ITFIND - 순수 유압식 브레이커 개발 및 시험평가 기술지원 · 2012-01-06 · -3-기술지원성과요약서 과제고유번호 연구기간 2005.08.01~2006.07.31

순수 유압식 브레이커순수 유압식 브레이커순수 유압식 브레이커순수 유압식 브레이커

개발 및 시험평가 기술지원개발 및 시험평가 기술지원개발 및 시험평가 기술지원개발 및 시험평가 기술지원

2007. 08.2007. 08.2007. 08.2007. 08.

한국기계연구원한국기계연구원한국기계연구원한국기계연구원

지성중공업 주지성중공업 주지성중공업 주지성중공업 주( )( )( )( )

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하

본 보고서를 순수 유압식 브레이커 개발 및 시험평가에 관한 기술지원 지원기간“ ”(

과제의 기술지원성과보고서로 제출합니다: 2006. 08. 01 - 2007. 07. 31) .

2007. 08.2007. 08.2007. 08.2007. 08.

지원기관 한국기계연구원지원기관 한국기계연구원지원기관 한국기계연구원지원기관 한국기계연구원::::

대표자 황 경 현대표자 황 경 현대표자 황 경 현대표자 황 경 현( )( )( )( )

지원기업 지성중공업 주지원기업 지성중공업 주지원기업 지성중공업 주지원기업 지성중공업 주: ( ): ( ): ( ): ( )

대표자 박 용 우대표자 박 용 우대표자 박 용 우대표자 박 용 우( )( )( )( )

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 박 종 원박 종 원박 종 원박 종 원::::

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 이 기 욱이 기 욱이 기 욱이 기 욱::::

- 3 -

기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서

과제고유번호 연구기간 2005. 08. 01~2006. 07. 31

연구사업명 부품소재종합기술지원사업

지원과제명 순수 유압식 브레이커 개발 및 시험평가 기술지원

지원책임자 박종원 지원연구원수

총 명: 2

내부 명: 1

외부 명: 1

총

사업비

정부:

기업:

계:

천원80,000

천원80,000

천원160,000

지원기관명 한국기계연구원 소속부서명 시스템엔지니어링연구본부

지원기업 기업명 지성중공업 주: ( ) 기술책임자 박용우:

요약보고서

면수

순수 유압식 브레이커 시제품의 설계기술 지원□

순수 유압식 브레이커의 수학적 모델링 및 유압회로 분석-

타격에너지 및 효율 향상을 위한 주요 부품의 설계 개선방안 도출 지원-

반복하중과 열부하에 의한 의 고장모드 분석- Main Valve

주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원□

에 의한 타격에너지 측정 평가- SRM TOOL Impact Energy Rating Guide Line

입출력 맥동 압력 및 유량 계측에 의한 작동 효율 산출-

타격시 충격파형 검출에 의한 타격주파수 측정-

규격에 근거한 소음 측정- lSO

시제품 개선을 통한 성능 목표사양 달성□

타격에너지 이상- 1000J

타격주파수 이상- 10Hz

효율 이상- 60%

작동소음 이하- 95dB(A)

내구성 시간- MTBF 1,500

색 인 어

각 개 이상( 5 )

한 글순수 유압식 브레이커 수학적 모델링 타격에너지, , ,

고장모드 분석 설계 시제품 수정 보완,

영 어Pure Hydraulic Breaker, Mathematical Modeling,

Impact Energy, Failure Mode Analysis, Prototype Improvement

- 4 -

기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문

사업목표사업목표사업목표사업목표1.1.1.1.

순수 유압식 브레이커의 성능해석 및 시험평가를 통한 시제품 개발 기술 지원□

타격에너지 및 효율 예측을 위한 시제품 성능분석 및 설계기술 지원-

시제품의 주요 성능평가를 통한 문제점 도출 및 설계개선 지원-

내구성 평가 및 결과 분석을 통한 시제품 수정 보완기술 지원-

시제품 개선을 통한 성능 목표사양 달성□

타격에너지 이상- 1000J

타격주파수 이상- 10Hz

효율 이상- 60%

작동소음 이하- 95 dB(A)

내구성 시간- MTBF 1,500

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2.2.2.2.

순수 유압식 브레이커 시제품의 설계기술 지원□

순수 유압식 브레이커의 수학적 모델링 및 유압회로 분석-

타격에너지 및 효율 향상을 위한 주요 부품의 설계 개선방안 도출 지원-

반복하중과 열부하에 의한 의 고장모드 분석- Main Valve

주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원□

에 의한 타격에너지 측정 평가- AEM TOOL Impact Energy Rating Guide Line

입출력 맥동 압력 및 유량 계측에 의한 작동 효율 산출-

타격시 충격파형 검출에 의한 타격주파수 측정-

규격에 근거한 소음 측정- ISO

- 5 -

지원실적지원실적지원실적지원실적3.3.3.3.

지원항목지원내용

비고기술지원前 기술지원後

타격에너지 - 3128.11J

타격주파수 - 6.96Hz

효율 - 60.16%

작동소음 - 93.9dB

내구성 - 시간MTBF 1,500

설계기술지원 -

수학적 모델링,

모델링3D ,

시뮬레이션AMESim

및 ANSYS LS-DYNA

해석Impact

및 분석FMMA QFD -고장모드 분석을

통하여 성능 향상

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4.4.4.4.

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명o : Pure Hydraulic Breaker

모 델 명o : JSB 20G

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구 분 경쟁 제품해당기술적용제품

비 고지원전 지원후

경쟁제품 대비 품질 기준100 80 100

경쟁제품 대비 가격 기준100 110 100

- 6 -

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 백만원 년50 / ( 5 %)

인건비 절감 백만원 년30 / ( 5 %)

계 백만원 년80 / ( %)

공정개선 및 품질향상 등으로 인한 절감효과 반영※

적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )

구 분 당해연도매출 차년도 예상매출 전년대비 증가비율 비고

내 수 백만원 년/ 백만원 년/ %

수 출 천달러 년1,075 / 천달러 년1,500 / 39.5%

계 백만원 년1,075 / 백만원 년1,500 / 39.5%

참고) 적용제품 주요수출국1. :

작성당시 환율기준2. :

수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

모델명 당해연도 수입액 차년도수입액 수입대체금액 비 고

천달러 년/ 천달러 년/ 천달러 년/

계 천달러 년/ 천달러 년/ 천달러 년/

- 7 -

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

신제품 개발 순수 유압식 브레이커 개발:□

공 정 개 선 부품 감소 및 가공시간 단축 등으로 생산성 향상:□

상용화 개발 저소음 반발력 축소 맥동 감소 등 수요업체인 굴삭기 생산업: , ,□

체에게 기존제품 대비 매우 유리한 성능 사양의 제품을 공급할 수 있는 능력을

확보함으로써 세계 유일의 구조적 특성을 살린 수출 효자 상품을 개발할 수 있,

을 것으로 기대됨

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

신모델 개발을 위한 설계기술에 활용□

순수 유압식 브레이커의 시제품 개발에 활용□

순수 유압식 브레이커 개발 기술을 활용하여 현재 많은 분야에서 수입하여□

사용중인 브레이커의 수입대체 및 수출촉진에 활용

개발된 시제품의 성능개선 및 평가기술로 활용□

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5. ,5. ,5. ,5. ,

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) ,1) ,1) ,1) ,

인증명 품목 인증번호 승인기관 인증일자

AEMHydraulic

HammerUS-05/0193

미국

건설기계협회2007

RS건설기계용

유압식 착압기제 호2007-46

산업자원부

기술표준원2007

- 8 -

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

종 류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자

비고

등록 출원( , )

발명특허 브레이커 제 0506345 강귀병지성

중공업 주( )

지성

중공업 주( )등록

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6.6.6.6.

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건14 종합성능시험 평가기준 제공 외 건13

시제품제작 건2 순수 유압식 브레이커 시제품 제작

양산화개발 건1 순수 유압식 브레이커 양산화 개발

공정개선 건6설계기술 및 제조공정 최적화로 생산시간 단축과

생산성 향상

품질향상 건3 타격에너지 내구수명 향상 작동 소음 저하, ,

시험분석 건4

시뮬레이션 해석 및 결과 분석- AMESim

해석 및 결과 분석- ANSYS LS-DYNA Impact

내환경성 수행 및 결과 분석-

수명시험 수행 및 결과 분석-

수출 및 해외바이어발굴 건3 Msas Est, Al-Qastal, Khodeir Co

교육훈련 건1 신뢰성 시험평가 기술교육

기술마케팅 경영자문/ 건0

정책자금알선 건0

논문게재 및 학술발표 건3

- Key Engineering Materials

- SICE-ICASE International Joint Conference 2006

대한기계학회 년도 추계학술대회- 2007

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건10 세계유명규격 외 건List 9

지원기업 방문회수 건10

순수 유압식 브레이커의 설계 개선방안 협의-

순수 유압식 브레이커의 생산업체 방문-

순수 유압식 브레이커의 설계변수 관련 업무협의-

시험결과 협의 및 해석관련 자료 조사-

순수 유압식 브레이커 성능해석 관련 업무협의-

순수 유압식 브레이커 시험결과 협의-

브레이커 유압회로 해석결과 협의-

브레이커 설계기술지원결과 활용방안 협의-

순수 유압식 브레이커의 신뢰성평가결과 분석 및-

협의

순수 유압식 브레이커의 시제품 관련 협의-

기 타 건

- 9 -

종합의견종합의견종합의견종합의견7.7.7.7.

