KR100307609B1 - 베어링시험용하중시뮬레이터 - Google Patents

베어링시험용하중시뮬레이터 Download PDF

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Abstract

비례제어 밸브(76)를 폐쇄시킨 상태에서 릴리프 밸브(74)의 압력을 설정하고 일정한 속도로 모터(66)를 작동시켜 오일 펌프(64)로 하여금 오일 탱크(52)내의 오일을 토출시키도록 한 다음, 비례제어 밸브(76)를 원격적으로 조절하여 원하는 압력을 설정하므로써 하중인가부재(92)에 공급되는 오일의 압력을 조절할 수 있다.

Description

베어링 시험용 하중 시뮬레이터{Load simulator for bearing test}
본 발명은 하중 시뮬레이터에 관한 것이고, 특히 베어링 시험시 시험용 베어링에 인가되는 축하중 또는 횡하중을 모사할 수 있도록 구조되는 베어링 시험용 하중 시뮬레이터(Load Simulator for Bearing Test)에 관한 것이다.
개스터빈 엔진은 고온 고압의 연소개스를 팽창시키면서 터빈을 돌려 회전력을 얻는 회전식의 내연기관이며, 개스터빈 엔진에는 다수의 엔진 베어링이 사용된다. 개스터빈 엔진은 왕복식 내연기관이나 증기 터빈에 비해 대마력을 얻을 수 있기 때문에, 엔진의 운전가능영역중 최대엔진회전속도에서 엔진 베어링에 작용하는축하중 및 횡하중의 변화에 따른 베어링 특성을 확인하는 시험을 수행하는 것이 중요하다. 엔진 베어링의 시험에는 하중 시뮬레이터가 사용되며, 하중 시뮬레이터는 베어링에 작용하는 횡하중 및 축하중을 모사하기 위해 사용된다.
도 1을 참조하면, 선행기술에 따른 베어링 시험용 하중 시뮬레이터의 구조를 나타내는 평면도를 도시한다. 하중 시뮬레이터(10)는 전자석(24) 및 스크루우 잭(26)을 포함한다. 한 쌍의 베어링(18,20)은 샤프트(12)의 외주면에 서로 격리되는 방식으로 제공되며, 샤프트(12)는 커플링(16)을 경유하여 모터 출력축(14)에 연결된다. 모터 출력축(14)이 회전되면, 샤프트(12)도 일체적으로 회전될 수 있게 된다.
제 1 베어링(18)은 베어링 하우징(22)에 의해 지지되며, 베어링 하우징(22)은 도시한 바와 같이 대체로 180。 회전된 'ㄷ'자 형의 형상을 취한다. 베어링 하우징(22)의 베이스부분에는 스프링(32)의 일 단부가 연결되며, 스프링(32)의 다른 단부는 하중인가부재(30)에 연결된다. 스프링(32)으로부터 대향되는 하중인가부재(30)의 표면에는 블록(40)이 접촉되며, 블록(40)은 스크루우 잭(26)의 잭 로드(28)에 나사결합된다. 스크루우 잭(26)에 근접한 지점에는 모터(38)가 배설되며, 모터(38)의 축에는 제 1 벨트 풀리(34)가 고정되고, 스크루우 잭(26)에는 제 2 벨트 풀리(35)가 제공된다. 제 1 벨트 풀리(34)와 제 2 벨트 풀리(35)의 외면에는 벨트(36)가 감겨진다. 모터(38)가 구동되면, 모터(38) 축의 회전력이 벨트(36)를 경유하여 스크루우 잭(26)으로 전달되고, 잭 로드(28)의 길이가 변화되면서 하중인가부재(30)를 상기 베어링 하우징(22)에 대해 밀어붙여 제 1베어링(18)에 축하중을 인가하게 된다. 제 2 베어링(20)의 외주면에는 전자석(24)이 제공되며, 제 2 베어링(20)은 전자석(24)에 의해 지지되면서 전자석(24)에 전원이 인가됨에 따라 횡하중의 작용을 받게 된다.
