KR100373893B1 - 차륜하중 피로시험기 - Google Patents

Abstract

반력 롤러와 반력 롤러 구름면에 편마모 혹은 국부마모가 발생하는 것을 방지하여, 반력 롤러와 반력 라이너의 수명을 연장하는 것을 목적으로 한다.

주행유니트 (4) 의 하부 프레임에 설치된 차륜을 통한 차륜하중으로 시험체에 동적 부하를 가함으로써 시험체의 피로시험을 실시하는 차륜하중 피로시험기로서, 시험체에 가해지는 부하력의 반력을, 주행유니트 (4) 의 상부 프레임 (4a) 에 설치된 반력 롤러 (10a, 10b) 를 통해 반력 롤러 구름면 (11a) 을 갖는 장치 프레임 (7) 으로 전달하도록 구성하여 이루어지는 반력 지지기구를 갖춘 차륜하중 피로시험기에 있어서, 반력 롤러축 (14) 을 주행유니트 이동방향 (화살표 (D) 방향) 을 따른 축방향을 갖는 지지축 (15) 을 중심으로 자유롭게 요동할 수 있도록 상부 프레임 (4a) 에 설치하고, 또한 이 반력 롤러축 (14) 의 양단부에, 반력 롤러 (10a, 10b) 를 지지축 (15) 으로부터 등거리로 설치하는 동시에 자동조심형 베어링을 통해 설치한다.

Description

차륜하중 피로시험기{WHEEL RUNNING MACHINE}

본 발명은 차륜하중 피로시험기에 관한 것으로, 도로교량의 철근 콘크리트 상판 (床版) 등에 대하여 차륜하중 피로시험을 행할 경우에 적용하여 유용한 것이다.

도 4 는 차륜하중 피로시험기의 전체 구성도, 도 5 는 도 4 의 A 방향 화살표 방향에서 본 도면, 도 6 은 상기 차륜하중 피로시험기에 구비된 종래의 반력 지지기구 (반력 롤러 기구부) 의 구성을 나타내는 평면도 (도 7 의 E 방향 화살표 방향에서 본 도면 (장치 프레임은 도시생략)), 도 7 은 도 6 의 B 방향 화살표 방향에서 본 도면, 도 8 은 도 7 의 C 부 확대단면도이다.

도 4 및 도 5 에 나타나는 차륜하중 피로시험기는, 도로교량의 철근 콘크리트 상판 등의 내구성 및 보수 ·보강공사를 검토하기 위하여 실제 교량의 사용상황과 동일하게 차륜하중을 이용하여 동적 부하를 가하는 것이다. 도 4 및 도 5 에 나타낸 바와 같이, 차륜하중 피로시험기는, 이동체로서의 주행유니트 (4), 주행유니트 (4) 를 지지하는 지지부재로서의 장치 프레임 (7), 및 주행유니트 (4) 를 왕복운동시키기 위한 구동유니트 (1) 를 갖는다.

구동유니트 (1) 는, 전동기 혹은 유압모터인 구동원 (1a) 과, 이 구동원 (1a) 의 회전을 플라이휠 (2) 에 전달하는 커플링 (1b) 및 감속기 (1c) 를 구비하여 이루어지는 것이다. 플라이휠 (2) 은 커넥팅 로드 (3) 를 통해 주행유니트 (4) 에 연결되어 있다. 커넥팅 로드 (3) 의 한 끝은 플라이휠 (2) 의 둘레 가장자리부에 지지축 (21) 주위로 자유롭게 회전할 수 있도록 결합되고, 커넥팅 로드 (3) 의 다른 끝은 주행유니트 (4) 의 상부 프레임 (4a) 의 측부에 지지축 (22) 주위로 자유롭게 회전할 수 있도록 결합되어 있다. 한편, 주행유니트 (4) 는 도 4 중에 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 장치 프레임 (7) 에 안내되어 도 4 중 좌우방향 (화살표 (D) 방향) 으로 직선적으로 왕복이동하도록 되어있다. 따라서, 플라이휠 (2) 의 회전은, 커넥팅 로드 (3) 를 통해 주행유니트 (4) 에 전달되고, 여기서 직선적인 왕복운동으로 변환된다.