주 지성중공업은 국내에서는 유일하게 순수 유압식 브레이커에 대한 특허를( )○

등록하고 현재까지 개 기종에 대한 설계를 완료한 상태임, 4 .

개발된 순수 유압식 브레이커는 백 헤드부에 질소가스가 없는 구조로 제작시○

부품감소 가공시간 단축 등 원가 절감과 저소음 반발력 축소 맥동 감소 등 기, , ,

존제품 대비 매우 유리한 성능을 확보할 수 있어 수출 증대 및 신시장 개척에,

따른 판로 확대가 기대됨.

이에 순수 유압식 브레이커의 타격에너지 효율 소음 등의 성능검증과 내구, ,○

성 확보를 위하여 브레이커 시험평가에 대한 경험 및 가 축적되어 있, Knowhow

고 국내 유일의 장비를 보유하고 있는 한국기계연구원에 기술지원을 의뢰하였

음.

한국기계연구원은 순수 유압식 브레이커 시제품의 설계기술지원을 위하여 수○

학적 모델링 및 유압회로 분석 타격에너지 및 효율 향상을 위한 주요 부품의,

설계개선방안 도출 그리고 등 주요 부품의 고장모드 분석을 수행하Main Valve

였음.

또한 주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술지원을 위하여, AEM○

의 에 의한 타격에너지 측정 평가 입출Tool Impact Energy Rating Guide Line ,

력 맥동압력 및 유량계측에 의한 작동효율 산출 규격에 근거한 소음, EN/ISO

측정 그리고 가속 내구시험에 의한 시제품 미비점 확인 및 설계 개선안 반영을

통한 시제품 수정보완을 수행하였음.

이러한 지원결과로 주 지성중공업은 인증 및 신뢰성 인증을 획득하였( ) AEM○

고 이를 기반으로 신규 수요처 확보에 매진하여 유럽 중동 및 미주 지역의 딜, ,

러들과 수출 협상을 진행중임.

본 기술지원을 통하여 순수 유압식 브레이커의 개발 및 시험평가 기술을 확○

보하였고 이는 기존 공유압식 브레이커류의 성능개선 및 독자 모델 개발에도,

응용가능하며 또한 추후의 신모델 개발시에도 응용될 수 있을 것으로 기대됨, .

- 10 -

연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )□□□□

과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과1.1.1.1.

논문게재 성과논문게재 성과논문게재 성과논문게재 성과□□□□

논문게재 세부사항

(9)

게재 년도

(10)

논문명

저자(11)(12)

학술지명

(13)

Vol.

(No.)

(14)

국내외

구분

(15)

SCI

구분주저자교신

저자

공동

저자

2006. 9

Impact Energy

Measurement

of A Hydraulic

Breaker

박종원 박종원 김형의

Key

Engineering

Materials

권326

pp.1669

~pp.169

2

국외 SCI

2006. 10

The tracking

control of

uni-axial

servo-hydrauli

c shaking

table system

using time

delay control

이동재 김형의 박종원

SICE-ICASE

International

Joint

Conference

2006

- 국외 비SCI

2007. 9

를 이용한CAE

유압식

착압기의

타격에너지

예측

박종원 이기욱 김형의

대한기계학회

년도2007

추계학술대회

- 국내 비SCI

사업화 성과사업화 성과사업화 성과사업화 성과2.2.2.2.

특허 성과특허 성과특허 성과특허 성과□□□□

등록된 특허의 경우○

세부사항

(9)

출원년도

(10)

특허명

(11)

출원인

(12)

출원국

(13)

출원번호

2005 브레이커 지성중공업 주( ) 대한민국 제 0506345

- 11 -

사업화 현황사업화 현황사업화 현황사업화 현황□□□□

사업화 세부사항

사업화(9)

명

(10)

사업화

내용

사업화 업체 개요(11)(12)

기 매출액

백만원( )

(13)

당해연도

매출액

백만원( )

(14)

매출액 합계

백만원( )업체명 대표자 종업원수사업화

형태

브레이커브레이커

제조

지성

중공업 주( )박용우 33 제조 5,700 3,300 9,000

고용창출효과고용창출효과고용창출효과고용창출효과□□□□

고용창출 세부사항

(9)

창업

명( )

(10)

사업체 확장

명( )

(11)

합계

명( )

- 12 12

- 12 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용□□□□

지원기업 현장방문 건지원기업 현장방문 건지원기업 현장방문 건지원기업 현장방문 건1. : 101. : 101. : 101. : 10

No. 일자 구체적 내용 증빙유무

1 2006.10.16 순수 유압식 브레이커의 설계 개선방안 협의 회의록

2 2006.10.23 순수 유압식 브레이커의 생산업체 방문 회의록

3 2007.01.16 순수 유압식 브레이커의 설계변수 관련업무협의 회의록

4 2007.03.29 시험결과 협의 및 해석관련 자료 조사 회의록

5 2007.06.28 순수 유압식 브레이커 성능해석 관련업무협의 회의록

6 2007.07.05 순수 유압식 브레이커 시험결과 협의 회의록

7 2007.07.11 브레이커 유압회로 해석결과 협의 회의록

8 2007.07.18 브레이커 설계기술지원결과 활용방안 협의 회의록

9 2007.07.26 순수 유압식 브레이커의 신뢰성평가결과 분석 및 협의 회의록

10 2007.07.30 분수 유압식 브레이커의 시제품 관련 협의 회의록

- 13 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2. : 142. : 142. : 142. : 14

NO. 일자 구체적 내용 증빙유무

1 2006.08.23 종합성능시험 평가기준 제공 평가기준안

2 2006.09.06 내환경시험 평가기준 제공 평가기준안

3 2006.09.26 수명시험 평가기준 제공 평가기준안

4 2006.10.16 가속수명시험 평가기준 제공 평가기준안

5 2006.10.26 고장모드분석자료 제공(FMMA) FMMA List

6 2006.12.19 고장나무분석자료 제공(FTA) FTA List

7 2007.01.19 시험유효성분석자료 제공(QFD) QFD List

8 2007.02.05 제공AEM Tool Guide Line 평가기준안

9 2007.02.16 작동소음시험 규격 제공ISO 평가기준안

10 2007.03.08순수 유압식 브레이커의 수학적 모델링

및 분석자료 제공시험평가 보고서

11 2007.05.09시뮬레이션 해석 및 결과AMESim data

제공해석 결과 data

12 2007.05.23해석 및 결과ANSYS LS-DYNA Impact

제공data해석 결과 data

13 2007.06.16 내환경성 수행 및 결과 제공data 시험 결과 data

14 2007.06.22 수명시험 수행 및 결과 제공data 시험 결과 data

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3. : 23. : 23. : 23. : 2


1 207.01~2007.07시험장비- Calibration

순수 유압식 브레이커 시제품 제작-

순수 유압식

브레이커 시제품

- 14 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4. : 44. : 44. : 44. : 4


1 2007.05.09 시뮬레이션 해석 및 결과 분석AMESim 시험평가 보고서

2 2007.05.23 해석 및 결과 분석ANSYS LS-DYNA Impact 시험평가 보고서

3 2007.06.16 내환경성 수행 및 결과 분석 시험평가 보고서

4 2007.06.22 수명시험 수행 및 결과 분석 시험평가 보고서

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5. : 105. : 105. : 105. : 10


1 2006.08.21 세계유명규격 분석 및 List세게유명규격 분석 및

규격 List

2 2006.10.26순수 유압식 브레이커의의 부품별

고장모드 분석

고장모드 분석

FMMA List

3 2006.12.19및Fault Tree Analysis Criticality

를 통한 고장모드 분석Martix

고장모드 분석

및FTA Criticality

Matrix List

4 2007.01.19순수 유압식 브레이커 시험방법의

중요도 및 유효성 확인

시험 유효성 분석

QFD List

5 2007.02.05순수 유압식 브레이커의 수명시험

설계를 위한 신뢰수준 및 보증수명 결정

신뢰수준과 보증수명

기준안

6 2007.03.08순수 유압식 브레이커의 수학적 모델링

및 분석지원시험평가 보고서

7 2007.05.09시뮬레이션 석 및 결과AMESim data

분석지원해석 결과 data

8 2007.05.23해석 및 결과ANSYS LS-DYNA Impact

분석지원data해석 결과 data

9 2007.06.16순수 유압식 브레이커의 내환경시험

결과 분석지원data시험 결과 Data

10 2007.06.29순수 유압식 브레이커의 수명시험 결과

분석지원data시험 결과 Data

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황2222

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

제 장 참고문헌제 장 참고문헌제 장 참고문헌제 장 참고문헌6666

부 록 를 이용한 해석절차부 록 를 이용한 해석절차부 록 를 이용한 해석절차부 록 를 이용한 해석절차1. ANSYS LS-DYNA Impact1. ANSYS LS-DYNA Impact1. ANSYS LS-DYNA Impact1. ANSYS LS-DYNA Impact

부 록 를 이용한 해석결과부 록 를 이용한 해석결과부 록 를 이용한 해석결과부 록 를 이용한 해석결과2. ANSYS LS-DYNA Impact2. ANSYS LS-DYNA Impact2. ANSYS LS-DYNA Impact2. ANSYS LS-DYNA Impact

부 록 인증서부 록 인증서부 록 인증서부 록 인증서3. AEM3. AEM3. AEM3. AEM

부 록 부품 소재 신뢰성 인증서부 록 부품 소재 신뢰성 인증서부 록 부품 소재 신뢰성 인증서부 록 부품 소재 신뢰성 인증서4.4.4.4. ㆍㆍㆍㆍ

부 록 순수 유압식 브레이커의 차 시제품 설계도면부 록 순수 유압식 브레이커의 차 시제품 설계도면부 록 순수 유압식 브레이커의 차 시제품 설계도면부 록 순수 유압식 브레이커의 차 시제품 설계도면5. 15. 15. 15. 1

- 16 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

순수 유압식 브레이커의 주요구성 요소는 아래와 같다.

