KR101125085B1 - 피스톤링의 굽힘강도 시험기 - Google Patents

피스톤링의 굽힘강도 시험기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절단부 틈새를 가지고 원형 형태 로 이루어진 피스톤링의 굽힘강도를 측정하기 위한 전용 시험기로써, 시험편을 피스톤링으로 하는 경우에만 사용할 수 있도록 특화되고, 측정방법을 표준화할 수 있어 종래의 시험기보다 정확하고 편리하며 신뢰성 높게 피스톤링의 절단부 틈새를 벌리는데 소요되는 하중과 피스톤링의 양끝단이 벌어지는 거리를 측정할 수 있으며, 굽힘시험시 인성재료로 형성된 피스톤링의 비틀림현상을 방지할 수 있다.

Description

피스톤링의 굽힘강도 시험기{Bending Strength Tester of Piston Ring}
본 발명은 굽힘강도 시험기에 관한 것이며, 더욱 상세히는 피스톤링의 절단부 틈새를 확장시키는 방법으로 굽힘 모멘트를 작용시켜, 재료의 강도를 측정하는 피스톤링의 굽힘강도 시험기에 관한 것이다.
일반적으로 피스톤링은 내연기관의 주요 구성부품이고, 직사각형 형태의 단면을 가지고 있으며, 실린더 내경 크기의 지름을 갖는 원형 형태의 금속재료 부품이다.
또한 피스톤링은 대부분 2개의 압축링과 1개의 오일링이 세트로 구성되어 피스톤의 홈에 삽입되며, 엔진 구동시 실린더 라이너와 직접 마찰되며 상하 방향으로 고속 왕복운동을 한다.
이때 피스톤링은 연소실 폭발 가스의 누설을 방지하는 기밀기능, 실린더 라이너 표면에 최소한의 유막을 형성시키는 오일도포기능, 연소열에 의해 가열된 피스톤의 열에너지를 실린더 라이너에 전달 냉각시키는 열전달 기능 등이 있다.
이와 같은 조건에서 사용되는 피스톤링은 내마모성, 내식성, 내열성 및 강도특성 등 다양한 재료적 특성이 평가되고 구분되어야 한다.
따라서 본 발명은 피스톤링의 재료특성을 평가하는데 있어 굽힘 모멘트를 받았을 때, 링 재료의 변형특성 또는 파단강도 특성 등을 비교할 수 있는 굽힘강도 특성을 시험하기 위한 시험기에 대한 것이며, 다양한 피스톤링 재료특성에 맞게 측정이 쉽고, 인성이 강한 재료도 측정할 수 있는 시험기를 제작하기 위한 것이다.
하지만 피스톤링을 형성하는 재료의 굽힘강도 측정기준은 국제적으로 표준화되어 있지 않고 제조업체의 고유기준으로 측정평가하며, 피스톤링의 굽힘강도 시험기 또한 각 제조회사의 자체 기술로 제작 사용하여 표준화되어있지 않다.
피스톤링은 제품의 형상과 크기가 금속재료 굽힘 시험편 규격으로 제작이 어려우므로 기존의 금속재료 굽힘 시험 방법은 적용할 수 없다.
기존의 피스톤링 제조업체의 굽힘강도 시험은 각 업체의 기준시험법을 이용하여 강도를 측정하였다.
예를 들어 일본의 A사에서는 도 1에서 도시된 바와 같이 피스톤링을 간단한 지그를 이용한 만능재료시험기로 인장시험을 하여 굽힘강도를 측정하였다.