그러나, 상기한 바와 같이 구조되는 선행기술에 따른 베어링 시험용 하중 시뮬레이터는 구조가 복잡하여 가격이 비싸며; 설계시 기계적인 요인, 구조적인 요인 및 전기적인 요인을 총체적으로 고려하여야 하기 때문에, 설계가 어렵게 된다. 또한, 비교적 큰 공간을 점유하기 때문에 협소한 장소에서는 사용할 수 없게 된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술에 따른 베어링 시험용 하중 시뮬레이터에 내재되었던 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조가 간단하게 되어 가격을 감소시키고 설치공간이 협소한 경우에도 효과적으로 사용될 수 있는 베어링 시험용 하중 시뮬레이터를 제공함에 있다.
도 1은 선행기술에 따른 베어링 시험용 하중 시뮬레이터의 구조를 나타내는 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 베어링 시험용 하중 시뮬레이터의 구조를 나타내는 유압 계통도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 하중 시뮬레이터 12: 샤프트
14: 출력축 16: 커플링
18: 제 1 베어링 20: 제 2 베어링
22: 베어링 하우징 24: 전자석
26: 스크루우 잭 28: 잭 로드
30: 하중인가부재 32: 스프링
34: 제 1 벨트 풀리 35: 제 2 벨트 풀리
36: 벨트 38: 모터
40: 블록 50: 하중 시뮬레이터
52: 오일 탱크 54: 압력계
56: 온도센서 58: 레벨 디텍터
60: 스트레이너 62: 팬 쿨러
64: 오일 펌프 66: 모터
68: 오일 필터 70: 체크 밸브
72: 어큐머레이터 74: 릴리프 밸브
76: 비례제어 밸브 78: 증폭기
80: 전위차계 82: 압력 변환기
84: 수면계 86: 솔레노이드 밸브
88: 유압공급라인 90: 유압리턴라인
92: 하중인가부재 94,95: 분기라인
96: 분기점
본 발명의 일면에 따라, 베어링 시험용 하중 시뮬레이터가 제공되고: 상기 시뮬레이터는, 오일 탱크; 상기 오일 탱크내의 오일을 펌핑하기 위한 오일 펌프; 및 시험용 베어링에 횡하중 또는 축하중을 인가하기 위해 상기 시험용 베어링을 향하여 유동되는 오일의 양을 제어하기 위한 비례제어 밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일면에 따라, 상기 시뮬레이터는, 상기 비례제어 밸브의 개폐를 조절하기 위한 전위차계; 및 상기 비례제어 밸브와 상기 전위차계 사이에 배설되는 증폭기를 추가로 구비한다.
본 발명의 다른 일면에 따라, 시험용 베어링에 이상현상이 발생되는 경우 시험용 베어링에 인가되는 하중을 제거하기 위한 솔레노이드 밸브를 추가로 구비한다.
본 발명의 다른 일면에 따라, 상기 시뮬레이터는, 상기 오일 펌프로부터 토출되는 오일의 쇼크 및 맥동을 감소시키기 위한 어큐머레이터; 릴리프 밸브; 및 압력계를 추가로 구비한다.
본 발명의 다른 일면에 따라, 상기 시뮬레이터는, 하중을 모니터링하고 데이터를 기록하기 위한 압력 변환기를 추가로 구비한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따라, 상기 시뮬레이터는, 오일 탱크내의 오일의 온도를 측정하기 위한 온도 센서; 오일 탱크내의 오일의 높이가 일정레벨이하로 떨어지는 경우 오일 펌프의 작동을 중단시키기 위한 레벨 디텍터; 오일 탱크로 복귀되는 오일을 냉각시키기 위한 팬 쿨러; 오일 탱크로부터 오일 펌프를 향하여 펌핑되는 오일을 여과시키기 위한 스트레이너; 및 오일 펌프로부터 토출되는 오일을 여과시키기 위한 오일 필터를 추가로 구비한다.
본 발명의 상기 특성들에 따라, 비례제어 밸브의 개방정도를 조절하므로써 시험용 베어링에 인가되는 하중치를 제어할 수 있게 되므로, 기계적으로, 구조적으로 그리고 전기적으로 복잡한 선행기술에 따른 하중 시뮬레이터를 간단한 구조의 유압 시스템으로 대체시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 저렴한 가격으로 하중 시뮬레이터를 구성하는 것이 가능하며 설치공간이 협소한 경우에도 하중 시뮬레이터가 효과적으로 사용될 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하며, 도면 전체를 통하여 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 하중 시뮬레이터의 구조를 나타내는 유압 계통도를 도시한다.
