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원웨이클러치의 기어열 진동감소 효과에 관한 실험적 연구 (Experimental Study on the Reduction of Vibration of Gear Trains Due to a One-Way Clutch)

  • 천길정
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권11호
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    • pp.1477-1482
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    • 2011
  • 기어열의 입력축이나 출력축에 원웨이클러치를 설치하면 기어열의 진동을 효과적으로 감소 시킬 수 있다고 보고된 바 있으나, 아직까지 수치적 해석만이 행하여졌고 실험에 의한 검증이 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 원웨이클러치를 가지는 기어열을 대상으로 동특성 실험을 수행하여, 원웨이클러치가 진동 감소에 효과적인지 여부의 타당성을 검증하였다. 클러치 설치 유무와 설치 위치에 따른 차이를 비교하기 위하여, 입력축과 출력축에 각각 클러치 설치 조건을 달리하면서 넓은 속도 범위에 걸쳐서 동특성을 측정 비교하였다. 실험 결과에 의해, 클러치가 기어물림 진동뿐만 아니라 입력축에서 전달되는 진동을 감소 시킴으로써, 기어열의 비틀림 진동 감소에 효과적임을 확인하였다.

회전익기용 엔진 감속 기어열의 웹 형상 최적화 (Optimization of Gear Webs for Rotorcraft Engine Reduction Gear Train)

  • 김재승;김수철;손종현;문상곤;이근호
    • 한국항공우주학회지
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    • 제48권12호
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    • pp.953-960
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    • 2020
  • 본 논문은 회전익기용 엔진 감속기 주 기어열의 기어 웹 형상 최적화에 대해 기술하였다. 최적화 목표는 총중량, 전달 오차, 정렬 오차, 치면 하중 분포 계수 값의 최소화로 설정하였으며, 기어의 웹 두께, 웹과 축의 연결 위치, 웹과 림의 연결 위치를 설계변수로 선정하였다. 최적화 과정에서 기어의 웹, 축, 림은 3D 캐드 모델로부터 유한요소 모델로 변환되었으며, 기어 해석 프로그램 MASTA에 입력되었다. 최적화 알고리즘은 NSGA-II를 사용하였다. 최적화 결과 주 기어열의 총중량, 전달 오차, 정렬 오차, 치면 하중 분포 계수 값은 모두 감소하였으며, 최대 응력도 안전한 수준으로 나타나서 전반적으로 기어 성능이 개선되었음을 확인하였다.

풍력발전기용 기어트레인의 특성에 관한 연구 (An Investigation on the Characteristics of Gear Trains of Wind turbines)

  • 박노길;이형우
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제34권6호
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    • pp.806-815
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    • 2010
  • 풍력발전기용 증속기는 유성기어시스템과 헬리컬기어(또는 스퍼기어) 쌍으로 구성된다. 본 연구에서는 AGMA2001 및 ISO281기준으로 설계된 기존 및 제안된 기어열로 구성된 기어트레인들에 대하여 동력전달 특성들을 비교 분석하였다. 기어트레인의 레이아웃 설계는 기어트레인의 총중량, 출력밀도, 99% 수명시간, 최대 기어 굽힘/면압응력이 산출되었다. 설계에 사용된 설계요구조건들은 블레이드 접선속도 40 ~ 100 m/s, 1000 ~ 1800 rpm 의 발전기 입력속도, 그리고 1 ~ 8 MW의 동력 범위이다. 따라서 본 연구에서 도출된 기어열의 특성들은 기어트레인의 고 신뢰성/초 경량화 설계에 기초자료로 활용될 수 있다.