또한, 주행유니트 (4) 는 차륜 (5) 을 장착한 유니트이고, 상부 프레임 (4a) 과 하부 프레임 (4b) 으로 나누어져 있다. 상부 프레임 (4a) 의 내부에는 차륜 (5) 에 부하력을 가하는 유압식의 부하 실린더 (9) 가 장착되어 있고, 이 부하 실린더 (9) 의 피스톤 로드 (9a) 의 선단부 (하단부) 에 하부 프레임 (4b) 이 결합되어 있다. 또한, 하부 프레임 (4b) 에는 안내축 (8) 이 돌출되어 설치되어 있고, 이들 안내축 (8) 은 상부 프레임 (4a) 에 설치된 안내부 (23) 에 상하방향으로 자유롭게 슬라이딩할 수 있도록 삽입관통 되어있다. 따라서, 부하 실린더 (9) 의 피스톤 로드 (9a) 가 상하방향으로 왕복운동하면, 하부 프레임 (4b) 은 안내축 (8) 의 안내에 의해 상하방향으로 움직인다. 차륜 (5) 은 하부 프레임 (4b) 에 지지축 (24) 을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있고, 하부 프레임 (4b) 과 함께 상하방향으로 움직이며, 또한 도로교량의 철근 콘크리트 상판 등의 시험체 (6) 위를 구를 수 있다.

따라서, 이 차륜하중 피로시험기에서는, 구동유니트 (1) 에서 플라이휠 (2) 을 회전시키면, 이 플라이휠 (2) 의 회전이 주행유니트 (4) 에 전달되어 주행유니트 (4) 가 화살표 (D) 방향으로 왕복이동하고, 차륜 (5) 이 시험체 (6) 위를 같은 방향으로 구른다. 그리고 이때 유압으로 부하 실린더 (9) 를 왕복운동 (피스톤 로드 (9a) 를 하방으로 신장) 시키면, 그 부하력이 차륜 (5) 을 통해 시험체 (6) 로 전달된다. 이렇게 하여, 차륜하중에 의해 시험체 (6) 에 동적 부하가 가해져, 시험체 (6) 의 피로시험이 실시된다.

한편, 상기 시험시에 시험체 (6) 에 가해진 부하력의 반력은, 상부 프레임 (4a) 의 상부에 장착된 반력 롤러 (10) 를 통해 장치 프레임 (7) 으로 전달된다. 구체적으로는, 장치 프레임 (7) 에는 반력 라이너 (11) 가 교환이 가능하게 장착되어 있고, 이 반력 라이너 (11) 의 표면 (하면) (11a) 이 반력 롤러 (10) 의 구름면으로 되어 있다. 따라서, 상기 시험시에는, 반력 롤러 (10) 가 상기 부하력의 반력에 의하여 반력 롤러 구름면 (11a) 으로 밀린 상태에서 이 반력 롤러 구름면 (11a) 위를 구른다. 이렇게 하여, 상기 부하력의 반력이, 반력 롤러 (10) 를 통해 장치 프레임 (7) 으로 전달된다.

그리고, 이 반력 지지기구에서의 종래의 반력 롤러 기구부의 구성은 도 6 ∼ 도 8 에 나타낸 바와 같이 되어있다. 즉, 이들 도면에 나타낸 바와 같이, 반력 롤러 (10) 는 상부 프레임 (4a) 의 이동방향 (화살표 (D) 방향) 의 양측에 각각 2 륜씩 합계 4 륜이 장착되어 있고, 또한 모두 상부 프레임 (4a) 에 고정된 반력 롤러축 (14) 에 베어링 (25) 을 통해 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다.

그리고, 상부 프레임 (4a) 의 상부에는 지지 롤러 (12) 와 안내 롤러 (13) 도 설치되어 있다. 지지 롤러 (12) 는 수평인 지지축 (26) 을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있도록 설치되어 있고, 장치 프레임 (7) 의 상면 (7a) 에 걸려 있어, 이 상면 (7a) 위를 구를 수 있다. 안내 롤러 (13) 는 수직인 지지축 (27) 을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있도록 설치되어 있고, 장치 프레임 (7) 의 측면 (7b) 에 맞닿아, 이 측면 (7b) 위를 구를 수 있다. 따라서, 시험체 (6) 에 부하력을 가하고 있지 않은 경우에는, 주행유니트 (4) 는 장치 프레임 (7) 에 지지 롤러 (12) 를 통하여 매달린 상태로 지지된다. 또한, 주행 유니트 (4) 가 왕복이동할 때에는, 안내 롤러 (13) 에 의하여 주행유니트 (4) 의 가로이동이 규제된다.

