• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.10 no.2 s.31
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• pp.27-32
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• 2006

In this paper, the contact stress and friction force between multi-balls and rolling friction contact surfaces of two cylinders have been presented using a finite element analysis. The multi-balls for a rolling friction motion may be contacted with a reciprocating mechanism of a parallel cylinder and a misaligned cylinder in a LPG filling unit. The FEM computed results indicate that SiC ceramic and SUS 304 balls show a high contact stress and friction force on the contact spot of rolling balls. But the PEEK balls show a low contact stress and friction loss due to a high flexibility of a PEEK polymer. In this study, we may recommend SiC and SUS 304 balls for high compressive loadings between a multi-ball and a cylinder contact mechanisms and PEEK balls for a low compressive force. And the misalignment between two cylinders should be restricted for a low contact stress and friction loss, especially.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.3
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• pp.554-570
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• 1990

he rolling contact behaviors between a smooth ball and a flat rough surface under dynamic load are intricately affected by many factors, such as the diameter of a ball, normal load and the roughness of a flat surface etc. Accordingly, the experimental study is done to find them on the base of elastic hysteresis loss as theoretical approach is very difficult. The experimental apparatus composed of damped-free vibration system is used. This paper investigates the damping characteristics on the rolling contact area through rolling friction force and logarithmic decrement versus displacement obtained in accordance with the variations of those factors, and presents a new experimental method to find out contact width using the relations of logarithmic decrement and rolling friction force with displacement.

• Journal of the KSME
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• v.29 no.2
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• pp.125-137
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• 1989

구름접촉 피로는 반복적인 구름 접촉에 의해 나타나는 것으로서 피로의 원인이 되는 반복 하중이 두 물체의 반복적인 접촉에 의해서 일어난다는 점 때문에 일반적으로 피로연구 분야에서 다루 어지지 않고 마멸, 마찰 연구 분야에서 다루어지고 있다 구름접촉 피로현상이 나타나는 실제 예로서 베어링, 철도레일 등이 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.40 no.2
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• pp.199-206
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• 2016

Linear motion (LM) ball guides with rolling contact are core units of feed-drive systems. They are widely applied for precision machinery such as machine tools, semiconductor fabrication machines and robots. However, the friction force induced from LM ball guides generates heat, which deteriorates positioning accuracy and incurs changes of stiffness and preload. To accurately analyze the effects and apply the results to precision machine design, mathematical modeling of the friction force is required. In this paper, accurate formulation of the friction force due to rolling, viscous, and slip frictions is conducted for LM ball guides. To verify the reliability of the developed friction model, experiments are performed under various assembly, load and velocity conditions. Effects of frictional components are analyzed through the formulated friction model.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1995.06a
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• pp.25-30
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• 1995

본 연구에서는 건식 구름접촉시 발생하는 tribological한 현상들을 plate on ball tester를 이용하여 실험적으로 고찰하였다. 실험의 주된 관심은 각 열처리 방법으로 제작한 시편에 대하여 건식 구름접촉시 cycle수에 따른 plate의 표면 거칠기, 트랙의 형상, 졍도 및 구름저항의 변화이며 이런 자료를 토대로 열처리공정의 차이에서 오는 정도수명 및 피로수명에 대한 상대평가를 통해 마찰, 마멸의 저감에 적합한 열처리방법을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.9-9
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• 2017