원통 기어로 구성된 다단 기어열의 기어비 분할법 개발 (New Methods to Split Overall Gear Ratio of the Cylindrical Multi-Stage Gear Train)

  • 배인호;정태형
    • 한국공작기계학회논문집
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    • 제11권6호
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    • pp.45-51
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    • 2002
  • The existing methods to split overall gear ratio of the cylindrical multi-stage gear train have their own limitations to be used in practical design and are also problematic to be implemented in a formalized algerian. This paper proposes two types of new methods to find gear ratios best approximating the overall gear ratio. The proposed methods are quite general to be applied to the gear train having any number of stages, and offer a considerably good result in a very short time. The first method uses the random search method and the second one is based on the simulated annealing algorithm. The proposed algorithms are expected to be very useful not only as an independent program to split overall gear ratio, but also as a desist sub-module for the integrated desist system of multi-stage gear drives.

시뮬레이티드 어닐링 알고리즘을 이용한 기어열의 최적 기어비 분할법 개발 (A New Method to Find the Best Gear Ratio Using the Simulated Annealing Algorithm)

  • 배인호;정태형
    • 한국공작기계학회:학술대회논문집
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    • 한국공작기계학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.687-692
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    • 2002
  • This paper reviews the existing methods to divide the gear ratios of a multi-stage gear train, and proposes a simulated annealing-based algorithm to find the best gear ratios. The existing methods have their own limitations to be used in practical design, and are also problematic to be automated in a design system. However, the proposed algorithm is a general one which can be applied to gear trains having any number of stages, and offers a satisfactory result in a very short time. It is expected to be useful as a design sub-module of the design system for multi-stage gear drives.

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표면처리에 따른 평기어 치의 표면거칠기 변화에 관한 연구

  • 유장열;이성철;권오관;정태형
    • 한국윤활학회:학술대회논문집
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    • 한국윤활학회 1991년도 제13회 학술강연회초록집
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    • pp.70-75
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    • 1991
  • 기어는 기계시스템에서 동력전달 및 운동전환을 담당하는 기본 요소로 공작기계, 건설기계, 농업기계 등의 산업기계와 항공기, 자동차, 선박등의 운송분야, 사무용 및 계측기기 등 산업전반에 걸쳐 사용되고 있으며, 최근에는 로보트를 위시한 자동화 장치의 구동 및 동력전달 장치로 사용되고 있다. 최근의 기어시스템은 기계류의 일반적인 경향인 고속, 고부하, 결량화 추세에 따라 고정밀, 소형화되어 가고 있으며 부하한계에 가깝도록 큰 하중에 견딜것이 요구되고 있다. 따라서 기어의 설계 및 제작시, 여유있는 설계가 허용되지 않으며 정밀성을 높이기 위한 설계로, 설계인자의 세분화가 요구되어지고 있다. 국제적으로 통용되고 있는 강도설계 규격에서 면압강도시 표면상태계수(Surface condition factor)를 정의하고 있다. 본 연구에서는 동력순환식 기어 시험장치를 이용하여 표면처리 상태가 다른 3종류(열처리를 하지 않은 기어, 침탄 및 고주파 표면 열처리한 기어)의 스퍼어 기어를 이요하여 회전수별 표면거칠기의 변화 상태를 고찰하고, 변수를 응용하여 물리적 의미를 파아갛고, 윤활해석을 통한 윤활조건과 치면상태와의 상호 관계에 대하여 고찰해 보고자 한다.

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10MW급 대형 풍력발전기 기어박스를 위한 마그네틱 기어의 설계 및 전달토크 비교분석 (Transfer Torque Comparison Analysis and Design of Magnetic Gear for 10MW Wind Turbine Gearbox)

