선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구의 목적은 SAE J517(2008)에서 규정하는 유압호스 조립체의 시험방법을 기준으로 반복 굽힘이 발생하지 않는 경우의 압력과 온도를 스트레스 인자로 고려하여 시험 계획을 통한 가속수명시험을 진행한 후 각 스트레스에 대한 영향을 분석한다. 온도와 압력의 가속인자를 고려한 시험 결과를 온도-비열(temperature-nonthermal) 가속 모형에 적용하여 실제 사용조건에서의 수명을 예측하는 것으로 하며, 이를 John(1994)에 정의된 수명 식과 본 연구에서 제시된 복합 가속 모형식을 비교하고자 한다.
제안 방법
- 따라서 유압 호스에 반복 굽힘 동작을 적용하지 않은 조건에서 온도와 압력을 복합적으로 가속 스트레스로 인가하여 획득한 시험자료를 기초로 온도-비열 가속 모형을 적용한 후 사용조건에서의 수명과 수명에 대한 95% 신뢰구간을 추정하였다. 또한 유압 호스 조립체의 경우 안전율이 SAE J343(2001)에서 400 % 이상을 안전율로 제작시 가져갈 수 있도록 권장하고 있기 때문에 실제 사용조건에서 시험을 진행할 경우 오랜 시간이 소요되므로 가속수명시험 절차와 가속 모형을 적용하여 빠른 시간 내에 부품의 신뢰성 정보를 획득할 수 있으므로 제품 개발기간 단축 및 비용 감소 효과를 기대할 수 있다.
- 이는 시험 결과 값들과 유사한 기울기를 가짐을 확인할 수 있다. 또한 SAE J517(2008) 규격에서 정의하는 압력 인자만을 가속인자로 하는 값과 비교하여 나타내었다. 그림에서와 같이 SAE 규격에서 얻은 이론 값은 실제 온도-비열 모델보다 아래에 위치하고 있으므로 이는 현재 시험을 진행한 유압호스 조립체가 내구 성능이 우수한 것을 알 수 있다.
- 본 연구에서는 일반 산업용에서 주로 사용되는 유압 호스 조립체에 대한 고장 모드와 고장 메커니즘을 분석하고 주요 고장모드인 누유에 가장 큰 영향을 미치는 온도와 압력을 가속 스트레스 인자를 선정하여 이 인자를 동시에 고려한 가속수명시험을 수행하였다.
- 시험용 시료를 장착하기 위한 지그(jig)는 10개를 동시에 장착할 수 있도록 하였으며, 시험주파수 범위를 제어하기 위해서는 10개의 호스에 유압유가 채워지는 시간이 짧아야 되므로 온도제어가 가능한 가열탱크로부터 유압원을 공급받아 미리 가압에 들어가기 전에 충유가 된 상태에서 증압기(intensifier)를 이용하여 압력을 증압 시키도록 하였다.
- 반복 가압 압력에 대한 파형을 재현하기 위해서는 그림 2와 같이 유압동력발생장치(hydraulic power unit)로부터 유압동력을 공급받아 유압 서보밸브가 장착된 압력 증폭기에 동력을 공급하여 실험압력을 생성하게 된다. 온도제어를 하기 위해서는 별도의 가열 탱크를 장착하여 실험온도까지 가열된 유압 작동유를 고압시스템 배관과 연결하여 고온의 실험온도를 150 ℃까지 재현할 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 110 ℃까지 가열을 하였다.
- 유압 호스 조립체의 사용조건에서의 수명을 추정하기 전에 먼저 5가지 가속 스트레스 수준에서 획득한 시험자료를 기초로 가속성이 성립하는지를 판단한다. 수명이 와이블 분포를 따를 경우 시험자료에 적합한 직선의 기울기가 서로 평행하면 가속성이 성립한다고 판정한다.
- 유압 호스의 가속수명자료에 적합한 수명분포로 와이블 분포가 선정되었고, 유압 호스의 고장 메커니즘에 영향을 미치는 가속 스트레스는 온도(T)와 압력(P)으로 온도-비열(temperature-nonthermal) 복합가속모형을 고려한다.
- 표 1에서와 같이 첫 번째 가속조건인 온도 110 ℃와 압력 420 bar에서 가속수명시험을 수행한 후, 그 다음 온도 110 ℃와 압력 350 bar 그리고 온도 90 ℃와 압력 420 bar에서 두 번째와 세 번째 가속수명시험을 각각 수행한다. 첫 번째 가속조건과 두 번째 가속조건에서 시험한 결과를 토대로 네 번째 가속조건인 온도 110 ℃와 압력 280 bar를 결정하고, 이와 마찬가지로 첫 번째 가속조건과 세 번째 가속조건에서 시험한 결과를 토대로 다섯 번째 가속조건인 온도 60 ℃와 압력 420 bar를 결정하여 각각 시험을 수행한다. 이와 같이 온도와 압력에 대해서 수행한 가속시험 조건을 정리한 것이 표 1이다.
