장거리 시스템의 경우에 있어서 기동과 정지 시의 동적하중은 구동부 입력크기의 변화와 구동부간이 기동 시간차이로부터 발생되며, 벨트로 전파되어 장력변화를 일으키고, 과도한 장력의 변화는 인장과 압축의 탄성파로 벨트요소의 응력을 증가시키며, 벨트, 풀리, 아이들러(idler)등의 벨트요소들을 파괴시킨다. 따라서 동적해석에 의한 설계가 필수적으로 요구되어 벨트의 동적거동 해석에 대한 연구가 많이 수행되고 있다. 본 연구에서는 벨트 컨베이어 시스템을 집중질량모델(lumped mass model)로 근사하여 모델링하는 방법을 도입하여 세부요소에 대한 운동방정식을 유도하고, 각 요소 모델링을 결합하여 전체 운동방정식을 수립하였으며, 예제 시스템에 적용하여 동적거동을 해석하였다. 예제 시스템에 있어서 기동시의 구동입력을 두 가지 형태의 입력을 이용하였고, 정지시에는 구동부 브레이크가 없는 경우로 정상운전상태에서 순간적으로 구동부의 동력을 제거하는 방법을 적용하였다. 시뮬레이션 결과를 통하여 기동시의 구동입력을 적절히 제어하므로 벨트 속도와 장력의 변화를 줄일 수 있는 입력형태를 결정할 수 있었고, 이 때의 테이크업의 운동도 구할 수 있었다.
벨트구동 시스템은 저렴한 비용, 고속 그리고 긴 이송행정 등의 이유로 screw 구동 시스템을 이용하는 것보다 더 바람직하다. 그렇지만 벨트구동 시스템은 벨트의 유연성, 마찰, 진동, 뒤틀림 등의 다른 비선형 특성으로 인하여 근본적으로 제어하기가 어려워진다. 본 연구에서 벨트구동 시스템에 적용할 제어기의 서보제어 알고리즘과 설계방법을 제시한다. 본 논문에서, 벨트구동 시스템에 대한 개선된 제어시스템의 최적 설계를 실현할 수 있는 LQ 서보제어기를 제안하였다. 제어시스템에 대한 이러한 수학적 모델 기법은 상태 공간 형식으로부터 구할 수 있다. 끝으로, 제안한 서보제어기의 효율성을 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 통하여 검증하였다.
본 연구에서는 일반적인 평벨트 구동의 Eytelwein식을 이용하여 가공물이 풀리와 풀리사이의 벨트에서 연삭되는 벨트 접촉식 연삭에서 벨트 장력분포를 이론 및 실험적으로 구하고 벨트와 풀리사이의 내접촉 특성을 밝혀 벨트 연삭장치의 효율 개선을 위한 설계자료를 구하고자 하였다.
자동차의 저소음 보기류 구동 시스템을 개발하는 체계적인 방법론이 전산해석과 리그 실험을 통해 제시되었다. 벨트 구동 소음 예측의 두 가지 난제는 1) 벨트와 풀리 접촉면에서의 스틱-슬립 비선형성과 2) 벨트 구동 시스템과 파워트레인 회전진동계와의 연성이다. 본 연구에서는 최근 개발된 해석 방법을 이용하여 벨트 구동시스템과 엔진 회전진동계를 통합한 해석 모델을 구축하였고, 다양한 파워트레인 운전 조건에서 정합성을 확보하였다. 통합 모델을 이용하여 스틱-슬립 소음이 발생하는 벨트 시스템을 개선할 수 있음을 확인하였다. 또한 새로운 방법론을 통해 신엔진 개념설계에서 NVH (Noise, Vibration and Harshness), 기능, 연비 등을 고려한 개념 설계안을 제시하였다.
본 연구에서는 오디오용 데크의 음질특성과 벨트구동계의 회전진동 특성과의 연관성을 규명하고자 한다. 이를 위해 벨트구동계를 다자유도 진동계로 모델링하여 회전진동 특성을 규명하고 실험으로 확인하였다. 이의 결과를 실제 데크에 응용하기 위해 각 파라미터의 변화에 따른 특성변화의 경향을 살펴보았으며, 당사에서 개발중인 신모델에서 회전비의 적절한 설계를 제안하여 우수한 음질특성을 확인하였다.
본 연구에서는 벨트 연삭시 즉 집중하중을 받는 평벨트 구동에서 벨트와 풀리 사이의 내접촉 특성을 구하고자 하였다.준 정적평형(quasi-static equilibrium) 상 태에서 벨트구동계의 이론적 해석을 하여 집중하중점을 포함한 벨트-풀리 전접촉구간 에서 벨트장력분포를 구하고 이 결과를 실험치와 비교하였다. 본 연구에서는 집중하 중점 보다는, 집중하중의 벨트-풀리 전접촉구간에 대한 영향을 밝히는데 주안점을 두 었다.
