KR0160240B1 - 엔진 동하중에 의한 3 축부하 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 전방하부에서 엔진 동하중에 의한 3 축부하를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명은 엔진의 3 축방향 동하중에 대한 하중치를 동시에 정확히 얻어내기 위하여, 엔진의 전방하부에 롤 서포트 브래킷을 설치하고, 엔진의 X 방향 롤링에 따른 좌우비틀림변형을 전기저항으로 변환가능한 X 스트레인 게이지를 상기 롤 서포트 브래킷 상하에 부착하며, 엔진의 Y 방향 피칭에 따른 상하휨변형을 전기저항으로 변환가능한 Y 스트레인 게이지를 상기 롤 서포트 브래킷 상하에 부착하고, 엔진의 Z 방향 요오잉에 따른 좌우힘변형을 전기저항으로 변환가능한 Z 스트레인 게이지를 상기 롤 서포트 브래킷 좌우에 부착하며, 상기 각각의 X, Y, Z 스트레인 게이지를 3개의 브리지회로에서 2개의 기지저항과 함께 인접한 아암의 부하 또는 인접한 아암의 반대부하로 배치되도록 한 것이다.

본 발명은 3 축 방향의 하중이 롤 서포트 브래킷에 주어질 때 각각의 스트레인 게이지는 롤 서포트 브래킷의 탄성역내에 주어지는 소재 양면의 상반된 변형 또는 동일한 비틀림변형을 전기저항치로 읽어 각각의 브리지회로에 가변되는 전압치를 동시에 얻어낼 수 있다.

Description

엔진 동하중에 의한 3 축부하 측정장치

제1도는 본 발명의 실시예의 롤 서포트 브래킷설치 예시도.

제2도는 그 엔진의 3 축 모형도.

제3도는 본 발명에 따른 엔진 하중의 작용방향과 스트레인 게이지의 부착위치를 설명하는 것으로서,

(a)는 X 방향의 엔진 롤링을 위한 스케리튼도.

(b)는 Z 방향의 엔진 요오잉을 위한 스케리튼도.

(c)는 Y 방향의 엔진 피칭을 위한 스케리튼도.

제4도는 본 발명이 적용되는 브리지회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 롤 서포트 브래킷 3 : 롤 인슐레이터

6 : 측정목 7 : 롤링측정용 링

S₁₁, S₁₂: X 스트레인 게이지 S₂₁, S₂₂: Z 스트레인 게이지

S₃₁, S₃₂: Y 스트레인 게이지

본 발명은 엔진의 전방하부에서 엔진 동하중에 의한 3 축부하를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

종래에는 엔진에서 발생되는 3 축방향의 동하중, 즉 엔진의 중심점에서 보았을 때 X 방향의 롤링과 Y 방향의 피칭 및 Z 방향의 요오잉을 측정하기 위해 하나의 로드 셀 또는 휘이트 스토운브리지를 이용하여 각 방향에 작용하는 동하중을 엔진 서포트 브래킷에서 개별적으로 측정하여 왔다.

이렇게 측정할 경우, 특히 롤링과 피칭의 측정이 어렵고 각각 다른 운전조건에서 진행되기 때문에 3가지의 동하중 영역에 대한 동시값을 얻어내기 어려웠다.

본 발명의 목적은 엔진의 3 축방향 동하중에 대한 하중치를 동시에 정확히 얻어내기 위한 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 엔진의 전방하부에 롤 서포트 브래킷을 설치하고, 엔진의 X 방향 롤링에 따른 좌우비틀림변형을 전기저항으로 변환가능한 X 스트레인 게이지를 상기를 서포트 브래캣 상하에 부착하며, 엔진의 Y 방향 피칭에 따른 상하휨변형을 전기저항으로 변환가능한 Y 스트레인 게이지를 상기 롤 서포트 브래킷 상하에 부착하고, 엔진의 Z 방향 요오잉에 따른 좌우휨변형을 전기저항으로 변환가능한 Z 스트레인 게이지를 상기 롤 서포트 브래킷 좌우에 부착하며, 상기 각각의 X, Y, Z 스트레인 게이지를 3개의 브리지회로에 2개의 기지저항과 함께 인접한 아암의 부하 또는 인접한 아암의 반대부하로 배치되도록 한 것이다.