입자거동해석소프트웨어(EDEM)은 DEM(Discrete Element Method)기법을 이용한 입자 거동 전용 해석툴로 입자 유입량, 위치 등을 조절하여 입자거동과 관련된 제품 개발, 프로세스 최적화를 위한 비용 및 시간 절감에 활용도가 뛰어난 소프트웨어이다. EDEM을 활용하기 위해선 적용대상에 대한 물성치를 적용하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 EDEM를 이용하여 현재 연구개발 중인 카드클리너 방식의 고추 선별기의 성능을 분석을 수행하기 위해 고추 물성측정 실험을 수행 하였다. EDEM을 이용한 입자거동해석에 필요한 개인 물성치에는 포아송비, 전단탄성계수, 밀도가 있다. 또한 입자-입자, 입자-Geometry 간의 상호관계를 위한 물성치인 반발계수, 정지마찰계수, 구름마찰계수가 필요하다. 공시 시료인 고추는 광주광역시 남구 승촌동 소재의 개인농가 Plastic 온실로 재배된 '천상'품종을 사용하였다. 푸아송 비와, 전단 탄성계수를 측정하기 위한 인장시험기기로는 만능인장시험기(TA-XT2, Stable Micro, 영국)를 이용하였으며, 인장에 의한 고추의 변형량 축정은 초고속카메라(NX4-SI, IDT, 미국)을 이용하였다. 밀도는 비중병법에 기초하여 질량과 부피를 측정하여 밀도를 계산하였다. 반발계수는 고추의 충돌 실험을 통해 변화한 높이를 이용하여 계산하였고, 충동 실험을 통해 변화한 높이는 초고속카메라를 이용하여 측정하였다. 정지마찰계수와 구름마찰계수는 고추의 미끄러짐이 시작하는 각도와 등속도 운동으로 구르는 각도를 초고속카메라를 이용하여 측정 후 계산하였다. 모든 실험은 3번 반복을 통해 평균값을 시험 결과 값으로 이용하였다. 고추의 대한 물성치 실험결과 고추의 푸아송 비는 0.294(std : 0.2), 전단탄성계수 4.624E+06 Pa, 밀도 $600kg/m^3$로 나타났다. 또한 입자-입자 간의 물성치인 반발계수는 0.383, 정지마찰계수는 0.455, 구름마찰 계수는 0.043로 나타났다. 추후 본 연구에서 측정한 고추의 물성치를 적용한 EDEM 입자거동해석 시뮬레이션을 통해 카드클리너 방식의 고추 선별기의 성능에 대한 분석을 하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.61-61
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• 2017

노지 고추 수확작업은 100% 인력에 의존하고 있으며 7~9월에 걸쳐 5~6회의 다수의 작업이 수행되어 노동 강도가 크다. 또한 농촌의 고령화와 노동력 감소로 인하여 수확인력의 부족이 발생하고 있음에도 불구하고 시중에 유통되고 있는 고추 및 노지채소 수확작업 편이기기는 동력이 아닌 인력으로 이랑사이를 이동하며 작물을 수확하는 구조로 되어있다. 이는 노동 강도를 줄여주는 효과가 미미하기 때문에 동력이 수반된 편이장치가 필요하며 또한 적절한 모터 및 제어장치가 요구된다. 적절한 모터를 선정함에 있어서 영향을 주는 인자는 주행저항(RR)이며, 구성요소로는 구름마찰저항(Rr), 공기저항(RА), 등판저항(Rg), 가속저항(Ra)이 있으며, 다음과 같은 식으로 정의된다. 주행저항(RR)=구름마찰저항(Rr)+공기저항(RA)+등판저항(Rg)+가속저항(Ra) 구름마찰저항(Rr)=구름마찰저항계수(${\mu}$)${\times}$차량총중량(W) 등판저항(Rg)=차량총중량(W)${\times}Sin{\theta}$ 공기저항(RА), 및 가속저항(Ra)은 1m/s 미만의 속도가 요구되기 때문에 무시할 수 있다. 동력원에서 최종 구동축으로 전달된 동력은 주행장치를 통하여 지면에 전달되고 이 동력에 의해 작업차의 주행장치에 추진력이 발생하며 주행장치의 추진력이 주행저항 이상이 될 때 작업차는 전진하게 된다. 따라서 작업차의 주행속도를 V(m/s), 전동기의 효율을 ${\mu}_m$, 동력전달효율을 ${\mu}_{TD}$라고 하면 다음과 같은 식이 산출된다. 전동기의 소요출력(P)=주행저항(RR)${\times}$속도(V)/전동기의 효율(${\mu}_m$)${\times}$동력전달효율(${\mu}_{TD}$) 구름마찰계수를 0.3이라고 할 때 포장의 경사도와 작업차의 주행속도 변화에 따른 주행소요 동력을 비교하였다. 주행소요동력은 포장의 경사각과 주행속도의 증가와 더불어 증가한다. 고추 및 노지채소 수확작업 편이장치의 작업시 요구되는 주행속도는 일반적으로 0.25m/s, 등반각은 5도이다. 이때 구동 전동기의 출력은 안전율을 고려하여 식에 의해 계산한 결과 1ps으로 산출 되었다. 선정한 구동모터의 감속비는 7.18 : 1, 에너지의 효율은 78 %, 기동토크는14 N/m 이며, 축전지의 경우 구동모터에 기반 하여 구입이 간편하고 상용화 되어있는 연축전지를 사용하여 교체 및 수리가 간단하도록 하였다. 축전지는 12V 18Ah의 축전지 2개를 사용한다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1995.06a
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• pp.54-64
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• 1995