본 발명에 따른 하중 시뮬레이터(50)는 오일 탱크(52)를 포함하며, 오일 탱크(52)에는 소정량의 오일이 충진된다. 오일 탱크(52)는 한 쌍의 유압공급라인(88)을 경유하여 적당한 하중인가부재(92)에 연결된다. 하중인가부재(92)는 베어링에 축하중 및/또는 횡하중을 인가할 수 있는 방식으로 배열된다. 각 유압공급라인(88)에 배설되는 유압공급 배열체들은 서로 동일한 구조를 취하게 되므로, 이하의 설명에서는 하나의 유압공급라인(88)에 제공되는 배열체들에 대하여서만 상술하기로 한다.
오일 탱크(52)에 근접한 부분에서, 유압공급라인(88)에는 오일 펌프(64)가 배설되며, 오일 펌프(64)는 모터(66)에 연결된다. 모터(66)가 작동되면, 오일 펌프(64)는 오일 탱크(52)로부터 오일을 펌핑하여 상기 하중인가부재(92)를 향하여 토출시킨다. 유압공급라인(88)을 따른 오일의 유동방향에서 볼 때, 상기 오일 펌프(64)의 전방에는 체크 밸브(70)가 제공되며, 체크 밸브(70)는 오일 펌프(64)로부터 토출된 오일이 오일 펌프(64)를 향하여 역류되는 것을 방지한다. 체크 밸브(70)의 전방에는 오일 필터(68)가 위치되며, 오일 필터(68)는 오일 펌프(64)로부터 토출된 오일에 함유된 불순물을 여과시킨다.
오일 필터(68)의 전방에서 유압공급라인(88)상에는 비례제어 밸브(76)가 제공되며, 비례제어 밸브(76)는 증폭기(78)를 경유하여 전위차계(potentiometer)(80)에 연결된다. 전위차계(80)를 원격적으로 조작하므로써, 변화된 저항값이 증폭기(78)에 의해 증폭되어 상기 비례제어 밸브(76)로 전달되어, 비례제어 밸브(76)의 개폐정도를 조절하게 된다. 비례제어 밸브(76)의 개폐에 의해, 오일이 유동될 수 있는 통로 단면적이 조절되고, 이에 따라 오일 펌프(64)의 출구압력이 비례적으로 조절될 수 있게 된다. 그러므로, 비례제어 밸브(76)의 개폐정도를 조절하므로써, 하중인가부재(92)에 공급되는 오일의 압력을 조절할 수 있게 된다. 비례제어 밸브(76)의 전방에는 압력 변환기(pressure transducer)(82)가 배설되며, 압력 변환기(82)는 하중인가부재(92)로 공급되는 오일의 압력을 하중값으로 변환하여 하중을 모니터링하고 데이터를 기록한다.
비례제어 밸브(76)에는 유압리턴라인(90)의 일 단부가 연결되며, 유압리턴라인(90)의 다른 단부는 오일 탱크(52)에 연결된다. 상기 비례제어 밸브(76)를 조절하여 유압공급라인(88)을 폐쇄시키고 유압리턴라인(90)을 개방시킴으로써, 하중인가부재에 공급되었던 오일은 유압리턴라인(90)을 따라 오일 탱크(52)로 복귀될 수 있게 된다. 상기 압력 변환기(82)와 하중인가부재(92)의 사이에는 솔레노이드 밸브(86)가 배열되며, 솔레노이드 밸브(86)는 시험중의 베어링으로부터 이상현상이 발생되는 경우 신호를 받아서 컨트롤러(도시안됨)를 통하여 경보를 발령하고 베어링에 인가된 하중을 제거하므로써 오일이 유압리턴라인(90)을 따라 오일 탱크(52)로 복귀되도록 한다. 오일 탱크(52)에 근접한 지점에서 유압리턴라인(90)상에는팬 쿨러(62)가 제공되며, 팬 쿨러(62)는 오일 탱크(52)를 향하여 복귀되는 오일을 냉각시킨다.