순수 유압식 브레이커는 건설현장에서 굴삭기 등의 건설 중장비에 장착(Excavator)

하여 건축물의 해체 철거 포장도로 파쇄 상하수도 공사 기초 토목공사 통신구, , , , , ,

전력구 공사 채석장의 암반 파쇄 등 전형적인 토목 및 건설현장에서 주로 사용하,

는 의 일종이다Attachment .

- 17 -

가 작동 원리가 작동 원리가 작동 원리가 작동 원리....

순수 유압식 브레이커 시스템은 밸브 전환실 안에 있는 방향제어밸브가 피스톤과-

실린더에 연결된 유로를 전환시켜 램 피스톤의 운동방향을 바꾸어 주고 상하 운동,

하는 피스톤 위치에 따라서 밸브전환실의 압력이 반전되고 방향제어 밸브의 운동방

향 및 위치가 바뀌게 된다.

피스톤과 방향제어밸브는 상호 종속적이고 순차적인 운동을 하게 된다 구성 요- , .

소별로 순차적인 운동을 분석하여 보면 유압 펌프 로부터 송출되, (Hydraulic Pump)

는 고압의 유체가 브레이커의 호스에 유입되면 상승된 압력은 검사체적 Vsupply

을 통하여 검사역 즉 피스톤의 하실 에 작용되어line Vpiston low, (Lower chamber)

피스톤을 밀어 올리게 되고 검사체적 의 압력의 영향을 받고 있는 방향, Vsuply line

제어밸브 측의 고압실 에서는 수압 면적의 차이로 아랫방(High pressure chamber)

향으로 일정한 힘이 가해지게 된다.

피스톤이 상승함에 따라 피스톤이 상사점에 도달하게 되면 방향제어밸브에 연결-

된 유로를 통하여 변환 압력실 의 압력이 상승하여(Alternative pressure chamber) ,

방향제어밸브에 작용하는 아랫방향의 힘을 이겨내며 밸브가 상승하여 피스톤 상실,

로 통하는 유로를 개방시커 저압의 상태로 있던 피스톤 상실을(Upper chamber) ,

고압으로 바꾸어 준다.

상실과 하실의 면적차에 의해 피스톤은 하강운동을 하며 치즐을 타격하게 된다- , .

상승됐던 방향제어밸브는 다시 하강하여 피스톤 상실을 배출라인으로 연결하여 다

시 저압 상태로 만들어 주며 타격 후 피스톤은 다시 상승 반복적인 왕복운동을 하, ,

게 되는 것이다.

나 기술지원 필요성나 기술지원 필요성나 기술지원 필요성나 기술지원 필요성....

당사는 년 월 국내에서는 유일하게 순수 유압으로만 작동되는 유압 브레이- 2005 7

커 시스템에 대한 특허 등록을 완료하였으며 기존 유압 브레이커는 유압과 가스를(

동시에 사용하는 시스템임 현재까지 개 기종에 대한 설계를 완료한 상태로 본시), 4

스템에 의한 제품개발시 가스가 없음으로 인한 부품 감소 가공시간 단축등 많은,

원가절감과 새로운 설계로 브레이커의 위해요소 중 하나인 소음을 대폭 줄일수 있

는 혁신 설계로 저소음 달성이 가능하다.

- 18 -

그러나 최초로 개발하는 순수 유압식 브레이커로 기존 유압과 가스를 동시에 사- ,

용하는 브레이커 대비 타격력의 저하 방지를 위한 유압 시스템 점검 타격력 측정,

과 소음 감소를 위하여 신규적용한 의 중간 부위 원형 가공으로 인한 작업시Chisel

절손 및 내구성 검증 그리고 의 에 대한 과의 마, Front Head Support;Chisel Chisel

찰시 마모로 인한 내구성 검증 및 소음 감소량 측정 브레이커 의 내구성 검, ASS’Y

증 필요 유량 및 유압 측정에 따른 해당 장비 및 검증 컴퓨터 소프트웨어가 없어,

개발시 많은 어려움이 예상되는바 전문 연구기관이자 국내 유일의 유압 브레이커

내구성 시험 장비를 보유한 과 협력하여 본시스템에 의한 시제품 개발 내구KIMM ,

성에 대한 평가 및 미비점에 대한 종합기술지원이 절실한 실정이다.

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

가 순수 유압식 브레이커의 성능해석 및 시험평가를 통한 시제품 개발 기술 지원.

타격에너지 및 효율 예측을 위한 시제품 성능분석 및 설계기술 지원(1)

시제품의 주요 성능평가를 통한 문제점 도출 및 설계개선 지원(2)

내구성 평가 및 결과 분석을 통한 시제품 수정 보완기술 지원(3)

나 시제품 개선을 통한 성능 목표사양 달성.

타격에너지 이상(1) 1000J

타격주파수 이상(2) 10㎐

효율 이상(3) 60%

작동소음 이하(4) 95 (A)㏈

내구성 시간(5) MTBF 1,500

- 19 -

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

가 순수 유압식 브레이커 시제품의 설계기술 지원가 순수 유압식 브레이커 시제품의 설계기술 지원가 순수 유압식 브레이커 시제품의 설계기술 지원가 순수 유압식 브레이커 시제품의 설계기술 지원....

순수 유압식 브레이커의 수학적 모델링(1)

등 을 활용한 시제품의 유압회로 분석(2) AMESIM CAE TOOL

과 같은 주요 부품의 설계파라미터에(3) Main Valve, Ram piston, Port position

대한 시험 유효성 분석

타격에너지 및 효율 향상을 위한 주요 부품의 설계 개선방안 도출 지원(4)

반복하중과 열부하에 의한 의 고장모드 분석(5) Main Valve

과 간의 탄성충돌을 고려한 타격에너지 특성해석(6) Chisel Piston

나 주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원나 주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원나 주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원나 주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원....

전 부품 및 조립체(1) Modeling

(2) AEM(Association of Equipment Manufacturer) TOOL Impact Energy Rating

에 의한 타격에너지 측정 평가Guide Line

입출력 맥동 압력 및 유량 계측에 의한 작동 효율 산출(3)

타격시 충격파형 검출에 타격주파수 측정(4)

규격에 근거한 소음 측정(5) ISO

시간 상당의 내구성 시험을 위한 가속시험 조건 산출(6) MTBF 1,500

- 20 -

제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황2222

국내 기술현황국내 기술현황국내 기술현황국내 기술현황1.1.1.1.

가 선진국 유명제품의 방식 채택. Bench Marking

역설계를 통한 단순 수준- Copy

시험 및 분석 미비로 인한 성능미달-

유압과 질소가스를 동시에 사용하는 방식이 주류-

나 설계능력 및 성능해석 능력 미비.

밸브의 동특성 해석능력 부족-

각 구성품에 대한 특성파악 미비-

실제 작동 환경조건을 고려한 설계 기술력 부족-

다 중소제조업체의 시험평가 기술 부재.

시험 평가의 중요성은 인식하나 여건 미비로 수행 불가능-

시험 평가를 근거로 한 설계기술 미 확보-

타격에너지 측정 미실시 단순 작동시험 수준- ( )

파손 확보 및 분석기술 능력 부재- Data

라 수산중공업 일본으로부터 도입한 기술을 응용개발. :

마 기타 업체 일본이나 수산중공업의 추세에 따라가는 실정. :

애로기술애로기술애로기술애로기술(1)(1)(1)(1)

현재 당 기업은 순수 유압식 브레이커의 종합 성능시험기 및 수명 시험장비를 갖-

추고 있지 못함.

타격에너지 및 작동소음 등의 정확한 측정값 미비로 인한 개발 시제품의 개선점-

도출 불능.

- 21 -

선진업체와의 경쟁을 위한 국내 생산업체의 현 기술 상태 파악 미비 및 수요자의-

요구사항을 정량화 시키지 못하고 있음.

상품화를 위한 문제점-

시제품 개발 후 작동시험만을 수행한 상태로 가공생산 후 출하 전 수락시험 정도•

의 만 진행된 상태임 따라서 장시간 작동에 의한 내구성이 검증되지 않았음Test . , .

기존의 공유압방식 브레이커에 비하여 타격에너지와 소음 및 작동시 발생되는 맥•

동 등에 대한 측정이 미비하여 개발시제품의 성능 수준이 확인되지 않은 실정임.

의 중간부위 원형가공으로 인한 작업시 절손 및 내구성이 미확인된 상태Chisel•

로 장시간 작동시 발생할 수 있는 부와 사이의 마모 관계등이Front head Chisel

미확인된 상태임.

최적의 작동성능을 획득하기 위하여 필요한 유량 및 압력등을 사전에 확인할 수•

있는 설계지원용 등이 체계적으로 개발되어 운용되고 있지 못한 실정임Software .

