사료된다. 또한 내구성 해석을 한 본 연구 결과가 미감을 나타내는 융합연구에 유리하다고 보여진다.
본 연구에서는 드럼자체와 브레이크에 대한 시뮬레이션 해석을 하였으며 열 해석 결과와 구조 해석을 통한 내구성 해석을 하였다[9-12]. 본 연구의 해석 결과로서 드럼식 브레이크의 방열 문제를 해결되는데 도움이 되고 차가 운행하여 브레이크가 작동 중에 열변형 방지 및 그 브레이크의 내구성을 향상시키는데에 활용성이 클 것으로 사료 된다[13-16]. 본 논문에서의 연구 결과는 실제적으로 드럼 브레이크에서의 열응력에 의한 내구성 실험을 하지 않고서도 드럼 브레이크에서의 열 응력에 의한 내구성을 추측할 수 있어 실제적으로 드럼 브레이크에서의 열응력에 견딜 수 있는 내구성 설계에 유용하게 적용할 수 있다.

참고문헌 (20)

J. I. Lee. (2017). The Convergence Design for Stiffness and Structure Advancement of Automotive Body. Journal of the Korea Convergence Society, 8(4), 189-197. DOI : 10.15207/JKCS.2017.8.4.189

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J. S. Lee. (2018). Structural Analysis of a 24 Person Elevator Emergency Brake. Journal of the Korea Convergence Society, 9(12), 189-194. DOI : 10.15207/JKCS.2018.9.12.189
J. H. Lee & J. U. Cho. (2015). Study on Convergence Technique through Structural Analysis due to the Height of the Walker. Journal of the Korea Convergence Society, 6(2), 19-24. DOI : 10.15207/jkcs.2015.6.2.019
D. H. Lee & J. U. Cho. (2018). Convergence Study on Damage of the Bonded Part at TDCB Structure with the Laminate Angle Manufactured with CFRP. Journal of the Korea Convergence Society, 9(12), 175-180. DOI : 10.15207/JKCS.2018.9.12.175
J. H. Lee & J. U. Cho. (2015). Study on the Convergent Life Evaluation due to the Bumper Configuration of Multipurpose Vehicle. Journal of the Korea Convergence Society, 6(5), 85-90. DOI : 10.15207/JKCS.2015.6.5.085
J. U. Cho. (2014). Analytical Study on Durability due to the Load of Artificial Knee Joint. Journal of the Korea Convergence Society, 5(2), 7-11. DOI : 10.15207/JKCS.2014.5.2.007
J. W. Park & J. U. Cho. (2017). Convergence Study on Composite Material of Unidirectional CFRP and SM 45C Sandwich Type that Differs in Stacking Angle. Journal of the Korea Convergence Society, 8(7), 231-236. DOI : 10.15207/JKCS.2017.8.7.231
J. U. Cho. (2015). Study on Convergence Technique through Strength Analysis of Stabilizer Link by Type. Journal of the Korea Convergence Society, 6(1), 57-63. DOI : 10.15207/JKCS.2015.6.1.057
Y. K. Park & B. G. Lee. (2018). A Study on the Structural Analysis of the Spindle of Swiss Turn Type Lathe for Ultra Precision Convergence Machining. Journal of the Korea Convergence Society, 9(5), 145-150. DOI : 10.15207/JKCS.2018.9.5.145
J. W. Park. (2017). Structural Analysis of a Tractor Cabin Considering Structure Production Error. Journal of the Korea Convergence Society, 8(5), 155-160. DOI : 10.15207/JKCS.2017.8.5.155

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J. H. Lee & J. U. Cho. (2015). Study on Convergence Technique through Structural Analysis due to the Height of the Walker. Journal of the Korea Convergence Society, 6(2), 19-24. DOI : 10.15207/jkcs.2015.6.2.019
J. H. Lee & J. U. Cho. (2015). Study on Convergence Technique due to the Shape of Cruiser Board through Structural Analysis. Journal of the Korea Convergence Society, 6(4), 99-105. DOI : 10.15207/jkcs.2015.6.4.099
J. H. Wang & Y. C. Kwon. (2018). Structural Analysis according to Load of Height-adjustable Table. Journal of the Korean Society of Mechanical Technology, 20(3), 273-278. DOI : 10.17958/ksmt.20.3.201806.273

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B. H. Lee, C. R. Lee, Y. J. Jeong & B. H. Kim. (2018). A Study on the Structural Analysis of Electric Vehicle Rotor Shaft for Light-Weight. Journal of the Korean Society of Mechanical Technology, 20(2), 154-159. DOI : 10.17958/ksmt.20.2.201804.154

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D. S. Yoo. (2015). A Study on Optimization for Static Characteristics Analysis of Gantry-Type Machining Centers. Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, 14(6), 122-128. DOI : 10.14775/ksmpe.2015.14.6.122

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Y. H. Kuk & H. J. Choi. (2015). Analysis of Fluid-Structure Interaction of Cleaning System of Micro Drill Bits. Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, 15(1), 8-13. DOI : 10.14775/ksmpe.2016.15.1.008
J. S. Lim. (2019). A Design of Small Size Sensor Data Acquisition and Transmission System. Journal of Convergence for Information Technology, 9(1), 136-141.
J. H. Ku. (2017). A Study on the Platform for Big Data Analysis of Manufacturing Process. Journal of Convergence for Information Technology, 7(5), 177-182.
K. S. Ahn, J. G. Oh, T. H. Yang & G. T. Yeo. (2019). An analysis of the Factors of Moving in and Activation Strategies for Incheon Cold-Chain Cluster using LNG cold energy. Journal of Digital Convergence, 17(2), 101-111.
S. Y. Min & S. I. Kim. (2018). Study on Improvement of tap water drinking rate of Seoul city Tap water 'Arisu' through usage and recognition analysis. Journal of Digital Convergence, 16(9), 399-404.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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