본 발명은 3 축 방향의 하중이 롤 서포트 브래킷에 주어질 때 각각의 스트레인 게이지는 롤 서포트 브래킷의 탄성역내에 주어지는 소재 양면의 상반된 변형 또는 동일한 비틀림변형을 전기저항치로 읽어 각각의 브리지회로에서 가변되는 전압치를 동시에 얻어낼 수 있다.

이하 도면에 의하여 설명한다.

제1도는 롤 서포트 브래킷(1)의 설치예시도로서, 롤 서포트 브래킷(1)은 엔진(2)의 전방하부와 롤 인슐레이터(3)간에 설치된다. 이 롤 서포트 브래킷(1)은 엔진(2)축에 볼트로 체결되는 플랜지(4a)와 롤 인슐레이터(3)에 힌지(5)로 결합되는 플랜지(4b)간에 파이프상의 측정목(6)을 일체로 하고, 이 측정목(6) 중간에 롤링측정용 링(7)을 일체로 형성시킨 것이다.

상기 롤 인슐레이터(3)는 센터 멤버(8)에 볼트로 체결되는 것으로서, 힌지(5)를 보유하는 레버(9)가 개재되어 이 레버(9)가 상기 롤 서포트 브래킷(1)간의 부싱역할을 하고 있다.

제2도는 엔진(2)의 3 축 모형도로서, 엔진(2)의 중심에서의 X, Y, Z 방향을 나타내고 있다.

상기 X 방향의 엔진 롤링은 제3도(a)에서 화살표로 표시하고 있고, Z 방향의 요오잉은 제3도(b)에서 화살표로 표시하고 있으며, Y 방향의 엔진 피칭은 제3도(c)에서 화살표로 그 방향성을 각각 표시하고 있다.

엔진의 X 방향 롤링이 있을 때 롤 서포트 브래킷(1)은 제3도(a)의 화살표방향으로 좌우비틀리변형을 수반하게 되는 바, 이 비틀림변형에 따른 소재 양면의 동일한 비틸림변형을 전기저항으로 변환하기 위해 그 변형이 가장 효율적으로 일어나는 롤링측정용 링(7)의 상하면에 각각 X 스트레인 게이지(S11,S12)가 부착된다.

엔진의 Z 방향 요오잉이 있을 때 롤 서포트 브래킷(1)은 제3도(b)의 화살표방향으로 좌우휨변형을 수반하게 되는 바 이 좌우휨변형에 따른 소재 양면의 상반된 변형(압축과 인장)을 전기저항으로 변환하기 위해 그 변형이 가장 효율적으로 일어나는 측정목(6)의 좌우면에 각각 Z 스트레인 게이지(S₂₁,S₂₂)가 부착된다.

엔진의 Y 방향 피칭이 있을 때 롤 서포트 브래킷(1)은 제3도(c)의 화살표방향으로 상하휨변형을 수반하게 되는 바 이 상하휨변형에 따른 소재 양면의 상반된 변형(압축과 인장)을 전기저항으로 변환하기 위해 그 변형이 가장 효율적으로 일어나는 측정목(6)의 상하면에 각각 Y 스트레인 게이지(S₃₁,S₃₂)가 부착된다.

상기 롤 서포트 브래킷(1)의 측정목(6)과 롤링측정용 링(7)은 상기와 같이 롤링, 요오잉, 피칭에 따른 비틀림모멘트 또는 휨모멘트가 작용할 때 탄성역(彈性域)내에서 변형이 일어난다.

제4도는 브리지회로도를 나타낸 것으로서, 실질적으로는 이러한 브리지회로가 3개 필요하다.

이 브리지회로는 상기한 X, Y, Z 스트레인 게이지(S₁₁,S₁₂,S₂₁,S₂₂,S₃₁,S₃₂)의 저항치를 2개의 부하로 하고, 기지저항(R_known) 2개를 부하로 하고 있다.