그러나, 상기 종래의 반력 지지기구에서는, 반력 롤러 (10) 가 상부 프레임 (4a) 에 고정된 반력 롤러축 (14) 을 통해 상부 프레임 (4a) 에 부착된 4 륜 고정식 구조이기 때문에, 각각의 반력 롤러 (10) 에는 자유도가 없다. 따라서 각각의 반력 롤러 (10) 에 대한 미는 힘의 불균형 및 반력 롤러 (10) 의 편접촉 현상에 의하여, 반력 롤러 (10) 의 반력 라이너 (11) (반력 롤러 구름면 (11a)) 에 대한 접촉이 불균일해진다.

이 때문에, 반력 롤러 (10) 및 반력 라이너 (11) (반력 롤러 구름면 (11a)) 에 편마모 혹은 국부마모가 생기고, 이것이 반력 롤러 (10) 및 반력 라이너 (11) 의 수명을 단축시켜 이들을 조기에 교환할 필요가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 고려하여, 반력 롤러 및 반력 롤러 구름면에 편마모 혹은 국부마모가 발생하는 것을 방지하여, 반력 롤러 및 반력 라이너의 장수명화를 도모할 수 있는 반력 지지기구를 구비한 차륜하중 피로시험기를 제공하는 것을 과제로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 차륜하중 피로시험기에서의 반력 지지기구 (반력 롤러 기구부) 의 구성을 나타내는 평면도 (도 2 의 G-G 선 화살표 방향에서 본 단면도),

도 2 는 도 1 의 F-F 선 화살표 방향에서 본 단면도,

도 3 은 도 2 의 H 부 확대 단면도,

도 4 는 차륜하중 피로시험기의 전체 구성도,

도 5 는 도 4 의 A 방향 화살표 방향에서 본 도면,

도 6 은 상기 차륜하중 피로시험기에 구비한 종래의 반력 지지기구 (반력 롤러 기구부) 의 구성을 나타내는 평면도,

도 7 은 도 6 의 B 방향 화살표 방향에서 본 도면,

도 8 은 도 7 의 C 부 확대 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 구동유니트

1a: 구동원 (전동기(電動機) 혹은 유압모터)

1b: 커플링 1c: 감속기

2: 플라이휠 3: 커넥팅 로드

4: 주행유니트 4a: 상부 프레임

4b: 하부 프레임 5: 차륜

6: 시험체 7: 장치 프레임

7a: 장치 프레임의 상면 7b: 장치 프레임의 측면

8: 안내축 9: 부하 실린더

9a: 피스톤 로드 10: 반력 롤러

11: 반력 라이너 11a: 반력 롤러 구름면

12: 지지 롤러 13: 안내 롤러

14: 반력 롤러축 15: 지지축 (요동축)

16: 자동 조심 (調心) 형 베어링

21, 22, 24, 26, 27: 지지축 23: 안내부

상기 과제를 해결하는 본 발명의 차륜하중 피로시험기는, 이동체에 설치된 차륜을 통한 차륜하중으로 시험체에 동적 부하를 가함으로써 상기 시험체의 피로시험을 행하는 차륜하중 피로시험기로서, 상기 시험체에 가해지는 부하력의 반력을, 상기 이동체에 설치된 반력 롤러를 통해 이 반력 롤러의 구름면을 갖는 지지부재로 전달하도록 구성된 반력 지지기구를 구비한 차륜하중 피로시험기에 있어서,

상기 이동체의 이동방향을 따른 축방향을 갖는 지지축을 중심으로 자유롭게 요동할 수 있도록 반력 롤러축을 상기 이동체에 설치하고, 또한 상기 반력 롤러축의 양단부에, 상기 반력 롤러를 상기 지지축으로부터 등거리로 설치하는 동시에 자동조심형 베어링을 통해 설치하는 것을 특징으로 한다.

