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문제 정의
- 본 논문에서는 기존의 이동형 터브(moving-tub)가 적용된 드럼형 세탁기의 세탁용량 한계를 해결하기 위하여 제안된 고정형 터브(fixed-tub)가 적용된 드럼형 세탁기의 구동부 진동 최소화에 대한 연구를 수행하였다. 세탁물에 의한 질량 불균형을 최소화하고자 볼 밸런서(ball balancer)를 설계하고, 볼 밸런서의 안정성(stability)을 보장하기 위한 시스템 강성 설계를 해석적/실험적 방법을 통해 수행하였다.
- 본 논문에서는 기존의 이동형 터브를 내장한 드럼 세탁기의 세탁용량 한계를 해결하고자 제안된 고정형 터브 방식의 드럼세탁기 진동을 최소화하였다. 먼저 세탁물에 의해 발생하는 질량 불균형을 상쇄하여 구동부의 불균형 응답을 최소화할 수 있도록 볼 밸런서를 설계하였으며, 볼 밸런서의 안정성을 보장할 수 있도록 구동부의 강성 보강을 통해 연성모드를 충분히 높게 하였다.
- 따라서 개스킷의 동적 특성, 특히 강성은 제품 진동에 큰 영향을 미치는 인자라고 할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이러한 개스킷의 강성에 대한 최적화를 통해 소비자가 느끼 는 제품의 진동을 최소화하도록 하였다. Fig.
- 한편, 볼 밸런서의 경우 구동부의 공진영역을 지나면서 밸런서 내의 강구들이 세탁물에 의한 질량 불균형과 반대 위상(out-of-phase)을 유지하며 불균형력을 상쇄하는 힘을 생성하여 진동을 최소화하게 되는데, 이 때 드럼의 회전속도가 고속으로 증가하게 되면 구동부의 연성모드(flexible mode)에 의한 영향으로 인하여 질량 불균형과의 위상이 다시 일치 (in-phase)하여 구동부의 불균형 응답의 크기가 갑자기 급격하게 증가하여 제품 파손 등의 문제가 발생할 수 있다. 이와 같은 밸런서의 불안정성을 막기 위해서는 구동부의 강성을 증가시킬 필요가 있는데 본 연구에서는 Fig.3 과 같이 유한요소해석을 통해 밸런서의 안정성을 보장하고자 하였다. 해석결과를 보면 1차 연성모드의 공진 주파수가 드럼세탁기의 일반적인 탈수 최고속도에 비해 매우 높은 편으로 밸런서의 안정성을 보장할 수 있다고 하겠다.
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