현재 대부분의 공작기계에서는 모터의 동력을 주축으로 전달하기 위해서 커플링, 밸트,기어 등을 사용하고 있지 만 주축이 고속회전할 수록 커플링 구동방법에서는 주축과 모터의 미스얼라인먼트에 의한 진동과 소음이 커지고 벨트 구동방법에서는 원심력에 의한 벨트 장력의 증가 및 벨트의 파손현상, 벨트와 풀리간의 미끄럼현상 등이 발생하며, 기거 구동방법에서는 기어간의 금속접촉에 의한 진동과 소음이 증대하게 된다. 본 연구에서는 모터내장형 주축의 동특성을 체계적으로 해석하기 위해서 유한요소모델을 도입하였다. 특히 공작기계 주축은 세장비가 비교적 작기 때문에 Timoshenko보 이론으로 모델화하였고, 여러장의 얇은 철심용 강판들도 적층된 내장형 모터의 회전부(rotor)는 굽힘변형 및 전단변형에 대해서 상당 수준의 강성효과를 나타내기 때문에 질량효과 외에도 그 강성효과를 수학적 모델에서 고려하였다, 또한 진동실험 결과로 부터 모터회전부의 강성특성을 규명하는 방법을 제시하였으며, 제안된 규명방법의 유용성은 모터내장형 주축에 대한 모드매개변수의 이론값과 실험값을 비교함으로써 입증하였다.
본 논문에서는, 벨트 연결형 기동발전기(Integrated Starter Generators)를 이용하여 승용 자동차에서 엔진 기동 시 발생하는 토크 맥동을 억제하는 방법을 제안하였다. 기동발전기의 빠른 토크 응답성을 통하여 내연기관의 기동 시 발생하는 저 주파수의 진동을 억제하여 승용차의 승차감을 개선하고자 한다. 특히 벨트를 통하여 구동되는(또는 구동하는) 벨트 연결형 기동발전기에 있어 벨트의 특성 분석과 모델링을 통하여 효과적인 맥동토크 억제 법을 제시하였다.
섬유산업은 fiber로부터 시작하여 yarn, fabric을 거쳐 최종 섬유제품인 clothing을 생산하는 긴 stream을 가지고 있으며, 이와 같이 여러 단계의 공정을 거치는 가운데 섬유물은 새로운 형태를 가지게 되며 부가가치가 형성된다. 특히 garments manufacturing 공정에는 fusing press기가 사용되는데 이 방식은 같은 각속도와 지름을 가진 cylinder로 구동되는 두 개의 상하 벨트구동기구와 내부에 열전식 heather로 구성되어 상하 벨트의 내부로 원단과 심지를 통과시키며 열을 가함으로써 원단과 심지를 접착시킨다. (중략)
환경오염과 차량 성능향상에 따라서 날로 강화되는 연비규제는 차량용 변속기로서 CVT 양상 보급에 대한 필요를 앞당기고 있다. CVT는 소형차를 중심으로 일부 자동차 에이커에 의해 이미 실용화되어 있으며 일본 및 구미 자동차 각 사는 CVT에 대한 자체기술을 보유하고 경쟁성 있 는 완성품 개발을 위하여 총력을 기울이고 있는 실정이다. CVT에 대한 연구개발의 추세는 동 력전달 구동요소의 특성에 따라 벨트식과 토로이달 (Torodial)식으로 구분할 수 있으며 대부분의 경우 현재 일부 실용화 개발된 벨트식 CVT가 기술완성도가 높은 반면 토로이달롤러의 각도를 연속적으로 변환시킴으로써 무단변속을 이루는 토로이달 방식은 2000년대 이후에 양산을 목표로 일본 및 영국 등에서 개발 진행주이나 새로운 재질과 제어기술개발 등의 숙제를 안고 있다. 벨 트식의 경우 금속벨트는 지난 십 수년이상 시행착오를 겪으며 CVT용으로 개발된 전문업체의 제품이 이미 특허화되어 있기 때문에 자동차 각사는 벨트와 같은 구동요소보다는 CVT 메카니즘 설계 및 제어시스템 개발에 기술력을 투입하고 있다. 따라서 국내 CVT 개발도 이와 같은 추세를 따를 것으로 기대되고 있으나 AT와 같은 완성품으로서의 상품가치를 갖기 위하여는 CVT에 대한 보다 많은 연구개발이 필요하다고 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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