국외 기술현황국외 기술현황국외 기술현황국외 기술현황2.2.2.2.

가 등이 세계적인 로서 일반적인 유압식 브레이. Krupp, Montabert, Rammer Maker

크를 생산하고 있으며 품질 및 내구성 등으로 비싼 가격에도 불구하고 시장을 주,

도하고 있으나 순수 유압식 브레이커는 지성중공업이 세계 최초로 개발하여 상용,

화하는 것으로써 국내외에서 독보적인 원천기술 확보가 가능할 것으로 사료된다.

나 신개념 개발제품으로써 현장적용에 따른 문제점을 최소화하며 고품질의 순수.

유압식 브레이커 개발을 위해 고신뢰성 확보 및 장수명화 등으로 제품의 성능은 물

론 신뢰성 향상이 더욱 요구되고 있다.

다 따라서 순수 유압식 브레이커에 대한 국산화 설계 및 제작기술을 보유하는 것. ,

이 대단히 중요하다고 판단되며 이를 위해서 기술개발에 박차를 가해야 할 것임, .

또한 성능 및 신뢰성 시험평가 기술확보 최적설계 기술확보로 날로 그 수요가 증, ,

가하고 있는 브레이커의 수입대체 및 국내 수요시장 확보가 가능하다고 사료된다.

- 22 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

순수 유압식 브레이커 시제품의 설계기술 지원순수 유압식 브레이커 시제품의 설계기술 지원순수 유압식 브레이커 시제품의 설계기술 지원순수 유압식 브레이커 시제품의 설계기술 지원1.1.1.1.

가 순수 유압식 브레이커의 수학적 모델링.

순수 유압식 브레이커의 모델링은 피스톤과 실린더가 이루는 공간 과 방향(chanber)

제어밸브와 밸브 슬리브가 이루는 공간을 각각의 검사체적 으로 정(control volume)

의할 수 있다 은 순수 유압식 브레이커의 검사체적을 보여주고 있다 이러. Fig.3.1 .

한 검사체적을 기준으로 방정식을 수립하여 순수 유압식 브레이커의 수학적 모델링

을 할 수 있다 본 연구에서 사용된 방정식을 살펴보면 피스톤과 치즐 방향 제어. , ,

밸브에 가해지는 압력과 마찰력 중력 등을 고려한 운동방정식 각 검사체적에서의, ,

연속방정식 가공공차에 의한 검사체적사이의 누설유량방정식 피스톤 및 밸브의, , ,

이동에 따른 개구면적 에서의 유량방정식 공급라인 및 검사체적 연결(open area) ,

관로의 동특성을 고려한 라인방정식 가스실 및 어큐뮬레이터 내 기체의 압력과 체,

적 관계식이 있다.

- 23 -

Fig.3.1 Schematic diagram of a hydraulic breaker systemFig.3.1 Schematic diagram of a hydraulic breaker systemFig.3.1 Schematic diagram of a hydraulic breaker systemFig.3.1 Schematic diagram of a hydraulic breaker system

피스톤 치즐 및 밸브의 운동방정식피스톤 치즐 및 밸브의 운동방정식피스톤 치즐 및 밸브의 운동방정식피스톤 치즐 및 밸브의 운동방정식(1) ,(1) ,(1) ,(1) ,

는 피스톤과 치즐의 자유 물체도 를 나타내고 있으며Fig.3.2 (free body diagram) ,

피스톤과 치즐의 운동방정식은 다음과 같다.

- 24 -

(3.3)

여기서 p1과 p5는 검사체적 과 검사체적 의 압력이고1 5 , pg은 백 헤드 가스실의 압

력이다. Fcp와 Fdp는 실린더의 벽면과 피스톤의 벽면에서 나타나는 쿨롱 마찰력

과 점성마찰력을 나타내며(Coulomb friction) , Mp와 는 피스톤의 질량과 중력 가g

속도이다. Ap1과 Ap5, Apg는 검사체적 과 검사체적 가스실의 검사체적1 5, (gas

에 해당하는 피스톤의 수압면적을 나타내며chamber) , Fr는 피스톤과 치즐간에 탄성

충돌의 반발력이다 본 과제에서는 피스톤 하강시 치즐과의 충돌과정을 탄성충돌로.

가정하였고 스프링 댐퍼로써 모델링하였다, - .[1,2,3,4]

Fig.3.2 Free body diagram of the piston & chiselFig.3.2 Free body diagram of the piston & chiselFig.3.2 Free body diagram of the piston & chiselFig.3.2 Free body diagram of the piston & chisel

은 방향제어밸브의 자유 물체도 를 나타내고 있으며 밸Fig.3.3 (free body diagram) ,

브의 운동방정식은 다음과 같다.

- 25 -

여기서, p7와 pi은 검사체적 과 검사체적 의 압력이고7 i , Fcv, Fdv는 방향제어밸브의

벽면과 슬리브의 벽면에서 나타나는 쿨롱마찰력과 점성마찰력이며, Mv와 는 밸브g

의 무게와 중력 가속도 이다.

Fig.3.3 Free body diagram of the directional control valveFig.3.3 Free body diagram of the directional control valveFig.3.3 Free body diagram of the directional control valveFig.3.3 Free body diagram of the directional control valve

Av1, Av2와 Av3은 검사체적 에 해당하는 밸브의 수압면적이며i Av4는 검사체적 에7

해당하는 밸브의 수압 면적을 나타낸다.

마찰력의 모델링마찰력의 모델링마찰력의 모델링마찰력의 모델링(2)(2)(2)(2)

일반적으로 마찰력은 점성 마찰력 정적 마찰력 쿨롱 마찰력의 세 개의 부문으로, ,

나뉜다.[3,4]

- 26 -

점성 마찰력은 속도에 비례하여 운동을 저지하는 마찰력으로서 다음과 같이 표현된

다.

여기서 는 점성 마찰계수 이다 각각 피스톤과 실린, B (viscous friction coefficient) .

더 사이의 간극과 방향제어밸브와 슬리브 사이의 간극과 접촉 길이 등을 고려하면,

점성 마찰력은 다음과 같이 나타낼 수도 있다.

여기서 는 점성 계수 이고, µ (viscosity coefficient) , h i, d i는 피스톤과 실린더 밸브,

와 슬리브 사이의 간극과 지름이며 l i는 접촉면적의 길이를 나타낸다.

정적 마찰력은 운동의 시작점에서 작용하는 마찰부하로 일단 운동이 일어나면 사,

라지고 다음과 같이 표현된다 마찰력의 방향은 운동의 방향에 관계한다, . .

쿨롱 마찰력은 속도에 관계없이 일정한 크기를 가지고 있는 마찰력으로 다음과 같

이 표현된다.

- 27 -

여기서, Fc는 쿨롱 마찰계수 이다(coulomb friction coefficient) .

는 속도에 대한 쿨롱 마찰력의 크기를 나타낸 것이다Fig.3.4 .

Fig.3.4 Frictional force versus velocityFig.3.4 Frictional force versus velocityFig.3.4 Frictional force versus velocityFig.3.4 Frictional force versus velocity

본 과제에서는 쿨롱 마찰력은 피스톤과 밸브 상승력의 사이에서 측정치과5~15%

비교하여 적합한 수치를 산정하였고 정적마찰력은 쿨롱 마찰력의 배로 설정하였1.3

다.

각 검사체적의 방적식각 검사체적의 방적식각 검사체적의 방적식각 검사체적의 방적식(3)(3)(3)(3)

는 피스톤과 실린더에 의하여 생성되는 검사체적을 나타내고 있다 각각의Fig.3.5 .

검사체적에 대한 압력과 각 체적으로 흐르는 유량 등은 연속방정식과 유량방정식,

누설유량방정식 라인방정식으로 구할 수 있다, .

피스톤과 실린더가 이루는 검사체적을 와 같은 방법으로 각각의 경계를 나Fig.3.5

타내었지만 피스톤의 위치에 따라서 각각의 검사체적 사이에 개구면적이 형성되어,

유량이 형성되기도 하고 개구면적이 닫혀서 유량이 흐르지 않기도 한다 또한 누, . ,

설 유량은 피스톤의 위치에 따라서 누설관로의 길이가 달라지는 경우도 있고 일정

하게 유지되는 경우도 있다.

- 28 -

따라서 모델링을 하는데 있어서 피스톤의 변의(x p 에 따른 언더랩 변화) (underlab)

로 각각의 개구면적 및 누설관로의 길이를 계산하게 된다 각 검사체적 사이가 라.

인으로 연결되어 있는 경우 수학적 모델은 관로가 짧은 경우 단순저항으로 관로가,

긴 경우에는 라인방정식 모델로 나타내었다.

피스톤 부분의 검사체적별로 방정식을 살펴보면 다음과 같다.

Fig.3.5 Control volumes involving the movement of the pistonFig.3.5 Control volumes involving the movement of the pistonFig.3.5 Control volumes involving the movement of the pistonFig.3.5 Control volumes involving the movement of the piston

검사체적- 1

- 29 -

검사체적- 2

- 30 -

검사체적- 3

- 31 -

검사체적- 4

- 32 -

검사체적- 5

- 33 -

검사체적- 8

- 34 -

은 방향제어밸브와 슬리브에 의해서 생성되는 검사체적을 보여주고 있다Fig.3.6 .