(발명의 실시형태)

이하에서, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또한, 여기서는 차륜하중 피로시험기에서의 반력 지지기구에 대하여 상술하고, 차륜하중 피로시험기의 기타 구성에 대해서는 도 4 및 도 5 에 나타내는 구성과 동일하기 때문에, 여기서의 설명 및 도시는 생략한다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관한 차륜하중 피로시험기에 있어서의 반력 지지기구 (반력 롤러 기구부) 의 구성을 나타내는 평면도 (도 2 의 G-G 선 화살표 방향에서 본 단면도), 도 2 는 도 1 의 F-F 선 화살표 방향에서 본 단면도, 도 3 은 도 2 의 H 부 확대 단면도이다.

도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 주행유니트 (4) 의 상부 프레임 (4a) 에는, 2 개의 지지축 (요동축) (15), 이들 지지축 (15) 에 각각 설치된 2 개의 반력 롤러축 (14), 및 이들 반력 롤러축 (14) 의 양단부에 각각 설치된 반력 롤러 (10) (각각 2 륜씩 합계 4 륜) 가 구비되어 있다.

지지축 (15) 은 그 축방향이 주행유니트 이동방향 (화살표 (D) 방향) 을 따르도록 배치되어 있고, 이 방향의 양측에 각각 고정되어 있다. 반력 롤러축 (14) 은 화살표 (I) 와 같이 지지축 (15) 을 중심으로 하여 요동이 자유로운 구조로 되어 있다. 또한, 각각의 반력 롤러축 (14) 의 양단부에 설치된 2 륜의 반력 롤러 (10) 는 지지축 (15) 에서 등거리로 배열설치되어 있다.

게다가, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 반력 롤러 (10) 는 모두 자동조심형 베어링 (16) 을 통해 반력 롤러축 (14) 의 양단부에 자유롭게 회전할 수 있도록 설치되어 있어, 이로 인해 각각의 반력 롤러 (10) 의 기울기의 조정이 가능한 구조로 되어 있다.

따라서, 본 실시형태에 관한 차륜하중 피로시험기에 의하면, 전술한 바와 같이 (종래 기술란 및 도 4, 도 5 를 참조), 유압에 의해 부하 실린더 (9) 를 왕복운동시킴으로써 그 부하력을 차륜 (5) 을 통해 시험체 (6) 로 전달하여 시험체 (6) 에 차륜하중으로 동적 부하를 가하면, 이 때의 부하력의 반력에 의해 반력 롤러 (10) 가 반력 롤러 구름면 (11a) 으로 밀린다. 도 2 에는 이 때의 상태를 나타내고 있다.

그리고, 이 때에 반력 롤러축 (14) 의 양단부의 반력 롤러 (10) 에 반력하중의 불균형이 생긴 경우에는, 반력 롤러축 (14) 이 지지축 (15) 을 중심으로 자유롭게 요동할 수 있기 때문에, 지지축 (15) 주위의 모멘트가 균형을 이루도록 반력 롤러축 (14) 이 요동 (경사) 한다. 그 결과, 반력 롤러축 (14) 의 양단부의 반력 롤러 (10) 는 모두 반력 롤러 구름면 (11a) 으로 밀려서 반력하중이 분담된다. 또한, 반력 롤러축 (14) 의 양단부의 반력 롤러 (10) 는 지지축 (15) 에서 등거리로 설치되어 있기 때문에, 결과적으로 이들 반력 롤러 (10) 의 하중이 같아지고, 이들 반력 롤러 (10) 의 분담하중이 평균화되게 된다.

또한, 이 때의 반력 롤러축 (14) 의 경사에 의해 반력 롤러 (10) 도 기울어지기 때문에, 이대로는 반력 롤러 (19) 가 반력 롤러 구름면 (11a) 에 편접촉되지만, 반력 롤러 (10) 는 자동조심형 베어링 (16) 을 통해 반력 롤러축 (14) 에 설치되어 있으므로, 이 자동조심형 베어링 (16) 의 작용에 의해 반력 롤러축 (14) 의 기울기에 수반하는 반력 롤러 (10) 의 기울기가 조정되어, 반력 롤러 (10) 의 외주면이 확실하게 반력 롤러 구름면 (11a) 으로 밀린다. 이렇게 해서, 반력 롤러축 (14) 의 기울기에 의한 반력 롤러 (10) 의 반력 롤러 구름면 (11a) 으로의 편접촉 현상이 방지된다.