또한 시험편으로 취성재료인 피스톤링은 굽힘강도 측정이 용이하지만, 고인성재료로 된 피스톤링인 경우 굽힘강도 측정시 피스톤링의 인성저항으로 소재의 비틀림현상이 발생하여 측정값의 산포가 커진다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 절단된 틈새를 가지고 원형 형태로 이루어진 피스톤링에 대한 굽힘강도를 측정하기 위하여, 피스톤링의 절단부 틈새를 확장시켜 파단시까지의 하중을 증가시켜 강도를 측정하는 피스톤링의 굽힘강도 시험기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 표준화된 시험기로 쉽고, 정확하게 굽힘강도 측정에 사용할 수 있는 피스톤링의 굽힘강도 시험기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 굽힘시험시 피스톤링의 비틀림을 방지하는 피스톤링의 굽힘강도 시험기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 피스톤링의 굽힘강도 시험기는, 함체 형상인 시험대와; 함체 형상으로 상기 시험대 위에 설치되는 베드부; 상기 베드부의 바닥면에 가로 방향으로 배치되어 피스톤링을 받쳐주는 복수개의 링 받침대; 상기 베드부의 상면에 가로 방향으로 배치되는 한 쌍의 가이드바; 상기 한 쌍의 가이드바를 따라 양단이 가이드바 사이에 거치되어 상기 베드부의 내부에서 일방향으로 이송되는 슬라이드바; 상기 슬라이드바의 일측에 고정되어 상기 슬라이드바와 함께 상기 베드부의 내부에서 일방향으로 이송되고 상단이 좌측으로 절곡되는 절곡턱이 있으며 절곡되는 방향에 요홈이 형성된 제1그립과; 상기 제1그립과 맞닿도록 상기 베드부의 내부 일측을 관통하고 상단이 우측으로 절곡되는 절곡턱이 있으며 절곡되는 방향에 요홈이 형성된 제2그립으로 구성된 그립부; 상기 링 받침대에 올려진 피스톤링의 절단면이 상기 제1그립의 요홈과 상기 제2그립의 요홈에 고정된 상태에서 상기 피스톤링이 벌어질 때 비틀림을 방지하기 위해 상기 피스톤링의 상면에 밀착되고, 판체 형상으로 상기 슬라이드바의 중단에 고정되어 상기 슬라이드바와 일체로 움직이고 상기 베드부 내부 바닥부터 피스톤링까지의 높이만큼 이격되어 피스톤링을 덮는 제1휨방지판과 상기 베드부의 내부의 우측면의 중단에 고정되고 판체 형상으로 상기 제1휨방지판과 대향하여 피스톤링을 덮는 제2휨방지판으로 구성되는 휨방지판; 상기 링 받침대에 올려진 피스톤링의 절단면이 상기 제1그립과 상기 제2그립에 고정된 상태에서 상기 제1그립이 일방향으로 이송되어 상기 제2그립으로부터 이격되면서 상기 피스톤링을 벌어지게 할 때, 상기 베드부의 내부의 우측 하부를 관통하는 상기 제2그립과 연결되어 가해지는 하중을 측정하는 센서부; 및 상기 제1그립이 고정된 슬라이드바를 정해진 속도로 상기 베드부의 내부에서 일방향으로 이송되도록 모터에 신호를 보내고, 상기 슬라이드바가 정해진 속도로 상기 제1그립과 일방향으로 이송되어 상기 제2그립으로부터 연결된 상기 센서부에서 측정된 하중(F)을 이용하여 하기의 수학식
Figure 112010030603096-pat00001
을 이용하여 피스톤링의 굽힘강도(σ)를 계산하는 제어부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 피스톤링의 굽힘강도 시험기에 있어서, 상기 시험대는 상기 시험대의 내부에 부착되고 상기 제어부의 신호를 받아 회전력을 발생시키는 모터와; 모터의 회전축에 연결되어 회전하는 제1벨트풀리; 상기 제1벨트풀리의 회전력을 벨트를 통하여 전달받는 제2벨트풀리; 상기 제2벨트풀리에 연결되어 정역회전하는 볼스크류; 상기 볼스크류가 정역회전하면서 상기 볼스크류를 따라 상기 슬라이드바와 고정되어 움직이는 슬라이드바 이송체;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 피스톤링의 굽힘강도 시험기에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1그립이 고정된 슬라이드바가 100 ～ 1000 ㎜/min의 속도로 상기 베드부의 내부에서 일방향으로 이송되도록 모터에 신호를 보내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 피스톤링의 굽힘강도 시험기에 있어서, 상기 휨방지판은 제1휨방지판과 제2휨방지판이 E자형으로 서로 맞물리는 한 쌍으로 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 피스톤링의 굽힘강도 시험기에 있어서, 상기 베드부의 상면을 덮어 피스톤링의 굽힘파단시 피스톤링의 비산을 막는 보호커버를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 피스톤링의 굽힘강도를 측정하기 위한 전용 시험기로써, 시험편을 피스톤링으로 하는 경우에만 사용할 수 있도록 특화되고, 측정방법을 표준화시킬 수 있어 종래의 시험기보다 정확하고 편리하며 신뢰성 높게 피스톤링의 굽힘강도를 측정할 수 있고, 굽힘시험시 인성재료로 형성된 피스톤링의 비틀림현상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 일본 N사에서의 만능 재료 시험기를 이용한 피스톤링의 굽힘강도 측정 시험방법을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 피스톤링 굽힘강도 시험기의 외관의 사시도.
