1. 논문 인용정보
Kazuteru Nagamura· Kiyotaka Ikejo· Eiichirou Tanaka· Koji Yamamoto, "ピンラック歯車装置の強度",
일본기계학회 [No.06-6] 제6회 기소윤활설계부문강연회 강연논문집['06-5-29,30,마츠시마]
2. 읽은 날
2022. 1. 27
3. Key Word
Gear, Mechanism, Pin-rack, Strength, Tooth root stress, Tooth surface failure
4. 논문 작성 동기 또는 배경
옥외에서 사용되고 있는 수문게이트, 반송장치에는 Pin Rack 기어장치를 사용하고 있다. 그러나, 이것은 인벌류트 치형을 채용하고 있으나, Pin Rack 기어장치로서의 치형으로는 이상적이지 않다. 실제로 사용되고 있는 Pin Rack 기어장치에서 소착이나 변형에 의한 치면 손상이 많은 것으로 보고되었다.
그래서, 저자는 무엇이 문제인지 현상파악을 하기 위하여, 인벌류트 치형을 가진 스프로켓으로 Rack봉을 이송시키는 실험장치를 구성하여 실험을 실시하였다.
5. 요점
1)실험장치의 형태와 DAQ방법에 대해서 간략히 설명하였다.
<why1> 이뿌리응력 측정을 위한 Strain gage를 치저부에 부착한 것만 간략히 설명하였고, 회전체로부터 DAQ를 위한
부가적 장치에 대해서는 언급이 없다.
<why2> 토크를 구하기 위하여 Cross strain gage를 부착한 것만 간략히 설명하였고, 토크 산출에 대한 상세 설명은 없다.
2)이뿌리응력, 치에 작용되는 수평분력에 대해서는 이론치와 실험치를 비교하였음.
3)치면 접촉응력, PV값(접촉응력x미끄럼속도)은 수평분력의 실측치를 이용해서 계산한 결과값을 보임.
<why3> 접촉응력 산출과정과 PV값 산출과정은 언급이 없음.
4)치면손상에 대해서, 무게추의 승강 회수 별로 측정하여 치형변화가 나타남을 설명함.
5)이론해석과 고찰
- 인벌류트 치형의 스프로켓은 1회 맞물림하는 과정에서 2번 접촉을 하게 됨.
- 이론적으로 맞물림률이 1이므로, 하중분담을 할 수 없음.
- 마찰계수를 조정함으로써, 이론과 실제에서 존재할 수 있는 상황들을 비교 검증하였음.
6. 저자의 강조사항 또는 의도
1)인벌류트 시작점 부근에서 접촉응력이 최대치를 가짐
2)내구시험 결과, 접촉응력이 최대가 되는 맞물림 위치(피치점) 부근에서 손상이 가장 심하였다.
7. 궁금한 점
논문 내용중에 이뿌리 응력의 계산은 2차원 탄성이론과 사상함수(mapping function)를 이용하여 이뿌리응력을 해석하는 방법을 따랐다고 되어 있다.
8. 지도교수님의 도움 말씀
1)자주 접하고 있는 접촉응력 계산에서 원통과 평면의 접촉, 구와 평면의 접촉에 대해서 설명이 시작된다.
2)파괴역학에서, 반무한체 또는 무한체에 존재하는 다양한 균열은 단순한 선, 원 형상에 대한 설명부터 시작한다.
3)기어는 복잡한 형상이므로, 우리가 알고 있는 원의 형태로 사상(mapping)한다면 응력을 구할 수 있다.
4)복소수 해석이 필요한데 연관되는 것이 Airy stress function 이며, 공업수학의 "등각사상(conformal mapping)"에서도 접할 수 있다.
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