- 표 1에서와 같이 온도와 압력의 5가지 수준에서 각각 8개의 시료를 가지고 가속수명 시험을 수행하였다. 온도 60 ℃와 압력 420 bar에서는 8개 중 7개의 시료가 누유로 인한 고장이 발생하였고, 1개의 시료는 26,903사이클까지 고장 없이 계속 작동한 관측중단자료로 관측되었다.
- 표 1에서와 같이 첫 번째 가속조건인 온도 110 ℃와 압력 420 bar에서 가속수명시험을 수행한 후, 그 다음 온도 110 ℃와 압력 350 bar 그리고 온도 90 ℃와 압력 420 bar에서 두 번째와 세 번째 가속수명시험을 각각 수행한다. 첫 번째 가속조건과 두 번째 가속조건에서 시험한 결과를 토대로 네 번째 가속조건인 온도 110 ℃와 압력 280 bar를 결정하고, 이와 마찬가지로 첫 번째 가속조건과 세 번째 가속조건에서 시험한 결과를 토대로 다섯 번째 가속조건인 온도 60 ℃와 압력 420 bar를 결정하여 각각 시험을 수행한다.
대상 데이터
- 표 1에서와 같이 온도와 압력의 5가지 수준에서 각각 8개의 시료를 가지고 가속수명 시험을 수행하였다. 온도 60 ℃와 압력 420 bar에서는 8개 중 7개의 시료가 누유로 인한 고장이 발생하였고, 1개의 시료는 26,903사이클까지 고장 없이 계속 작동한 관측중단자료로 관측되었다. 온도 90 ℃와 압력 420 bar에서는 8개 중 7개의 시료가 누유로 인한 고장이 발생하였고, 1개의 시료는 18,431사이클까지 고장 없이 계속 작동한 관측중단자료로 관측되었다.
- 온도 60 ℃와 압력 420 bar에서는 8개 중 7개의 시료가 누유로 인한 고장이 발생하였고, 1개의 시료는 26,903사이클까지 고장 없이 계속 작동한 관측중단자료로 관측되었다. 온도 90 ℃와 압력 420 bar에서는 8개 중 7개의 시료가 누유로 인한 고장이 발생하였고, 1개의 시료는 18,431사이클까지 고장 없이 계속 작동한 관측중단자료로 관측되었다. 이와 마찬가지로 온도 110 ℃와 압력 420 bar에서도 8개의 시료가 고장나고 1개의 시료가 관측중단 되었다.
이론/모형
- 3.1절에서와 같이 관측된 가속수명시험 자료에 대한 우도 함수를 식 (2)를 이용하여 구성하고 이 함수를 최대화하는 모수를 Reliasoft(2001)의 ALTA 소프트웨어를 이용하여 추정하였다.
- 본 연구의 목적은 SAE J517(2008)에서 규정하는 유압호스 조립체의 시험방법을 기준으로 반복 굽힘이 발생하지 않는 경우의 압력과 온도를 스트레스 인자로 고려하여 시험 계획을 통한 가속수명시험을 진행한 후 각 스트레스에 대한 영향을 분석한다. 온도와 압력의 가속인자를 고려한 시험 결과를 온도-비열(temperature-nonthermal) 가속 모형에 적용하여 실제 사용조건에서의 수명을 예측하는 것으로 하며, 이를 John(1994)에 정의된 수명 식과 본 연구에서 제시된 복합 가속 모형식을 비교하고자 한다.
- 유압호스의 주요 고장모드인 누설에 영향을 미치는 온도와 압력을 가속 스트레스 인자로 선정하여 각 인자에 대해 과 같이 Kang(2008)과 Paschkewitz(2009)이 사용한 CALT(calibrated accelerarated life test) 방법을 적용하여 시험을 진행하였다.
성능/효과
- 2 %에 해당하는 길이로 ISO 1436(1991)과 SAE J343(2004) 등에서 규정하는 (2~-4) %의 범위에 들어가므로 호스 조립체의 탄성 영역에 위치해 있음을 알 수 있다. 또한 스트레인 게이지는 기본량의 약 6 %에 해당하는 양이 증가되는 것을 확인할 수 있으며, 이러한 값은 와이어와 고무의 합성 변형량을 나타내고 있음을 알 수 있다.
- 그림 4는 그림 5의 시험 장치를 사용하여 나타낸 결과로 스트레인 게이지를 호스의 외피 부분을 벗겨내고 와이어 부분에 부착하여 시험을 한 결과를 나타내고 있으며, 압력과 변위와 스트레인 값의 변화를 압력의 증가와 함께 나타낸 그래프이다. 압력이 증가하면서, 길이 방향의 변위는 줄어드는 현상이 관찰되었으며, 반경 방향으로는 직경이 증가하는 것을 확인하였다. 길이의 증가는 470 bar에서 11.
후속연구
- 추후 연구로 유압 호스에 반복 굽힘을 적용한 경우 수명에 영향을 미치는지 확인하고 이를 가속 스트레스 인자로 고려하여 가속수명시험을 수행하고자 한다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.