롤링, 요오잉, 피칭에 의한 변형량을 전기저항값으로 하여 그에 상응하는 전압치를 얻어내기 위한 3개의 브리지회로(이하 X, Z, Y 축 브리지회로)에 공통하는 제4도의 브리지회로에서 부하 A, B, C, D가 상기한 X, Z, Y 축 브리지회로에 각각 배치된 상태를 표 1에서 보여준다.

여기에서 X 축 브리지회로는 X 스트레인 게이지(S,S)가 하나의 인접한 아암의 부하 B, D로 배치되고 기지저항은 부하 A, C로 배치됨을 알 수 있다.

또 Z 축 브리지회로는 Z 스트레인 게이지(S,S)가 전원입력단자에 연결되는 인접부하 A, D로 배치되고 기지저항은 부하 B, C로 배치됨을 알 수 있다.

그리고 Y 축 브리지회로는 Y 스트레인 게이지(S,S)가 상기 Z 축 브리지회로와 마찬가지로 전원입력단자에 연결되는 인접부하 A, D로 배치되고 기지저항은 부하 B, C로 배치됨을 알 수 있다.

일반적으로 브리지회로에서는라는 비례식을 갖는다.

따라서 X 축 브리지회로에서는 X 스트레인 게이지(S₁₁,S₁₂)에 따른 부하 B, D의 적(積)이 변화하면 전압치가 변화하고, Z, Y 브리지회로에서는 Z 스트레인 게이지(S₂₁,S₂₂) 또는 Y 스트레인 게이지(S₃₁,S₃₂)에 따른 부하 A 또는 D가 변화하면 전압치가 변화하는 것을 알 수 있다.

이러한 전압치와 하중치는 결과적으로 비례한다.

이와 같은 본 발명은 엔진의 3 축방향 동하중에 대한 하중치를 동시게 전기적신호(voltage)로 변환하여 졍확히 계측할 수 있어 측정에 따른 3 축방향의 하중치산출에 시차성을 갖는 편차가 따르지 않으며, 이에 따라 롤 인슐레이션이나 롤 서포트 브래킷의 최적설계기준을 설정할 수 있는 것이다.

Claims (8)

1. 엔진의 전방하부에 설치되는 롤 서포트 브래킷과, 엔진의 X 방향 롤링에 따른 좌우비틀림변형을 전기저항으로 변환가능하게 상기 롤 서포트 브래킷 상하에 부착된 X 스트레인 게이지와, 엔진의 Y 방향 피칭에 따른 상하휨변형을 전기저항으로 변환가능하게 상기 롤 서포트 브래킷 상하게 부착된 Y 스트레인 게이지와, 엔진의 Z 방향 요오잉에 따른 좌우휨변형을 전기저항으로 변환가능하게 상기 롤 서포트 브래킷 좌우에 부착된 Z 스트레인 게이지 및 상기 각각의 X, Y, Z 스트레인 게이지를 2개의 기지저항과 함께 인접한 아암의 부하 또는 인접한 아암의 반대부하로 배치되도록 한 3개의 브리지회로로 구성된 엔진 동하중에 의한 3 축부하 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 롤 서포트 브래킷은 플랜지와 플랜지간에 파이프상의 측정목을 일체로 하고 이 측정목 중간에 롤링측정용 링을 일체로 형성시킨 엔진 동하중에 의한 3 축부하 측정장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, X 스트레인 게이지는 상기 롤링측정용 링의 상하면에 각각 부착된 엔진 동하중에 의한 3 축부하 측정장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, Y 스트레인 게이지는 상기 측정목의 상하면에 각각 부착된 엔진 동하중에 의한 3 축부하 측정장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, Z 스트레인 게이지는 상기 측정목의 좌우면에 각각 부착된 엔진 동하중에 의한 3 축부하 측정장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 X 스트레인 게이지는 상기 브리지회로에서 하나의 인접한 아암의 부하로 각각 배치되는 엔진 동하중에 의한 3 축부하 측정장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 Y 스트레인 게이지는 상기 브리지회로에서 전원입력단자에 연결되는 인접부하로 각각 배치되는 엔진 동하중에 의한 3 축부하 측정장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 Z 스트레인 게이지는 상기 브리지회로에서 전원입력단자에 연결되는 인접부하로 각각 배치되는 엔진 동하중에 의한 3 축부하 측정장치.