밸브의 검사체적 역시 밸브의 위치에 따른 언더랩 변화로 각각의 개구(underlab)

면적 및 누설관로의 길이를 계산하게 된다 각 검사체적 사이가 라인으로 연결되어.

있는 경우 수학적 모델은 관로가 짧은 경우 단순저항으로 관로가 긴 경우에는 라,

인 방정식 모델로 나타내었다.

밸브 부분의 검사체적별로 방정식을 살펴보면 다음과 같다.

Fig.3.6 Control volumes involving the movement of the directional controlFig.3.6 Control volumes involving the movement of the directional controlFig.3.6 Control volumes involving the movement of the directional controlFig.3.6 Control volumes involving the movement of the directional control

valvevalvevalvevalve

검사체적- 6

- 35 -

검사체적- 7

- 36 -

는 검사체적 및 검사체적 검사체적 의 구조를 보여주고 있다 이Fig.3.7~9 c o, l .

검사체적들은 일반적으로 피스톤과 밸브의 검사체적을 라인으로 연결해 주고 있는

역할을 하고 있다 따라서 수학적 모델은 관로가 짧은 경우 단순저항으로 관로가. , ,

긴 경우에는 라인방정식 모델로 나타내었다.

Fig.3.7 Schematic diagram of the control valve cFig.3.7 Schematic diagram of the control valve cFig.3.7 Schematic diagram of the control valve cFig.3.7 Schematic diagram of the control valve c

- 37 -

Fig.3.8 Schematic diagram of the control valve IFig.3.8 Schematic diagram of the control valve IFig.3.8 Schematic diagram of the control valve IFig.3.8 Schematic diagram of the control valve I

Fig.3.9 Schematic diagram of the control valve oFig.3.9 Schematic diagram of the control valve oFig.3.9 Schematic diagram of the control valve oFig.3.9 Schematic diagram of the control valve o

검사체적별로 방정식을 살펴보면 다음과 같다.

- 38 -

검사체적- c

검사체적- l

- 39 -

검사체적- o

백 헤드 가스실 의 모델링백 헤드 가스실 의 모델링백 헤드 가스실 의 모델링백 헤드 가스실 의 모델링(4) (Gas chamber)(4) (Gas chamber)(4) (Gas chamber)(4) (Gas chamber)

- 40 -

가스실 내의 압력과 체적간의 관계를 피스톤의 상승 하강 행정에 따라 단열적으로,

압축 팽창된다고 가정하면 다음과 같이 나타낼 수 있다, .[1,4]

여기서, pgi 와 Vgi는 미소변위 운동하기 전의 압력과 체적을 나타내며, pg와 Vg는

피스톤의 미소변위 운동한 후에 압력과 체적을 나타내는 것이다 는 비열 비. K

이며 위의 경우와 같은 단열 변화인 경우에는 비열비를 로(specific heat ratio) , 1.4

서 정의한다.

가스실의 압력은 유압에 비해 작은 편이지만 수압면적이 월등히 크므로 타격 행정

시 많은 힘을 가하게 된다 이것은 유압식 브레이커의 타격수와 타격에너지에 많은.

영향을 주므로 여기에 관한 고찰이 이루어져야 한다.

공급라인 및 어큐뮬레이터의 모델링공급라인 및 어큐뮬레이터의 모델링공급라인 및 어큐뮬레이터의 모델링공급라인 및 어큐뮬레이터의 모델링(5)(5)(5)(5)

은 순수 유압식 브레이커 입력측 검사체적Fig.3.10 V i와 여기에 연결된 공급라인

및 어큐뮬레이터의 개념도를 보여주고 있다 공급라인은 굴삭기의 로부터 순수. MCV

유압식 브레이커의 입력 검사체적까지의 관로를 나타내고 있다.

순수 유압식 브레이커에서는 매 타격마다 공급유량이 변화가 크며 이에 따라 공급

압력의 맥동현상이 심하게 발생한다 이런 라인의 동특성을 반영하기 위하여 전체.

라인을 하나의 저항 인덕턴스 커피스턴스 로 각각 구성된 단순라인으로 가(R), (I), (C)

정하고 이를 과 같은 모델로 나타낼 수 있다Fig.3.11 - .π[4,5,6]

- 41 -

Fig.3.10 Conceptual model of the supply line and the accumulator connectedFig.3.10 Conceptual model of the supply line and the accumulator connectedFig.3.10 Conceptual model of the supply line and the accumulator connectedFig.3.10 Conceptual model of the supply line and the accumulator connected

with the input control volumewith the input control volumewith the input control volumewith the input control volume

Fig.3.11 Structure of the -modelFig.3.11 Structure of the -modelFig.3.11 Structure of the -modelFig.3.11 Structure of the -modelππππ

- 42 -

어큐뮬레이터란 유압 시스템에서 압력과 유량의 급격한 변동을 조절하여 소형 유압

펌프로서의 기능을 하는 요소이다 또한 펌프 토출 유량의 맥동현상과 충격압력을.

줄여줌으로써 펌프의 손상을 방지하여 준다.

어큐뮬레이터 내의 기체를 이상기체라 가정하고 기체의 압축 팽창과정이 단열 과, ㆍ

정이라 가정하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, pa는 어큐뮬레이터 압력을, pga는 임의의 상태의 질소가스 압력을 나타내

며, Va는 어큐뮬레이터 용량을, Vga는 임의의 상태의 질소가스 부피를 그리고, Qa,

Qi는 각각 어큐뮬레이터와 검사체적 로 유입되는 유량을 나타낸다 또한i . , Aa는 어

큐뮬레이터와 검사체적 사이의 오리피스 면적을 나타낸다i .

공급라인과 연결되어 있는 어큐뮬레이터 내 유압식 검사체적의 연속방정식과 유량

방정식은 다음과 같다.

- 43 -

나 등 을 활용한 시제품의 유압회로 분석나 등 을 활용한 시제품의 유압회로 분석나 등 을 활용한 시제품의 유압회로 분석나 등 을 활용한 시제품의 유압회로 분석. AMESim CAE TOOL. AMESim CAE TOOL. AMESim CAE TOOL. AMESim CAE TOOL

순수 유압식 브레이커의 성능 해석의 로서 을 이용하여 순수 유압식 브tool AMESim

레이커의 구조 및 유압 시스템을 모델링 하였다 은 에서 시. AMESim sketch mode

뮬레이션 모델을 구성하여 빠르고 정확하게 해석할 수 있는 장점을 가지고 있다.

따라서 부품 및 시스템 설계의 초기단계 및 설계과정에서 성능검증과 성능향상을

위한 도구로 활용함으로써 설계 및 개발시간을 줄일 수 있고 실제시스템의 검토단,

계에서도 설계최적화와 성능향상을 위한 유용한 도구로 이용할 수 있다.

와 같이 순수 유압식 브레이커의 모델을 도식적으로 구성하였Fig.3.12 AMESim

다.[7,8,9]

충돌에 의해 파쇄되는 타격물은 작업 성격에 따라 타격물을 선정할 수 있도록 스프

링 댐퍼의 구조로 가정하였다 유압식 브레이커의 성능에 영향을 미칠 수 있는 인- .

자를 변화시켜가며 시뮬레이션을 수행하여 각 인자들에 대한 최적값의 범위 및 민

감도 등을 고찰하였다 인자로는 공급유량 및 램 피스톤 상실과 하실의 지름 등을.

선정하였고 이들에 대한 순수 유압식 착암기의 타격수와 타격에너지 릴리프 유량, , ,

유압 에너지 효율 등의 값들에 대해 분석하였다.

- 44 -

Fig.3.12 AMESim model of a Pure hydraulic breaker systemFig.3.12 AMESim model of a Pure hydraulic breaker systemFig.3.12 AMESim model of a Pure hydraulic breaker systemFig.3.12 AMESim model of a Pure hydraulic breaker system

공급 유량에 따른 영향 분석공급 유량에 따른 영향 분석공급 유량에 따른 영향 분석공급 유량에 따른 영향 분석(1)(1)(1)(1)

에서 보는 것과 같이 공급유량이 많아짐에 따라 타격수와 타격에너지가 함Fig.3.13

께 증가하는 것을 볼 수 있다 하지만 공급 유량 이상에서부터는 릴리프. 65 l/min

밸브의 유량이 증가하고 타격 에너지의 증가율이 감소하면서 파워 효율이 떨어지는

것을 알 수 있다 이는 공급유량이 많을수록 각 챔버에서의 압력이 빨리 형성되어.

피스톤의 상하 운동이 보다 빠르게 진행되어 타격에너지가 증가되지만 릴리프 유,

량이 많아짐에 따라 유압에너지 손실이 증가되어 효율 저하를 가져온다.

- 45 -

Fig.3.13 Effects of supply flow rateFig.3.13 Effects of supply flow rateFig.3.13 Effects of supply flow rateFig.3.13 Effects of supply flow rate

램 피스톤부 하실과 상실의 수압 면적의 변화에 따른 영향 분석램 피스톤부 하실과 상실의 수압 면적의 변화에 따른 영향 분석램 피스톤부 하실과 상실의 수압 면적의 변화에 따른 영향 분석램 피스톤부 하실과 상실의 수압 면적의 변화에 따른 영향 분석(2)(2)(2)(2)

에서 보는 것처럼 램 피스톤 상실의 램의 지름 을 고정시키고 램 피Fig.3.14 (68 ) ,㎜

스톤 하실의 램의 지름을 증가시키면 타격수는 하실 지름이 에서 최대값을 보69㎜

인다 램 피스톤 하실의 지름이 작을수록 램 피스톤의 상승시 하실의 압력 형성 속.