도 3은 도 2의 베드부(200)의 실시예.
도 4는 도 2의 베드부(200′)의 실시예.
도 5는 도 4의 사용상태도.
도 6은 본 발명에 따른 피스톤링 굽힘강도 시험기의 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 피스톤링 굽힘강도 시험기의 정면도.
도 8은 본 발명에 따른 피스톤링 굽힘강도 시험기의 측면도
도 9는 본 발명에 따른 피스톤링 굽힘강도 시험기의 그립부 확대도.
도 10은 피스톤링의 단면에서의 모멘트 축의 방향을 나타낸 도면.
도 11의 (a)는 피스톤링의 단면에서의 굽힘 모멘트가 작용할 때의 평면도.
도 11의 (b)는 도 11의 (a)의 측단면도.
도 12와 13는 본 발명을 사용하여 제어부를 통해 피스톤링의 굽힘에 필요한 하중과 그립 사이의 벌어진 거리가 나타난 그래프.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 종래의 일본 N사에서의 만능 재료 시험기에 의한 피스톤링의 굽힘강도 측정 시험방법을 나타낸 것이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 피스톤링의 굽힘강도 시험기는 시험대(100)와 베드부(200, 200′), 센서부(300), 제어부(400)로 구성된다.
도 2와 도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 시험대(100)는 내부가 비어 있는 함체 형상으로 천정의 윗면에는 베드부(200, 200′)와 센서부(300)가 부착되어 있고 외부에는 전원스위치와 Emergency-Stop 스위치 및 시험기와 제어부(400)를 연결할 수 있는 커넥터가 있으며, 내부는 모터(110)와 제1벨트풀리(120), 제2벨트풀리(130), 볼스크류 및 슬라이드바 이송체(150)를 더 포함하여 구성된다.
상기 모터(110)는 상기 시험대(100)의 내부에 부착되고 상기 제어부(400)의 신호를 받아 회전력을 발생시킨다.
상기 제1벨트풀리(120)는 상기 모터(110)의 회전축에 연결되어 회전한다.
상기 제2벨트풀리(130)는 상기 제1벨트풀리의 회전력을 벨트를 통하여 전달받는다.
상기 볼스크류는 상기 제2벨트풀리(130)에 연결되어 정역회전한다.
상기 볼스크류를 중앙에 두고 양 옆으로 평행하게 한 쌍의 가이드 샤프트(160)가 위치한다.
상기 슬라이드바 이송체(150)는 상기 볼스크류가 정역회전하면서 상기 볼스크류를 따라 상기 슬라이드바(230)와 고정되어 움직인다.
상기 한 쌍의 가이드 샤프트(160)는 상기 슬라이드바 이송체(150)의 직선운동이 흔들리지 않도록 지지역할을 한다.
상기 베드부(200, 200′)는 내부가 비어 있는 함체 형상으로 상기 시험대(100)의 천정의 윗면에 설치되고 내부의 바닥에 피스톤링을 거치시킬 수 있다
상기 베드부(200, 200′)는 링 받침대(210), 가이드바(220), 슬라이드바(230), 그립부(240), 휨방지판(250, 250′)으로 구성되어있고 보호커버(260)가 상기 베드부(200, 200′)의 천정을 덮을 수 있도록 형성된 것이 바람직하다.
상기 링 받침대(210)는 상기 베드부(200, 200′)의 내부의 바닥 윗면에 가로로 고정되어 상기 베드부(200, 200′)의 윗면에 철(凸)을 형성하고 복수개의 선형체로 구성되며, 피스톤링의 굽힘시험 중 피스톤링과 베드부(200, 200′)의 내부 바닥의 마찰을 줄여 좀 더 정확한 데이터를 얻기 위한 것이다.
상기 가이드바(220)는 한 쌍으로 상기 베드부(200, 200′)의 상면에 가로 방향으로 배치된다.