대표적인 대형 베어링인 일체형 볼 베어링과 와기어 레이스형 볼 또는 로울러 베어링의 마찰 특성을 비성형 유한요소 프로그램인 MARC를 사용하여 상호간의 마찰형상에 대한 접촉응력과 마찰력 특성을 비교 해석하였다. 특히 와이어 레이스식 슬루잉 링 베어링은 우수한 마찰특성 때문에 건설기계, 하역기계, 광산기계나 탱크와 같은 국방무기 등에서 널리 사용되고 있다. 접촉면의 변형에 따른 일체형의 볼 베어링은 마찰력과 기울기면에서 와이어 레이스식 베어링에 비하여 크고, 같은 와이어 레이스식 베어링에서는 마찰력의 경우 볼 타입이 로울러 탕입에 비하여 약간 크게 나타났다. 이들의 계산결과를 종합하면 와이어 레이스식 베어링이 일체형 베어링에 비하여 마찰특성이 우수하고, 특히 와이어 레이스 베어링중에서 로울러 타입은 마찰 토오크면에서 균일하기 때문에 베어링을 사용한 제어기능 설계에서 특히 우수한 결과를 제공할 수 있다. 유한요소 해석결과는 기존의 실험결과와 잘 일치하고 있어서 슬루잉 링 베어링의 최적설계에 유한요소 해석의 유용함을 확인하였다. 또한 상부 구조물과 하부 구조물을 연결하기 위한 체결볼트의 구멍은 하중조건에 따라서 구조적 불안정성을 야기할 수 있음도 확인하였다.

• Tribology and Lubricants
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• v.9 no.1
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• pp.9-15
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• 1993

Tribology는 미끄럼 혹은 구름베어링, 피스톤링, 기어, 공구, 그밖의 상대적 움직임하에 있는 부품의 설계 및 제조와 관련된 학문이다. 또한 tribology는 서로 접촉하는 재료의 적절한 사용, 윤활유와의 상호작용 이해 및 적절한 선택을 통해 마모와 마찰의 감소 혹은 최적의 마찰(브레이크, 벨트 등의 경우)을 위해 연구되는 분야이다. 부품의 내마모성을 향상시키고 적절한 마찰계수를 얻기 위해서는 기계 설계, 윤활유 선택 및 개발, 재료의 선택 및 개발 등 여러 분야의 기여가 모두 필요하다. 지금까지는 전통적으로 사용되어 오던 재료, 특히 금속재료를 중심으로 하여 기계 및 윤활제 개발 등에 치중하여 왔다. 그러나 산업이 발전되고 복잡화됨에 따라 극한 분위기 즉 고온, 고진공하에서의 장시간 사용과 고효율 등을 요구하여 최근의 tribology 분야에 사용되는 부품들의 신소재로의 대체를 요구하고 있다. 한 예로 지금의 엔진보다 더 고온에서 작동되는 고효율의 경량의 첨단 열엔진의 개발을 들 수 있다. 이러한 열 엔진의 사용목적을 달성하기 위해서는 기존의 금속재료로는 고온에서 작동괴기에는 너무 약하고 무겁기 때문에 구조용 세라믹스가 고려되고 있는 것이다. 신소재 분야중 세라믹스는 고기능성 부품과 이미 산업화된 분야의 부품의 대체 재료로 주목을 받고 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.28 no.7
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• pp.1055-1063
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• 2004

In this study, we developed an automatic veneer sorting system controlled by nonlinear friction and nonlinear stiffness. With these nonlinear characteristics, it was difficult to analysis and to control the system in the fast. However it is necessary to consider nonlinear characteristics to satisfy accurate and rapid control demand in these days. We used not only nonlinear friction but also nonlinear stiffness and combined both to control the system. An experimental device was designed with 4 AC servo-motors and 2 Sensors. Through a series of experiment, we found nonlinear friction characteristics among roller versus veneer and veneer versus veneer and nonlinear stiffness characteristics with stacked veneers. Finally, we showed that the proposed control algorithm was very effective for veneer sorting system with nonlinear friction and stiffness.