비례제어 밸브(76)와 오일 필터(68)의 사이에서 유압공급라인(88)에는 두 개의 분기라인(94,95)이 형성된다. 제 1 분기라인(94)의 단부에는 어큐머레이터(accumulator)(72)가 제공되며, 어큐머레이터(72)와 분기점(96)의 사이에는 압력계(54)가 제공된다. 어큐머레이터(72)는 오일 펌프(64)로부터 토출되는 오일의 쇼크 및 맥동을 감소시키며, 압력계(54)는 유압공급라인(88)을 통하여 유동되는 오일의 압력을 디스플레이한다. 제 2 분기라인(95)의 일 단부는 상기 분기점(96)에서 유압공급라인(88)에 연결되고, 다른 단부는 유압리턴라인(90)에 연결된다. 제 2 분기라인(95)에는 릴리프 밸브(74)가 배설되며, 릴리프 밸브(74)는 상기 비례제어 밸브(76)를 향하여 유동되는 오일의 압력이 소정값을 초과하는 경우 개방되어 오일을 유압리턴라인(90)을 통하여 오일 탱크(52)로 복귀시킨다.
오일 탱크(52)에는 레벨 디텍터(level detector)(58)가 설치되며, 레벨 디텍터(58)는 오일의 높이가 일정레벨 이하로 떨어지는 경우 이를 감지하여 오일 펌프(64)의 작동을 중단시키게 된다. 오일 탱크(52)에 연결되는 상기 유압공급라인(88)의 일 단부에는 스트레이너(strainer)(60)가 제공되며, 스트레이너(60)는 오일 탱크(52)로부터 오일 펌프(64)를 향하여 펌핑되는 오일을 여과시킨다. 도면부호 56은 오일 탱크(52)내의 오일의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 나타내며, 도면부호 84는 수면계를 나타낸다.
그러므로, 비례제어 밸브(76)를 폐쇄시킨 상태에서 릴리프 밸브(74)의 압력을 설정하고 일정한 속도로 모터(66)를 작동시켜 오일 펌프(64)로 하여금 오일 탱크(52)내의 오일을 토출시키도록 한 다음, 비례제어 밸브(76)를 원격적으로 조절하여 원하는 압력을 설정하므로써 하중인가부재(92)에 공급되는 오일의 압력을 조절할 수 있게 된다.
본 발명의 상기한 바와 같은 구성에 따라, 비례제어 밸브의 개방정도를 조절하므로써 시험용 베어링에 인가되는 하중치를 제어할 수 있게 되므로, 기계적으로, 구조적으로 그리고 전기적으로 복잡한 선행기술에 따른 하중 시뮬레이터를 간단한 구조의 유압 시스템으로 대체시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 저렴한 가격으로 하중 시뮬레이터를 구성하는 것이 가능하며 설치공간이 협소한 경우에도 하중 시뮬레이터가 효과적으로 사용될 수 있게 된다.
본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니고 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (3)

  1. 베어링 시험용 하중 시뮬레이터에 있어서,
    오일 탱크;
    상기 오일탱크와 하중인가부재를 연결하는 유압 공급라인과; 상기 유압공급라인에 설치되어 상기 오일 탱크내의 오일을 펌핑하기 위한 오일 펌프; 및
    상기 하중인가부재를 이용하여 시험용 베어링에 횡하중 또는 축하중을 인가하기 위해 상기 시험용 베어링을 향하여 유동되는 오일의 양을 제어하여 상기 유압공급라인에 설치되는 비례제어 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 베어링 시험용 하중 시뮬레이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하중인가부재와 인접된 유압공급라인에 설치되어 시험용 베어링에 이상현상이 발생시 시험용 베어링에 인가되는 하중을 제거하는 솔레노이드 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 베어링 시험용 하중 시뮬레이터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압공급라인에 설치되어 오일 펌프로부터 토출되는 오일의 쇼크 및 맥동을 감소시키기 위한 어큐머레이터와 상기 유압공급라인과 연결되며 오일탱크와 연결된 유입리턴라인에 설치된 릴리프 밸브와, 상기 어큐머레이터와 유압공급라인의 사이에 설치되는 압력계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 베어링 시험용 하중 시뮬레이터.
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