이상에서, 본 실시형태에 의하면, 반력 롤러 (10) 및 반력 라이너 (11) 의 장수명화를 도모할 수 있어, 이들의 교환빈도를 저감할 수 있다.

이상에서, 발명의 실시형태와 함께 구체적으로 설명한 바와 같이, 본 발명의 차륜하중 피로시험기는, 이동체에 설치된 차륜을 통한 차륜하중으로 시험체에 동적 부하를 가함으로써 상기 시험체의 피로시험을 행하는 차륜하중 피로시험기로서, 상기 시험체에 가해지는 부하력의 반력을, 상기 이동체에 설치된 반력 롤러를 통해 이 반력 롤러의 구름면을 갖는 지지부재로 전달하도록 구성된 반력 지지기구를 구비한 차륜하중 피로시험기에 있어서,

상기 이동체의 이동방향을 따른 축방향을 갖는 지지축을 중심으로 자유롭게 요동할 수 있도록 반력 롤러축을 상기 이동체에 설치하고, 또한 상기 반력 롤러축의 양단부에, 상기 반력 롤러를 상기 지지축으로부터 등거리로 설치하는 동시에 자동조심형 베어링을 통해 설치하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 이 차륜하중 피로시험기에 의하면, 차륜을 통한 차륜하중으로 시험체에 동적 부하를 가하면, 이 때의 부하력의 반력에 의해 반력 롤러가 반력 롤러 구름면으로 밀린다. 그리고, 이 때에 반력 롤러축의 양단부의 반력 롤러에 반력하중의 불균형이 발생하도록 한 경우에는, 반력 롤러축이 지지축을 중심으로 자유롭게 요동할 수 있도록 되어 있기 때문에, 지지축 주위의 모멘트가 균형이 잡히도록 반력 롤러축이 요동 (경사) 한다. 그 결과, 반력 롤러축의 양단부의 반력 롤러는, 모두 반력 롤러 구름면으로 밀려져, 반력하중이 분담된다. 또한 반력 롤러축의 양단부의 반력 롤러는 지지축에서 등거리에 설치되어 있기 때문에, 결과적으로 이들 반력 롤러의 하중이 같아져, 이들 반력 롤러의 하중분담이 평균화되게 된다.

또한, 이 때의 반력 롤러축의 기울기에 의해 반력 롤러도 기울어지기 때문에, 이대로는 반력 롤러가 반력 롤러 구름면에 편접촉되지만, 반력 롤러는 자동조심형 베어링을 사이에 두고 반력 롤러축에 설치되어 있기 때문에, 이 자동조심형 베어링의 작용에 의해, 반력 롤러축의 기울기에 수반하는 반력 롤러의 기울기가 조정되어 반력 롤러의 외주면 전체가 반력 롤러 구름면에 접한다. 이렇게 해서, 반력 롤러축의 기울기에 의한 반력 롤러의 반력 롤러 구름면으로의 편접촉 현상이 방지된다.

이상에서, 본 발명에 의하면, 반력 롤러 및 반력 롤러 구름면 (반력 라이너 등) 의 장수명화를 도모할 수 있어, 이들의 교환빈도를 저감할 수 있다.

Claims (1)

1. 이동체에 설치된 차륜 (5) 을 통한 차륜하중으로 시험체 (6) 에 동적 부하를 가함으로써 상기 시험체 (6) 의 피로시험을 실시하는 차륜하중 피로시험기로서, 상기 시험체 (6) 에 가해지는 부하력의 반력을, 상기 이동체에 설치된 반력 롤러 (10) 를 통해, 이 반력 롤러에 대한 구름면 (11a) 을 갖춘 지지부재로 전달하도록 구성된 반력 지지기구를 구비한 차륜하중 피로시험기에 있어서,

   상기 이동체의 이동방향을 따르는 축방향을 갖는 지지축 (15) 을 중심으로 자유롭게 요동할 수 있도록, 반력 롤러축 (14) 을 상기 이동체에 설치하고, 또한

   상기 반력 롤러축 (14) 의 양 단부에, 상기 반력 롤러 (10) 를 상기 지지축 (15) 으로부터 등거리로 설치하는 동시에 자동조심형 베어링 (16) 을 통해 설치하는 것을 특징으로 하는 차륜하중 피로시험기.