도가 늦어져 램 피스톤 상승속도를 저하시키고 램 피스톤 하강시 하실의 수압면적,

증가로 인한 램 반발력이 커져 램 피스톤 하강속도를 저하시키기 때문이다.

타격에너지는 램 피스톤 하실의 지름을 크게 할수록 증가한다 램 피스톤 하실의.

지름을 증가시키면 타격 행정시 램 피스톤에 상향 방향으로 작용하는 힘도 작아지

므로 램 피스톤이 하강속도가 증가되기 때문이다 타격에너지는 램 피스톤의 운동.

에너지와 같으므로 증가하게 된다 그러나 타격수를 고려한 타격에너지는 유압 효.

율 저하로 인해 증가율이 저하된다.

에서 보는 것처럼 램 피스톤 하실의 램의 지름을 로 고정시키고 램Fig.3.15 70 ,㎜

피스톤 상실 램의 지름을 증가시키면 타격수는 상실의 램 지름 에서 최대치를68㎜

나타내고 상실 램의 지름을 보다 작게 하면 타격수는 감소한다 상실의 램 지67 .㎜

름을 보다 증가시키면 즉 수압 면적을 너무 작게 하면 램 피스톤에서 하향 방69㎜

향으로 작용하는 힘을 작게 하여 타격에너지와 타격수가 감소한다 또한 피스톤 하.

강시 릴리프 유량이 상승하여 유압 효율저하 및 유압 시스템 과열 현상을 가속시킨

다.

- 46 -

Fig.3.14 Effects of the lower diameter of ram pistonFig.3.14 Effects of the lower diameter of ram pistonFig.3.14 Effects of the lower diameter of ram pistonFig.3.14 Effects of the lower diameter of ram piston

Fig.3.15 Effects of the upper diameter of ram pistonFig.3.15 Effects of the upper diameter of ram pistonFig.3.15 Effects of the upper diameter of ram pistonFig.3.15 Effects of the upper diameter of ram piston

- 47 -

다 과 같은 주요 부품의 설계파라미터에다 과 같은 주요 부품의 설계파라미터에다 과 같은 주요 부품의 설계파라미터에다 과 같은 주요 부품의 설계파라미터에. Main Valve, Ram piston, Port position. Main Valve, Ram piston, Port position. Main Valve, Ram piston, Port position. Main Valve, Ram piston, Port position

대한 시험 유효성 분석대한 시험 유효성 분석대한 시험 유효성 분석대한 시험 유효성 분석

(1) Quality Function Depolyment Level 1(1) Quality Function Depolyment Level 1(1) Quality Function Depolyment Level 1(1) Quality Function Depolyment Level 1

(Requoirement versus Failure Mode/Mechanism Matrix)

- 48 -

- 49 -

- 50 -

(2) Qualitly Function Deployment Leve(2) Qualitly Function Deployment Leve(2) Qualitly Function Deployment Leve(2) Qualitly Function Deployment Leve ⅡⅡⅡⅡ

(Failure Mechanism versus Standard Tests Matrix)

- 51 -

- 52 -

- 53 -

라 타격에너지 및 효율 향상을 위한 주요 부품의 설계 개선방안 도출 지원라 타격에너지 및 효율 향상을 위한 주요 부품의 설계 개선방안 도출 지원라 타격에너지 및 효율 향상을 위한 주요 부품의 설계 개선방안 도출 지원라 타격에너지 및 효율 향상을 위한 주요 부품의 설계 개선방안 도출 지원....

앞에서 수행한 순수 유압식 브레이커의 수학적 모델링 및 시뮬레이션과AMESim

해석결과를 통하여 주요 부품의 설계 개선 유로 변경 및 어큐물레이터 장착으로,

타격에너지 효율 향상을 통한 시간 의 신뢰수준을 만족하는 순수, MTBF 1,500 , 80%

유압식 브레이커를 제작하였다.

개선 전개선 전개선 전개선 전

- 54 -

개선 후개선 후개선 후개선 후

- 55 -

설계 개선된 순수 유압식 브레이커의 작동원리는 다음과 같다.

(1) Start Up(1) Start Up(1) Start Up(1) Start Up

작동유는 체크 밸브 를 통해 어큐물레이터 와 피스톤 아래의 검사체적 으- (A) (B) (C)

로 흐른다.

압력 조절 밸브 는 검사체적 으로의 배출구를 막게 되고 피스톤의 움직임을- (D) (E)

방지한다.

피스톤 안의 압력은 증가하고 어큐물레이터 안의 질소 가스는 압축이 된다-

(2) Return stroke(2) Return stroke(2) Return stroke(2) Return stroke

입력되어진 압력에 도달하면 압력 조절 밸브 는 탱크라인에서 검사체적 으로- (D) (E)

의 배출구가 열린다.

피스톤 하부의 압력 때문에 피스톤은 을 시작한다- , return stroke .

(3) Impact Stroke(3) Impact Stroke(3) Impact Stroke(3) Impact Stroke

피스톤의 최대 위치에서 그 피스톤은 메인밸브 의 다른 끝의 유로 를 통해- (G) (H)

통과하는 의 압력을 허가한다pilot .

메인 밸브의 위치가 바뀌고 어큐물레이터 의 검사체적 이 열린다- (B) (E) .

피스톤은 어큐물레이터로부터 작동유가 공급되는 동안 를 시작한- impact stroke

다.

(4) Impact Stroke(Final Stage)(4) Impact Stroke(Final Stage)(4) Impact Stroke(Final Stage)(4) Impact Stroke(Final Stage)

피스톤은 고속으로 치즐을 향해 움직인다- .

피스톤안의 검사체적 은 탱크라인과 의 유로 를 연결한다- (K) pilot (L) .

메인 밸브 는 뒤로 이동을 시작하고 검사체적 과 배출구를 연결한다- (G) (E) .

피스톤의 이송은 어큐물레이터 압력의 하락을 야기하고 배출구를 닫도록 압력 제-

어 밸브 를 작동시킨다(D) .

피스톤이 치즐을 타격 후에 피스톤은 작동유 압력이 상승할 때까지 그 위치에 있-

고 이 과정이 반복된다.

- 56 -

마 반복하중과 열부하에 의한 의 고장모드 분석마 반복하중과 열부하에 의한 의 고장모드 분석마 반복하중과 열부하에 의한 의 고장모드 분석마 반복하중과 열부하에 의한 의 고장모드 분석. Main Valve. Main Valve. Main Valve. Main Valve

(1) FMMA (Failure Mode & Mechanism Analysis)(1) FMMA (Failure Mode & Mechanism Analysis)(1) FMMA (Failure Mode & Mechanism Analysis)(1) FMMA (Failure Mode & Mechanism Analysis)

- 57 -

- 58 -

(2) Criticality Matrix Analysis(2) Criticality Matrix Analysis(2) Criticality Matrix Analysis(2) Criticality Matrix Analysis

- 59 -

(3) FMECA (Failure Mode Effects & Criticality Analysis)(3) FMECA (Failure Mode Effects & Criticality Analysis)(3) FMECA (Failure Mode Effects & Criticality Analysis)(3) FMECA (Failure Mode Effects & Criticality Analysis)

- 60 -

- 61 -

(4) FTA (Fault Tree Analysis)(4) FTA (Fault Tree Analysis)(4) FTA (Fault Tree Analysis)(4) FTA (Fault Tree Analysis)

- 62 -

바 과 간의 탄성충돌을 고려한 타격에너지 특성해석바 과 간의 탄성충돌을 고려한 타격에너지 특성해석바 과 간의 탄성충돌을 고려한 타격에너지 특성해석바 과 간의 탄성충돌을 고려한 타격에너지 특성해석. Chisel Piston. Chisel Piston. Chisel Piston. Chisel Piston

순수 유압식 브레이커의 피스톤과 치즐간의 타격에너지를 예측하기 위해서는

해석을 통한 충격시의 변형량을 계산하여야 한다Impact .[10]

본 사업에서는 해석을 위하여 피스톤과 치즐의 모델링은 를Impact Pro-Engineer

활용하였고 생성과 로써 를 사용하였다 그림 에, Mesh Solver ANSYS LS-DYNA . 25

가 생성된 을 나타내었다 유한요소 모델은 해석에 적합한Mesh 3D Model . Explicit

를 적용하였고 은 선형 탄성 등방성Solid 164 , Material Model (Linear Elastic

재료 물성을 적용하였다 피스톤을 로 지정하고 치즐Isotropic) . Moving Component ,

을 로 지정하였으며 피스톤과 치즐에 축방향의 자유도만을 허Target Component , 1

용하고 치즐의 끝단에 자유도 변위에 대한 구속조건을 부가하였다, 6 .

충돌시의 접촉은 면과면의 접촉으로 정의하고 피스톤의 초기속도는 의 해AMESim

석결과를 적용하였다 해석은 초 동안 수행하였고 결과는 으로 나누어. 0.1 , 50 Step

저장하였다.

를 이용한 해석절차와 해석결과는 부록에 첨부하ANSYS LS-DYNA Impact 50 step

였다.

