Abstract
This study examined the mechanical design and the structural strength analysis of the rake used in a rotary screener. For the case of the mid-water part, an additional load condition was given by calculating the underwater frictional force generated by the water. For the upper-water part, the analysis was done by dividing the 500kg additional load into the left-concentrated load, center-concentrated load, and right-concentrated load depending on the location of the attached narrow material, and it was determined that all 3 additional load conditions were free from plastic deformation and were secure. The additional load that can occur from the weight of the attached narrow material was divided into three, 1,000kg, 1,300kg, and 1,500kg, and then analyzed. The results of the analysis show that in the case of 1,000kg and 1,300kg, an equivalent strength of 143.6MPa and 186.6MPa occurred, respectively. These figures are lower than the yield strength of the STS304 used in the rotary screener. Therefore, plastic deformation does not occur and is considered to be secure. In the case of 1500kg, however, the equivalent strength that occurred was 215.41MPa, which is greater than the yield strength of STS304, and was judged to be unsafe.
로터리 제진기의 rake에 대한 설계 및 구조강도 해석을 수행하였다. 수중부의 경우 물에 의해 발생되는 수중 마찰력 및 협착물에 발생되는 수중 마찰력 등을 계산하여 하중조건을 주었고, 수상부는 rake의 자중 $239kg_f$를 분포 하중으로 설정한 후 협착물의 위치에 따라 협착물 하중 $261kg_f$을 좌측, 중앙, 우측 집중하중으로 나누어서 해석하였다. 3가지 하중조건의 해석결과는 최대 등가응력이 모두 86MPa 이하이므로 3가지 하중조건 모두 소성변형이 발생하지 않고, 안전성이 있다고 판단되었다. 협착물의 무게와 물에 의한 마찰력에 따라 발생할 수 있는 하중에 대해 $1,000kg_f$, $1,300kg_f$, $1,500kg_f$ 3가지 하중으로 나누어서 해석하였다. $1,000kg_f$, $1,300kg_f$의 해석 결과의 경우 각각 143.6MPa, 186.6MPa의 등가응력이 발생하였고 소성변형이 발생하지 않아 안전성이 있는 반면에, $1,500kg_f$의 경우는 215.41MPa의 등가응력이 발생하였고 소성변형이 발생하고 안전성이 없다고 해석되었다. ANSYS를 활용한 로터리 제진기의 rake에 가해지는 하중에 대한 구조강도 해석의 결과는 기본설계의 지침이 될 수 있었으며, 이 시제품의 기능 및 성능시험을 통하여 유한요소해석의 결과를 신뢰할 수 있었다.
