울 산 대 학 교 대 학 원 건 설 기 계 공 학 과

특히 경사진 노면에서 굴삭기 운행 시 진동을 발생시킬 수 있는 요인들을 유압부품 단계에서 분석하고 대책을 제시한다. 이러한 환경에서도 기기에 발생할 수 있는 진동을 방지하기 위한 사양을 제안합니다.

구동모터 카운터밸런스 밸브의 설계사양과 주차브레이크 해제압력을 바탕으로 경사면에서 진동을 발생시킬 수 있는 메커니즘을 제안하고, 진동을 발생시킬 수 있는 설계안과 진동을 억제할 수 있는 설계안을 선정한다. )-10) 위에서 제시한 메커니즘을 통해 진동이 발생함을 확인하기 위해 AMESIM 해석 모델에 진동을 반영하여 시뮬레이션을 수행하였다. 마찬가지로 두 가지 설계방법과 실제 굴삭기에 적용했을 때의 특성시험에 대해 구동모터의 벤치 특성 시험을 수행하고 그 결과를 시뮬레이션 결과와 비교하여 가설의 타당성을 입증하였다.

본문의 구성

굴착기의 주행 시스템

주행 모터의 작동 원리

카운터 밸런스 밸브가 전환되어 특정 구간에 도달하면 브레이크 피스톤과 관련된 유로가 그림 1과 같이 표시됩니다. 이 시간 동안 피스톤 챔버에 브레이크 피스톤을 해제하기에 충분한 압력이 제공됩니다. 그림 7에서 볼 수 있듯이 주행 모터는 마찰판과 브레이크 스프링에 의해 눌려진 상판이 분리되어야만 회전할 수 있습니다.

본 논문에서 유압 브레이크 해제는 카운터밸런스 밸브가 절환될 때 작동유가 배출되는 유로가 형성되는 것으로 정의하고, 주차 브레이크 해제는 브레이크 피스톤이 해제될 때 엔진이 회전할 수 있는 상태로 정의한다. .

Fig. 3 주행 모터의 중립 상태

이때 모터는 작동유를 배출하는 펌프처럼 작동유를 흡입측 포트로 배출시키려는 특성이 있다. 결과적으로 카운터 밸런스 밸브의 입구 측 압력이 낮아지고 출구 측 압력이 높아져 카운터 밸런스 밸브 챔버의 압력 차이가 줄어들어 스풀이 중립으로 돌아가는 경향이 있습니다.

진동의 발생 원리

브레이크 피스톤과 연결된 유로가 카운터웨이트 밸브에 의해 막히고 브레이크 피스톤 챔버에서 발생하는 압력이 브레이크 피스톤을 해제하기에 충분하지 않을 때 브레이크 피스톤과 마찰판 사이에 순간적으로 마찰력이 발생합니다. 본 문서에서는 이 마찰력을 제동토크라고 정의하고 있으며, 제동토크가 반복적으로 발생하면 Fig. 구동모터에서 발생된 진동은 굴삭기로 전달되며 Fig.

Fig. 11 브레이크 토크의 반복에 의한 모터의 진동

설계 인자 및 시뮬레이션 모델링

AMESim 해석은 주차 브레이크 해제 압력 PB와 카운터 밸런스 밸브 전환 압력 PC의 값을 각각 1.2MPa와 0.49MPa로 설정하여 수행하였다. 14 주차 브레이크 해제 압력이 충분하지 않을 때의 AMESim 해석 결과. 한편, 카운터 밸런스 밸브가 변경되는 동안 대기압력이 주차브레이크 해제 압력보다 충분히 큰 조건에서 추이를 확인하기 위해 AMESim 분석을 수행하였다.

15 주차 브레이크 해제 압력이 충분할 때의 AMESim 해석 결과.

Fig. 13 주행 모터 시스템의 AMESim 모델링

벤치 구성

피검체에 진동이 발생하는지 확인하는 방법으로는 모터의 내부압력과 출력토크를 측정하는 방법이 적용된다. 이는 진동발생가설과 AMESim 해석에 근거하여 진동 발생 시 압력 및 토크 변동이 발생할 것으로 예상되기 때문이다. 본 벤치 검증은 경사면에서 굴삭기의 미세 동작 사례를 재현하기 위한 테스트입니다.

따라서 시험체의 회전속도는 1rpm 이하로 구동하도록 하였으므로 안정적인 시험을 위하여 시험용 모터보다 부피가 큰 모터를 부하 모터로 선정하였다.

Fig. 17 벤치 시험을 위한 압력 측정 위치

시험 방법

시험 조건

또한 유량 및 압력 테스트 조건이 특정 값으로 설정되어 있으면 테스트를 진행하는 것이 정확하지 않을 수 있습니다. 테스트 결과 엔진 공급압력이 0.8MPa, 회전수가 1rpm일 때 진동이 발생함을 확인하였다. 포트 A를 기준으로 모터가 회전할 때의 압력은 Fig.

또한, 엔진진동을 발생시키는 파킹브레이크 해제압력의 기준은 공급압력과 동일한 0.8MPa로 판단된다.

Fig. 21 경사지 주행 진동 재현 시험 결과

가설의 유효성 검증

진동 방지 방안에 대한 검증

그러나 T2의 시험 결과 주차 브레이크 해제 압력 수준이 경사면에서 반복 제동 토크를 유발할 수 있음을 확인했습니다. 제동 전류가 열리는 지점에서. T4의 테스트 결과에서 알 수 있듯이 주차 브레이크 해제 압력이 이전보다 낮은 상태에서 브레이크 챔버에 작은 유량이 가해지면 구동 모터 내부에 진동이 발생할 수 있습니다.

T5 기계식 브레이크 해제 압력이 카운터 밸런스 밸브 전환 압력보다 낮은 상태로 변경됩니다.

Fig. 24 T2 시험 결과

시험 구성

경사지 주행 진동 확인

테스트 결과 경사면 주행 시 진동이 굴삭기 탑승자가 느낄 수 있을 정도로 강한 것으로 확인됐다. 탑승객이 체감하는 정도는 주관적인 의견이 반영될 수 있으므로 본 문서는 측정된 데이터만을 분석합니다. 그리고 Fig. 1과 같이 제동 토크가 발생하는 특정 시점에서 진동이 발생함을 확인하였다.

실차 시험에서 측정한 압력 데이터를 분석한 결과, 경사면 미세조작 시 조향진동이 발생한 구간의 출력압력진동은 주파수 37Hz, 최대 파고를 형성함을 확인하였다. 3MPa . .

Fig. 31 의 파형에서 LH_F와 LH_B는 좌측 주행 모터의 출구측 압력과 입구측 압력을, RH_F와 RF_B는 우측 주행 모터의 입구측 압력과 출구측 압력을 나타내며, 각 압력은 모터의 내부 압력이다

진동 방지 방안의 실차 검증

본 논문에서는 유량이 가장 적은 경사면에서 굴삭기를 운전할 때 발생할 수 있는 위험요인을 가정하였다. 이 제동 토크는 경사로에서 미세한 주행 시 진동을 발생시키는 직접적인 요인이 될 수 있습니다. 그 결과 3장에서 수행한 시뮬레이션 결과와 벤치 성능 테스트 및 실제 굴삭기 주행 테스트 결과가 동일한 것을 확인하였다.

즉, 본 논문에서 제안한 가설이 타당함을 증명하였다.

Fig. 34. 진동 방지 방안 적용 시의 경사지 미세 주행 시의 파형 상세