Fig.3.16 Mesh generation resultFig.3.16 Mesh generation resultFig.3.16 Mesh generation resultFig.3.16 Mesh generation result

- 63 -

Fig.3.17 Von Mises Equivalent Stress Analysis ResultFig.3.17 Von Mises Equivalent Stress Analysis ResultFig.3.17 Von Mises Equivalent Stress Analysis ResultFig.3.17 Von Mises Equivalent Stress Analysis Result

Fig.3.18 Strain Analysis ResultFig.3.18 Strain Analysis ResultFig.3.18 Strain Analysis ResultFig.3.18 Strain Analysis Result

- 64 -

Fig.3.19 Time Variation of StrainFig.3.19 Time Variation of StrainFig.3.19 Time Variation of StrainFig.3.19 Time Variation of Strain

는 를 이용한 해석을 통하여 측정한 파형Fig.3.19 ANSYS LS-DYNA Impact Impact

을 나타내는데 순수 유압식 브레이커의 타격에너지 시험 결과와 유사한 형상을 가,

짐을 볼 수 있다 따라서 본 사업에서 수행한 타격에너지 예측기법이 시험 전의 설.

계 검토용 도구로써 유용함을 확인할 수 있다.

- 65 -

주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원주요성능 및 내구성 평가를 통한 시제품 개발기술 지원2.2.2.2.

가 전 부품 및 조립체가 전 부품 및 조립체가 전 부품 및 조립체가 전 부품 및 조립체. Modeling. Modeling. Modeling. Modeling

순수 유압식 브레이커의 모델 설계를 검증하며 시뮬레이션 파라미터 도출AMESim

을 위하여 모델링을 실시하였다 모델링의 장점은 주요부품3D . 3D , Sub-Assembly

및 조립체의 설계를 검증하며 조기에 초기 설계 오류를 점검할 수 있고 또한 단순,

한 부품의 모델링만이 아니라 각 부품간의 조립상태를 확인할 수 있으므로 부3D ,

품간 간섭 및 형상 밸런스 를 검증 할 수 있다 본 사업에서(Geometry Balance) . 3D

모델링 상용 프로그램인 를 사용하여 모델링하였다Pro- Engineer .[11]

Fig.3.20 Modeling of chiselFig.3.20 Modeling of chiselFig.3.20 Modeling of chiselFig.3.20 Modeling of chisel

- 66 -

Fig.3.21 Modeling of Support ChiselFig.3.21 Modeling of Support ChiselFig.3.21 Modeling of Support ChiselFig.3.21 Modeling of Support Chisel

Fig.3.22 Modeling of Front HeadFig.3.22 Modeling of Front HeadFig.3.22 Modeling of Front HeadFig.3.22 Modeling of Front Head

- 67 -

Fig.3.23 Modeling of CylinderFig.3.23 Modeling of CylinderFig.3.23 Modeling of CylinderFig.3.23 Modeling of Cylinder

Fig.3.24 Modeling of BushFig.3.24 Modeling of BushFig.3.24 Modeling of BushFig.3.24 Modeling of Bush

- 68 -

Fig.3.25 Modeling of PistonFig.3.25 Modeling of PistonFig.3.25 Modeling of PistonFig.3.25 Modeling of Piston

Fig.3.26 Modeling of Sleeve ValveFig.3.26 Modeling of Sleeve ValveFig.3.26 Modeling of Sleeve ValveFig.3.26 Modeling of Sleeve Valve

- 69 -

Fig.3.27 Modeling of ValveFig.3.27 Modeling of ValveFig.3.27 Modeling of ValveFig.3.27 Modeling of Valve

Fig.3.28 Modeling of Plug ValveFig.3.28 Modeling of Plug ValveFig.3.28 Modeling of Plug ValveFig.3.28 Modeling of Plug Valve

- 70 -

Fig.3.29 Modeling of Though BoltFig.3.29 Modeling of Though BoltFig.3.29 Modeling of Though BoltFig.3.29 Modeling of Though Bolt

Fig.3.30 Modeling of Back HeadFig.3.30 Modeling of Back HeadFig.3.30 Modeling of Back HeadFig.3.30 Modeling of Back Head

- 71 -

Fig.3.31 Modeling of Upper BushFig.3.31 Modeling of Upper BushFig.3.31 Modeling of Upper BushFig.3.31 Modeling of Upper Bush

Fig.3.32 Assembly Modeling of Direction Control ValveFig.3.32 Assembly Modeling of Direction Control ValveFig.3.32 Assembly Modeling of Direction Control ValveFig.3.32 Assembly Modeling of Direction Control Valve

- 72 -

나나나나. AEM(Association of Equipment Manufacturer) TOOL Impact Energy Rating. AEM(Association of Equipment Manufacturer) TOOL Impact Energy Rating. AEM(Association of Equipment Manufacturer) TOOL Impact Energy Rating. AEM(Association of Equipment Manufacturer) TOOL Impact Energy Rating

에 의한 타격에너지 측정 평가에 의한 타격에너지 측정 평가에 의한 타격에너지 측정 평가에 의한 타격에너지 측정 평가Guide LineGuide LineGuide LineGuide Line

타격에너지 시험 평가 결과타격에너지 시험 평가 결과타격에너지 시험 평가 결과타격에너지 시험 평가 결과

- 73 -

순수 유압식 브레이커 시험 장비순수 유압식 브레이커 시험 장비순수 유압식 브레이커 시험 장비순수 유압식 브레이커 시험 장비

- 74 -

스트레인 게이지 장착 모습스트레인 게이지 장착 모습스트레인 게이지 장착 모습스트레인 게이지 장착 모습Fig.3.33Fig.3.33Fig.3.33Fig.3.33

정하중 시험 그래프정하중 시험 그래프정하중 시험 그래프정하중 시험 그래프Fig.3.34Fig.3.34Fig.3.34Fig.3.34

- 75 -

수명시험 전 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 전 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 전 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 전 스트레인 측정 결과 그래프Fig.3.35Fig.3.35Fig.3.35Fig.3.35

- 76 -

수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프Fig.3.36 25%Fig.3.36 25%Fig.3.36 25%Fig.3.36 25%

수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 스트레인 측정 결과 그래프Fig.3.37 50 %Fig.3.37 50 %Fig.3.37 50 %Fig.3.37 50 %

- 77 -



- 78 -

수명시험에 따른 타격에너지 변화 그래프수명시험에 따른 타격에너지 변화 그래프수명시험에 따른 타격에너지 변화 그래프수명시험에 따른 타격에너지 변화 그래프Fig.3.40Fig.3.40Fig.3.40Fig.3.40

- 79 -

다 입출력 맥동 압력 및 유량 계측에 의한 작동 효율 산출다 입출력 맥동 압력 및 유량 계측에 의한 작동 효율 산출다 입출력 맥동 압력 및 유량 계측에 의한 작동 효율 산출다 입출력 맥동 압력 및 유량 계측에 의한 작동 효율 산출....

효율 시험 평가 결과효율 시험 평가 결과효율 시험 평가 결과효율 시험 평가 결과

- 80 -

수명시험 전 효율 시험수명시험 전 효율 시험수명시험 전 효율 시험수명시험 전 효율 시험(1)(1)(1)(1)

수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험수명시험 완료 후 효율 시험(2) 25%(2) 25%(2) 25%(2) 25%



- 81 -


수명시험에 따른 효율 변화 그래프수명시험에 따른 효율 변화 그래프수명시험에 따른 효율 변화 그래프수명시험에 따른 효율 변화 그래프Fig.3.41Fig.3.41Fig.3.41Fig.3.41

- 82 -

라 타격시 충격파형 검출에 의한 타격주파수 측정.

타격주파수 시험 평가 결과타격주파수 시험 평가 결과타격주파수 시험 평가 결과타격주파수 시험 평가 결과

- 83 -

수명시험 전 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 전 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 전 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 전 타격주파수 측정 결과 그래프Fig.3.42Fig.3.42Fig.3.42Fig.3.42

- 84 -

수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프수명시험 완료 후 타격주파수 측정 결과 그래프Fig.3.43 25%Fig.3.43 25%Fig.3.43 25%Fig.3.43 25%


- 85 -



- 86 -

수명시험에 따른 타격주파수 변화 그래프수명시험에 따른 타격주파수 변화 그래프수명시험에 따른 타격주파수 변화 그래프수명시험에 따른 타격주파수 변화 그래프Fig.3.47Fig.3.47Fig.3.47Fig.3.47

- 87 -

마 규격에 근거한 소마 규격에 근거한 소마 규격에 근거한 소마 규격에 근거한 소음음음음 측정측정측정측정. ISO. ISO. ISO. ISO

작동소유 시험 측정점의 위치 에 따름작동소유 시험 측정점의 위치 에 따름작동소유 시험 측정점의 위치 에 따름작동소유 시험 측정점의 위치 에 따름(ISO 3744:1995 )(ISO 3744:1995 )(ISO 3744:1995 )(ISO 3744:1995 )

- 88 -

작동소음 시험 평가 결과작동소음 시험 평가 결과작동소음 시험 평가 결과작동소음 시험 평가 결과

- 89 -

- 90 -

작동소음 시험 결과작동소음 시험 결과작동소음 시험 결과작동소음 시험 결과

- 91 -

암암암암소소소소음 엔진 켜음 엔진 켜음 엔진 켜음 엔진 켜기 전 측정기 전 측정기 전 측정기 전 측정(1) ( )(1) ( )(1) ( )(1) ( )

가가가가( ) Overall Analy( ) Overall Analy( ) Overall Analy( ) Overall Analyzzzzerererer

- 92 -

- 93 -

나나나나( ) FFT Analy( ) FFT Analy( ) FFT Analy( ) FFT Analyzzzzerererer

- 94 -

- 95 -

암암암암소소소소음 엔진 켠음 엔진 켠음 엔진 켠음 엔진 켠 후 측정후 측정후 측정후 측정(2) ( )(2) ( )(2) ( )(2) ( )


- 96 -

- 97 -

나나나나( ) FFT Analy( ) FFT Analy( ) FFT Analy( ) FFT Analyzzzzerererer

- 98 -

- 99 -

소소소소음음음음 측정측정측정측정(3)(3)(3)(3)


- 100 -

- 101 -

바 시간 상당의 내구성 시험을 위한 가바 시간 상당의 내구성 시험을 위한 가바 시간 상당의 내구성 시험을 위한 가바 시간 상당의 내구성 시험을 위한 가속속속속시험 조건 산출시험 조건 산출시험 조건 산출시험 조건 산출. MTBF 1,500. MTBF 1,500. MTBF 1,500. MTBF 1,500

인증 조건(1)

보증 수명 평균 고장간 수명 시간- : (MTBF) 1500

신뢰 수준- : 80 %

시료수 개- : 2

합격 기준 무고장 합격 기준- :

수명 분포 문헌에 의하면 착암기의 수명은 지수분포 와이블 분포에서 를(2) , ( =1.4)β

따른다.

