자동차엔진의 피스톤-링에 응용할 목적으로 플라즈마 용사 기술로 피막한 몰리부덴늄 및 코발트 합금 피막 층의 마모성질을 비교 조사하였다. Ball-on-disc 형태의 마모기를 사용하여 상온 및 대기 중에서의 마모 및 마찰거동에 대하여 조사하였다. 용사 층의 미세경도 시험도 행하였으며, 용사층의 결정구조를 알기 위해 용사층을 x-선 회절 방법으로 분석하였다. 주사전자현미경을 사용하여 마모면의 표면 형상을 관찰하였다. 여러 용사조건으로 만든 용사층의 미세경도치와 마모거동과의 상관관계를 이해하려고 시도하였다. 주사전자현미경과 EDX를 사용하여 마모시 화학반응층과 마모기구를 규명하고자 하였다. 모리부덴늄 및 코발트 합금 분말을 각각 플라즈마 용사층의 단면을 관찰하여 마모기구을 비교하였다.
고성능 로켓엔진용 연소기에서 열적 건전성을 확보하기 위해 적용되는 재생냉각 채널은 채널의 분기/병합, 방향 전환과 같이 복잡한 유동구조를 포함한다. 냉각유로에서 발생하는 압력 손실을 마찰과 국소유동저항으로 나눠, 각각의 유동조건에 따라 경험적으로 제시된 문헌상의 계수를 적용함으로써, 재생냉각유로 설계에 효과적으로 적용할 수 있도록 수력학적 자료를 구하였다. 해석의 타당성을 검증하기 위하여 실물형 연소기의 냉각유로 설계안에 적용하였다. 먼저, 물을 사용하였을 때 모사시제를 사용한 수류시험 결과와 비교하였다. 정량적으로 타당한 결과를 얻은 것으로 확인되어, 실유체인 케로신을 사용한 수력해석을 수행하여 CFD 결과와 비교하여 수력해석 방법의 타당성을 확인할 수 있었다.
The piston of a marine diesel engine works under severe conditions, including a combustion pressure of over 180 bar, high thermal load, and high speed. Therefore, the analyses of the fatigue strength, thermal load, clamping (bolting) system and lubrication performance are important in achieving a robust piston design. Designing the surface profile and the skirt ovality carefully is important to prevent severe wear and reduce frictional loss for engine efficiency. This study performs flexible multi-body dynamic and elasto-hydrodynamic (EHD) analyses using AVL/EXCITE/PU are performed to evaluate tribological characteristics. The numerical techniques employed to perform the EHD analysis are as follows: (1) averaged Reynolds equation considering the surface roughness; (2) Greenwood_Tripp model considering the solid_to_solid contact using the statistical values of the summit roughness; and (3) flow factor considering the surface topology. This study also compares two cases of skirt shapes with minimum oil film thickness, peak oil film pressure, asperity contact pressure, wear rate using the Archard model and friction power loss (i.e., frictional loss mean effective pressure (FMEP)). Accordingly, the study compares the calculated wear pattern with the field test result of the piston operating for 12,000h to verify the quantitative integrity of the numerical analysis. The results show that the selected profile and the piston skirt ovality reduce friction power loss and peak oil film pressure by 7% and 57%, respectively. They also increase the minimum oil film thickness by 34%.
분말단조 공정은 정형의 자동차부품을 제작하는데 널리 이용되고 있다. 분말야금이란 금속 원료 분말을 사용하여 원하는 제품의 형태로 성형을 한 다음 적정온도에서 소결하여 필요한 금속 제품을 제조하는 기술을 말한다. 본 연구에서는 자동차 엔진의 경량화를 위한 피스톤 제작에 관한 것이다. 분말단조로 제작 되어진 엔진 피스톤의 특성을 유한요소해석을 통해서 알아보겠다. 유한요소해석은 DEFORM/3D 를 이용해서 성형성을 평가하도록 하겠다. 성형온도, 구배각도, 마찰계수의 변화에 따른 피스톤의 성형성을 알아보겠다.
The effect of oxidation in SAE 5W30 engine oils on friction and wear characteristics was investigated using reciprocating bench tester and shell 4-ball tester. Commercial engine oils were collected and oxidized using the KS M 2021 method modifying the oxidation time. Kinematic viscosity, total acid number(TAN), FT-IR spectrum and total base number(TBN) also measured to examine the chemical change of oils with oxidation. The results showed that TAN was slightly changed and Kinematic viscosity was suddenly increased during the oxidation stage. however, TBN results keep a constant slope after TBN linearly decreased with oxidation time. Spectroscopy results showed that spectrums were orderly increased at $1710cm^{-1}$ during the oxidation time. Friction test results showed that oxidation of oils formed unstable friction layers causing higher fluctuating friction. however, the wear resistance was independent of oxidized time due to the different friction characteristics by oxidation. We found several factors in relation to lubrication properties with oxidation time. This factors were Viscosity, TBN, change of FT-IR spectrum, friction coefficient using reciprocating bench tester and wear scar.
