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2극 발전기의 리테이닝 링 열 박음 해석
Analysis on retaining ring shrink-fitted on rotor body in 2-pole generator 원문보기

대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집A, 2000 Apr. 20, 2000년, pp.849 - 853  

황석환 (한국중공업㈜기술연구원) ,  최재승 (한국중공업㈜기술연구원)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The retaining rings used to restrain the end turns of the rotor winding against centrifugal force require very careful attention during design and manufacture because they have traditionally been the highest-stressed components of the generator. In other words, the rings maintain their shrink fits d...

AI 본문요약
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제안 방법

  • 수행하였다.(Case II) 그리고, 발전기 로타의 120% 운전 상태인 4, 320 rpm(과속 운전 상태)으로회전할 때의 접촉 압력 및 잔류웅력 해석도 수행하였다.(Case Ⅲ) 위의 세 가지 경우의 해석 결과인 von-Mises 응력 분포를 Fig.
  • 그러므로 본 연구에서는 회전자 몸체와 리테이닝링의 열 박음을 유한요소 기법을. 이용해 해석하여 결합면 사이의 접촉 압력을 도출하고 리테이닝 링에 걸리는 잔류응력을 계산하였다.
  • 계산하였다. 먼저 회전자 몸체와 리테이닝 링의 조립 단계로 볼 수 있는 정지 상태에서 열 박음에 의한 접촉 압력 및 찬류응력 해석을 수행하고, 원심력을 고려한 정상 운전 상태(3, 600rpm)와 120% 운전 상태(4, 320rpm)에 대하여 접촉 압력 및 잔류응력 해석을 수행하였다.
  • 본 연구에서는 회전자 몸체와 리테이닝 링의 열 박음을 유한요소 기법을 이용해 해석하여 결합면 사이의 접촉 압력을 도출하고 리테이닝 링에 걸리는 잔류응력을 계산하였다.
  • 모든 단조(Forging)와 최종 정삭 가공된 리테이닝링은 확실한.성능 보증을 위해 철저한 테스트와 검사를 수행한다. 화학 성분 분석, 기계적 특성 시험 등이 실시되며 비자성 리테이닝 링에 대하여는 투자성(Magnetic Permeability) 시험과 결정크기(Grain Size) 측정이 실시되고, 재질의 건전성을 확인하기 위 하여 초음파시험(Sonic Test)을 실시 한다.
  • 유한요소 기법을 이용해 해석하여 결합면 사이의 접촉 압력을 도출하고 리테이닝 링에 걸리는 잔류응력을 계산하였다.
  • 첫 번째 단계는 원심력을 고려하지 않은 조립단계에서 회전자 몸체와 리테이닝 링 사이의 열 박음에 의한 접촉 압력 및 잔류응력 해석을 수행하였고(Case 1), 두 번째 단계에서는 코일의 모델을 포함하여 전체 모델이 3, 600 rpm(정상 운전상태)의 고속 회전을 할 때 접촉 압력 및 잔류응력 해석을 수행하였다.(Case II) 그리고, 발전기 로타의 120% 운전 상태인 4, 320 rpm(과속 운전 상태)으로회전할 때의 접촉 압력 및 잔류웅력 해석도 수행하였다.
  • 성능 보증을 위해 철저한 테스트와 검사를 수행한다. 화학 성분 분석, 기계적 특성 시험 등이 실시되며 비자성 리테이닝 링에 대하여는 투자성(Magnetic Permeability) 시험과 결정크기(Grain Size) 측정이 실시되고, 재질의 건전성을 확인하기 위 하여 초음파시험(Sonic Test)을 실시 한다. 리테이닝 링은 운전 중 예상되는 속도 이상에서 회전자 몸체와 밀착(Tight Fit)이 유지되도록 하기 위해' 열박음된다.

대상 데이터

  • 모델링에 사용된 재질은 회전자 몸체가 B50A685-S3이고, 리테이닝 링이 18Mn-18Ci.이며, 각각의 화학성 분을 Table 2에 정리 하였다.
  • 발전기에 사용된다. 자성재질은 열처리에 의해 강도를 달성할 수 있는 NUCr-Mo-V 합금강을 사용한다. 현재 사용되고 있는 비자성 혹은 오스테나이트(Austenite) 재질은 요구된 강도를 만족시키기 위해 냉간 팽창된 Mn-Cr 합금강이다.

이론/모형

  • l에 나타내었다. 유한요소 해석은 상업용 FE 소프트웨어인 ABAQUS 를 이용하여 8, 014개의 절점과 7, 299개의 CPS4 요소를 사용하였다.6) 유한요소 모델은 회전자 몸체(Rotor Body), '리테이닝 링, 코일(Copper)의 세 부분으로 구성되어 있고, 각각의 물성치는 Table 1에 정리하였다.
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