상기 가이드바(220)는 상기 슬라이드바(500)가 가로로 슬라이드 되며 움직일 수 있도록 요홈이 가로 슬라이드 방향으로 형성되어있다.
상기 슬라이드바(230)는 상기 한 쌍의 가이드바(220)를 따라 양단이 가이드바(220) 사이에 거치되어 상기 베드부(200, 200′)의 내부에서 일방향으로 이송된다.
상기 슬라이드바(230)는 상기 그립부(240)가 벌어지도록 하단이 상기 제1그립(241)의 하단부와 고정되어 상기 제1그립(241)과 일체로 움직인다.
그리고 상기 슬라이드바(230)는 가이드바(220)의 요홈을 따라 슬라이딩한다.
예컨대, 상기 모터는 전기 모터가 바람직하고, 유압식의 모터로도 설치 가능하며 어느 하나로 한정하지 않는다.
상기 슬라이드바(230)의 움직이는 속도, 즉 상기 그립부(240)의 제1그립(241)과 제2그립(242)의 벌어지는 속도는 100 ~ 1000 ㎜/min인 것이 바람직하다.
상기 그립부(240)는 제1그립(241)과 제2그립(242)으로 구성되며 상기 베드부(200, 200′)의 전단에 위치한다.
도 9를 참조하면, 상기 제1그립(241)은 상기 슬라이드바(230)의 일측에 고정되어 상기 슬라이드바(230)와 함께 상기 베드부(200, 200′)의 내부에서 일방향으로 이송되고 상단이 좌측으로 절곡되는 절곡턱(243)이 있으며 절곡되는 방향에 피스톤링의 일단이 거치되도록 요홈(244)이 형성되어 있다.
상기 제2그립(242)은 상기 제1그립(241)과 맞닿도록 상기 베드부(200, 200′)의 내부 일측(예컨대, 바람직하게는 상기 베드부의 내부의 우측 하부)을 관통하여 베드부(200, 200′)와 붙어있는 센서부(300)와 고정되고 상단이 우측으로 절곡되는 절곡턱(243)이 있으며 절곡되는 방향에 피스톤링의 타단이 거치되도록 절곡되는 방향에 요홈이(244)이 형성된다.
상기 휨방지판(250)은 피스톤링의 절단면이 상기 제1그립(241)과 상기 제2그립(242)의 요홈(244)에 고정된 상태에서 상기 피스톤링이 벌어질 때 비틀림을 방지하기 위해 상기 피스톤링의 상면에 밀착된다.
상기 휨방지판(250)은 판체 형상으로 되어있고 제1휨방지판(251)과 제2휨방지판(252)으로 구성된다.
상기 제1휨방지판(251)은 상기 슬라이드바(230)의 중단에 고정되어 상기 슬라이드바(230)와 일체로 움직이고 상기 베드부(200) 내부 바닥부터 피스톤링까지의 높이만큼 이격되어 피스톤링을 덮는다.
상기 제2휨방지판(252)은 상기 베드부(200)의 내부의 우측면의 중단에 고정되고 상기 제1휨방지판(251)과 대향하여 피스톤링을 덮는다
한편, 상기 휨방지판(250) 대신 E자형으로 된 휨방지판(250′)을 사용할 수도 있다.
상기 휨방지판(250′)은 제1휨방지판(251′)과 제2휨방지판(252′)이 E자 모양으로 서로 맞물린다.
상기 제1휨방지판(251′)은 상기 슬라이드바(230)의 중단에 고정되어 상기 슬라이드바(230)와 일체로 움직이고 상기 베드부(200′)의 내부의 바닥부터 피스톤링까지의 높이만큼 이격되어 피스톤링을 덮는다.
상기 제2휨방지판(252′)은 상기 베드부(200′)의 내부의 우측면의 중단에 고정되고 상기 제1휨방지판(252′)와 대향하여 피스톤링을 덮는다.
상기 제1휨방지판(251′)과 상기 제2휨방지판(252′)으로 구성된 휨방지판(250′)은 상기 제1그립(241)과 제2그립(242)이 벌어지며 상기 제1휨방지판(251)과 제2휨방지판(252)이 피스톤링 전체를 덮지 못하는 것을 보완한다.