The two objectives of this study were, first, to determine the optimal friction welding process parameters using finite element simulations and, second, to evaluate the mechanical properties of the friction welded zone for large piston rods in marine diesel engines. Since the diameters of the rod and its connecting part are very different, the manufacturing costs using friction welding are reduced compared to those using the forging process of a single piece. Modeling is a generally accepted method to significantly reduce the number of experimental trials needed when determining the optimal parameters. Therefore, because friction welding depends on many process parameters such as axial force, initial rotational speed and energy, amount of upset and working time, finite element simulations were performed. Then, friction welding experiments were carried out with the optimal process parameter conditions resulting from the simulations. The base material used in this investigation was AISI 4140 with a rod outer diameter of 280 mm and an inner diameter of 160 mm. In this study, various investigation methods, including microstructure characterization, hardness measurements and tensile and fatigue testing, were conducted in order to evaluate the mechanical properties of the friction welded zone.
In this paper, the friction characteristic of engine bearings has been analyzed in terms of a friction loss power, a minimum film thickness and an oil film pressure. This analysis has been focused on the fuel economy improvement with a low viscosity engine oil such as SAE 0W-40, which is used for a friction loss reduction and increased for a Diesel fuel economy. The friction loss power, the minimum oil film thickness and oil film pressure distribution for plain bearings of a Diesel engine are analyzed using an AVL's EXCITE program with a conventional engine oils of SAE 5W-40 and 10W-40, and a low viscosity engine oil of SAE 0W-40. The computed results indicate that a viscosity of engine oils is closely related to the friction loss power and the decreased minimum film thickness in which is a key parameter of a load carrying capacity of an oil film pressure distribution. When the low viscosity engine oil is supplied to engine bearings, it does not affect to the formation of a minimum oil film thickness. But the friction loss power has been significantly affected by low viscosity engine oil at a low operating temperature of 0. Based on the FEM computed results, the low viscosity engine oil at a low temperature range will be an important factor for an improvement of the fuel economy improvement.
Wear and scuffing tests were conducted using friction and wear measurement of piston rings and cylinder blocks in low friction diesel engine. The frictional forces, wear amounts and cycles to scuffing in boundary lubricated sliding condition were measured using the reciprocating wear tester. The cylinder blocks were used as reciprocating specimens, and the piston rings with several coatings were used as fixed pin. Several coatings were used such as DLC, TiN, Cr-ceramic and TiAlN in order to improve the tribological characteristics. From the tests wear volume of piston ring surfaces applied various coatings were compared. During the tests coefficients of friction were monitored. Test results showed that DLC coatings showed good tribological properties. TiN and Cr-ceramic coated rings showed good wear resistance properties but produced high friction.
우리는 일상에서 유체와 강체 사이에서 일어나는 상호작용을 흔히 볼 수 있다. 하지만 이를 시뮬레이션하는 것은 많은 계산량이 필요한 어려운 작업이다. 본 논문에서는 유체와 강체 사이의 상호작용 현상 중 하나인 물수제비 현상을 실시간으로 시뮬레이션 할 수 있는 역학적 모델을 제안한다. 이를 위해 실시간에 계산 가능하면서도 이전 연구에서 고려하지 않았던 돌멩이의 회전운동을 포함하는 개선된 역학적 모델을 사용하며 공기와의 마찰로 생기는 힘들도 포함한 수식을 제안한다. 제안하는 모델을 사용하면 사용자의 다양한 입력에 대해 사실적인 물수제비 현상을 시뮬레이션 할 수 있다. 또한 이전 결과에 비해 보다 원에 가까운 파장을 만들면서 실시간 처리가 가능한 수면 모델도 제시한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 상호작용 역학 시스템이나 게임 엔진들에 쉽게 적용할 수 있다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제19권4호
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pp.61-71
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1995
Nowadays the thin-walled metal bearing, which is made seperately from the bearing housing and has the ratio of wall thickness/bearing diameter being less than 1/30, are used in many newly developed large-sized slow speed diesel engines for the purpose of upgarding lubication performance and easy maintenance according to the trends of increasing output per cylinder and lowering engine speed. The type of this bearing has been used generally in many small-sized high speed engines applied for automobile, high speed craft and industrial power generation systems since 1950s. But the tranditional thick-walled bearings, whice are linned white metal on the bearing housing directly, have been installed on the large and slow speed engines until 1990s due to the easy manufacturing procedures. In this study we have calculated optimum dimensions of the metal bearing, fabricated special zigs for crush measurement, model test machine, 2 sets of specimens.(crosshead pin bearing, $\phi$818*552*20mm) for B & W 6S70MC(20, 940*88rpm), and evaluated metal constact phenomena of white metal, its friction coefficient, temparature rise through the model test and field performance test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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