근거자료- : Nelson W. (1985). Weibull Analysis of Reliability Data with Few

or No Failures,Journal of Quality Technology, Vol. 17, No.3, pp140-146.

수명 시험 시간 산출(3)

신뢰성 평가기준에서 규정된 착암기의 평균 고장간 수명 시간을 보장(MTBF) 1,500

한다는 의미는 다음과 같다.

시간MTBF = 1500

무고장 시험시간 시료수 신뢰수준( n=2, 80 %)

인 샘플링 검사표에서 일때 이다=1.4 Weibull n=2, CL=80 % t=0.93947β

따라서 무고장 시험시간은

시간이 된다tn = 1 500×0.93947=1 409.205 .

시험시간의 단축을 위해 가혹 시험조건을 부여하고 가속수명시험을 실시하면,

상기조건에 대한 가속계수를 구해보면

실제 시험시간 시간이 된다= 1409.205 ÷ 5.564326 = 253.26 .

합격 기합격 기합격 기합격 기준준준준(4)(4)(4)(4)

발췌 시료 개를 시간까지 가속수명 시험한 후 개 모두 고장이 없고 종합 성2 253 , 2

능의 평가기준을 만족하면 신뢰 수준 에서 평균 고장간 수명 시, 80 % (MTBF) 1500

간을 보장한다.

- 102 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

기술지원기술지원기술지원기술지원 추진일추진일추진일추진일정정정정1.1.1.1.

- 103 -

기술지원 성과기술지원 성과기술지원 성과기술지원 성과2.2.2.2.

- 104 -

수행방수행방수행방수행방법법법법 및 기자재 활용및 기자재 활용및 기자재 활용및 기자재 활용3.3.3.3.

가 기술지원가 기술지원가 기술지원가 기술지원 추진추진추진추진체계체계체계체계....

- 105 -

나 보유 기자재 활용나 보유 기자재 활용나 보유 기자재 활용나 보유 기자재 활용.... KKKKIMMIMMIMMIMM

- 106 -

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 응용제 장 목표달성도 및 관련분야에의 응용제 장 목표달성도 및 관련분야에의 응용제 장 목표달성도 및 관련분야에의 응용4444

제 절 지원목표의 달성도제 절 지원목표의 달성도제 절 지원목표의 달성도제 절 지원목표의 달성도1111

기술지원 목표기술지원 목표기술지원 목표기술지원 목표1.1.1.1.

가 순수 유압식 브레이커의 성능해석 및 시험평가를 통한 시제품 개발 기술 지원가 순수 유압식 브레이커의 성능해석 및 시험평가를 통한 시제품 개발 기술 지원가 순수 유압식 브레이커의 성능해석 및 시험평가를 통한 시제품 개발 기술 지원가 순수 유압식 브레이커의 성능해석 및 시험평가를 통한 시제품 개발 기술 지원....

타격에너지 및 효율 예측을 위한 시제품 성능분석 및 설계기술 지원(1)

시제품의 주요 성능평가를 통한 문제점 도출 및 설계개선 지원(2)

내구성 평가 및 결과 분석을 통한 시제품 수정 보완기술 지원(3)

나 시제품 개선을 통한 성능 목표사나 시제품 개선을 통한 성능 목표사나 시제품 개선을 통한 성능 목표사나 시제품 개선을 통한 성능 목표사양 달양 달양 달양 달성성성성....

타격에너지 이상(1) 1000J

타격주파수 이상(2) 10㎐

효율 이상(3) 60 %

작동소음 이하(4) 95 (A)㏈

내구성 시간(5) MTBF 1,500

평가평가평가평가항항항항목에 따른목에 따른목에 따른목에 따른 달달달달성도성도성도성도2.2.2.2.

- 107 -

제 절 기술발전 기여도제 절 기술발전 기여도제 절 기술발전 기여도제 절 기술발전 기여도2222

신신신신제품 개발제품 개발제품 개발제품 개발1.1.1.1.

순수 유압식 브레이커 개발

공정개선공정개선공정개선공정개선2.2.2.2.

설계기술 및 제조공정 최적화로 부품 감소 및 가공시간 단축 등으로 생산성 향상에

기여함.

상용화 개발상용화 개발상용화 개발상용화 개발3.3.3.3.

저소음 반발력 축소 맥동 감소 등 수요업체인 굴삭기 생산업체에게 기존제품 대비, ,

매우 유리한 성능 사양의 제품을 공급할 수 있는 능력을 확보함으로써 세계 유일,

의 구조적 특성을 살린 수출 효자 상품으로의 상용화 추진이 가능.

- 108 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

제 절 추가지원의 필요성제 절 추가지원의 필요성제 절 추가지원의 필요성제 절 추가지원의 필요성1111

본 지원사업을 통하여 확보된 순수 유압식 브레이커의 국산화 설계기술을 사업화

하려면

생산가공 설비 개선o

공정라인 개선o

성능평가 시험장비 확보o

등에 대한 추가적인 정부지원이 필요함

제 절 타연구에의 응용제 절 타연구에의 응용제 절 타연구에의 응용제 절 타연구에의 응용2222

신모델 개발을 위한 설계기술에 활용o

순수 유압식 브레이커 개발 기술을 활용하여 현재 많은 분야에서 수입하여 사용o

중인 브레이커의 수입대체 및 수출 촉진에 활용

개발된 시제품의 성능개선 및 평가기술로 활용o

작동환경이 유사한 각종 브레이커 개발 기술로 활용o

제 절 기업화 추진방안제 절 기업화 추진방안제 절 기업화 추진방안제 절 기업화 추진방안3333

단계 시제품 신뢰성 확인 및 수요처 확보o 1 (2007~) :

순수 유압식 브레이커 시제품에 대한 신뢰성 평가 및 인증-

신뢰성 인증 결과 국내외 홍보 및 수요처 확보-

단계 동일 구조 타 의 제품에 대한 성능 검증 및 매출 개시o 2 (2008~) : Size

순수 유압식 브레이커 시제품의 다양한 에 대한 구축 및 성능 검증- Size Line Up

확보된 수요처에 매출 개시 및 수집 분석- Field Claim

- 109 -

제 장 참고 문헌제 장 참고 문헌제 장 참고 문헌제 장 참고 문헌6666

성원준 지반 상태를 고려한 유압 브레이커의 성능 해석 한양대학교 박사학위1) , “ ”,

논문, 2002.

2) Bardet, J.P., “Experimental Soil Mechanicss”, Prentice-Hall, 1997.

조수현 다구찌 방법에 의한 유압브레이커의 최적설계 고려대학교 석사학위논3) , “ ”,

문, 2002.

정운용 을 이용한 유압브레이커의 동특성 및 성능해석 고려대학교4) , “AMESim ”,

석사학위논문, 2004.

5) Watton, J., “Fluid Power System”, Prentice-Hall, 1989.

6) Viersma, T.J., “Analysis, Synthesis and Design of Hydraulic Servo-systems

and Pipelines”, Elsevier, 1980.

이승현 한창수 송창섭 고효율 유압 브레이커의 성능 향상을 위한 연구7) , , , “ ”,

Journal of the KSTLE, Vol.19, No.2, pp.56~64, 2003.

8) “AMESim user manual” IMAGINE, 2004.

기본 교육 교재 주 신호시스템9) “AMESim ”, ( ) , 2004.

고승환 임종혁 유압 브레이커의 모델링 및 피스톤과 치즐간의 탄성 충돌을10) , , “

고려한 해석 대한기계학회논문집 제 권 제 호”, , 19 , 2 , pp.338~347, 1995.

이형수 유압식 브레이커의 설계 변수에 관한 연구 한양대학교 석사학위 논11) , “ ”,

문, 1990.

- 110 -

12) ASTM E251, “Test Method for Performance Characteristics of Metallic

Bonded Resistance Strain-gages”

- 111 -

Documents

ITFIND - 순수 유압식 브레이커 개발 및 시험평가 기술지원 · 2012-01-06 · -3-기술지원성과요약서 과제고유번호 연구기간 2005.08.01~2006.07.31