  • 김찬호;정상용;김용재
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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    • pp.922-923
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    • 2015
  • 풍력발전기는 2000년대 초반에 발전기 회전자 직경이 80m에 이르는 2MW급 풍력발전기들이 여러 회사에서 개발되면서 경제성 및 신뢰성도 향상되어 비약적인 발전을 이루게 되었다. 풍력발전시장의 신규발주와 설치장소가 한계점에 이르게 됨으로써 경제성이 뛰어난 대형 풍력발전기의 필요성이 대두되고 있다. 이와 같이 풍력발전기의 대형화 추세는 대형화를 통해 에너지 효율의 증대뿐만 아니라 단위 용량 당 건설비 및 설비비 절감이 가능하기 때문에 풍력발전기 대형화를 위한 기술개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 현재 풍력발전기에 사용되는 기계적 기어박스는 윤활유 주입 및 보수 점검의 문제점이나 소음, 진동, 마찰에 의한 열 발생 등의 문제점들을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기계적 기어박스를 마그네틱 기어를 이용하여 구성하고자 한다. 따라서 본 논문에서는 마그네틱 기어를 이용하여 10MW급 풍력발전기의 기어박스를 설계하고 그 가능성을 검토하고자 한다.

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트랙터 8단 자동변속기 기어 열 설계 (Gear Train Design of 8-Speed Automatic Transmission for Tractor)

  • 정규홍
    • 드라이브 ㆍ 컨트롤
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    • 제10권2호
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    • pp.30-36
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    • 2013
  • Tractor is a farm vehicle that is designed to provide a high tractive effort at low speed. It is used for versatile agricultural tasks such as hauling a trailer, tillage, mowing and construction work. Most older tractors use a manual transmission. However, as the intensity of work increases, tractors equipped with automatic transmission become popular due to the work convenience. In order to give the operator a large degree of control in field work, 24 gears with automatic 8-speed and manual 3-speed are arranged in transmission. This paper deals with the gear train that is designed for 8-speed automatic transmission by the engagement of multi-disk clutches. The gear ratio for each speed as well as power transmission mechanism is analyzed through velocity analysis. In addition, constraints of mesh gear ratio are derived by investigating the power flow path in velocity diagram for the given 8-speed gear ratio.

최적 기어비 구현을 통한 치차열의 설계, 제작 및 분석 (Design, manufacture and analysis of gear train with composition of optimum gear ratio)

  • 정상목;윤재윤
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제2권1호
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    • pp.132-138
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    • 1999
  • This paper addresses an analytical approach to the mechanical error analysis of gear train and tolerance design and manufacture of gear train in restricted space considering motor driving torque, driving system inertia, motor acceleration, motor rotor inertia and friction torque. The gear train is designed to have optimum gear ratio in restricted space and each gear is manufactured to have the lowest weight and each gear tooth is heat-treated to have robustness. Based on the small difference between the mechanical error analysis and measurement, gear train design with optimum gear ratio and restricted space and robustness is proposed

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5MW급 풍력발전기용 기어박스 하우징의 형상 최적설계 (Optimum Shape Design of Gearbox Housing for 5MW Wind Turbines)

  • 정기용;이대연;최은호;조진래;임오강
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제25권3호
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    • pp.237-243
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    • 2012
  • 5MW급 풍력발전용 기어박스의 효율적인 구조해석과 근사모델을 생성하여 경량화를 위한 형상 최적설계를 수행하였다. 풍력발전용 기어박스의 구조는 기어 트레인, 축, 베어링, 하우징과 같이 복잡한 구성요소로 이루어져 있어 구조해석에 많은 요소 수를 요구하고 있다. 본 연구에서는 헬리컬 기어의 치강성 계수를 고려한 효과적인 기어박스의 구조해석 모델을 생성하였다. 치강성 계수를 사용한 유성 기어열은 상대적으로 적은 요소 수와 해석시간으로도 전체 기어박스 시스템의 구조해석과 형상 최적화를 가능케 한다. 치강성을 이용한 단순화된 해석모델과 근사모델을 적용하여 하우징 무게에 영향이 큰 부위의 두께를 설계변수로 설정하여 케이스 최적설계안을 도출하였으며, 최적설계를 위해 사용된 근사모델의 신뢰성과 최적 기어박스 하우징 형상의 수치해석을 통해 타당성을 검증하였다.