상기 센서부(300)는 센서(301)가 센서고정대(302)와 붙어있고, 센서부(300)와 상기 베드부(200)의 제2그립의 하단의 우측을 연결하는 센서연결플레이트(304)와 센서(301)를 연결하는 센서연결부(303)로 구성된다.
상기 센서부(300)는 상기 링 받침대(210)에 올려진 피스톤링의 절단면이 상기 제1그립(241)와 상기 제2그립(242)에 고정된 상태에서 상기 제1그립(241)이 일방향으로 이송되어 상기 제2그립(242)로부터 이격되면서 상기 피스톤링을 벌어지게 할 때, 상기 베드부(200, 200′)의 내부의 우측 하부를 관통하는 상기 제2그립(242)에 가해지는 하중을 측정한다.
상기 센서부(300)에는 예컨대, 로드셀 등이 사용될 수 있고 그 외 다양한 방법으로 상기센서부(300)를 구성할 수 있으며, 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다.
상기 제어부(400)는 상기 제1그립(241)이 고정된 슬라이드바(230)를 정해진 속도로 상기 베드부(200, 200′)의 내부에서 일방향으로 이송되도록 모터(110)에 신호를 보내고, 상기 슬라이드바(230)가 정해진 속도와 상기 슬라이드바(230)의 이송 시간을 이용하여 상기 제1그립(241)이 일방향으로 이송되어 상기 제2그립으로부터 이격된 거리를 산출하고, 산출된 거리와 상기 센서부(300)에서 측정된 하중을 이용하여 하기의 수학식 1
Figure 112010030603096-pat00002
을 이용하여 피스톤링의 굽힘강도(σ)를 계산한다.
상기 수학식 1에서 σ는 굽힘강도를 나타내고 단위는 MPa이다.
상기 수학식 1에서 F는 시험기에서 측정된 하중을 나타내고 단위는 N이다.
상기 수학식 1에서 d는 피스톤링의 외경을 나타내고 단위는 ㎜이다.
상기 수학식 1에서 a는 피스톤링의 두께를 나타내고 단위는 ㎜이다.
상기 수학식 1에서 h는 피스톤링의 단면의 높이를 나타내고 단위는 ㎜이다.
상기 수학식 1은 피스톤링의 종단면이 사각형인 경우에 적용함이 바람직하다.
상기 제어부(400)에서 슬라이드바(230)의 이동 속도와 상기 그립부(240)의 벌어지는 거리의 한계, 상기 그립부(240)를 벌리는 하중의 한계 및 피스톤링의 조건(예컨대, 피스톤링의 외경, 피스톤링의 두께, 피스톤링의 높이 등)을 설정한다.
또한 상기 제어부(400)는 센서부(300)로부터의 일정한 시간(바람직하게는 10㎐) 간격으로 데이터를 취득하고 이 데이터를 실시간으로 그래프 상에 나타낸다.
아울러, 피스톤링의 파단이 발생하여 상기 센서부(300)가 하중이 0 N(Newton)으로 되는 급격한 변화를 감지하면, 상기 제어부(400)는 피스톤링이 파단되는 시점(바람직하게는 피스톤링의 파단 시점으로부터 1.5초 후)에서 자동으로 시험을 멈추게 한다.
도 10 내지 도 11을 참조하면 곡선으로 된 피스톤링을 휘어져 있는 반대방향으로 구부릴 경우, 즉 모멘트(M)가 바깥쪽으로 작용할 때 반지름이 ri인 안쪽면(dc)은 인장응력이 작용하고 반지름이 r0인 바깥쪽면(ab)은 압축응력이 작용한다. 따라서 반지름이 ri인 안쪽면(dc)과 반지름이 r0인 바깥쪽면(ab) 사이에 인장응력과 압축응력이 같아 변형률이 0인 면이 있고, 이를 중립면이라고 하며 도 11에서 반지름 R인 면으로 나타내었다.
이 중립면에서는 피스톤링이 하중을 받을 때 늘어나거나 줄어들지 아니하고 본래의 길이를 유지하면서 구부러지기만 한다.
모멘트(M)가 바깥쪽으로 작용하면 피스톤링의 중심은 O에서 O′로 변하게 되며 dθ만큼의 변화가 일어난다.
본 발명에서 피스톤링의 굽힘응력은 임의의 gh에서의 굽힘응력이다.
본 발명에 따른 피스톤링의 굽힘강도 시험기는 상기의 수학식 1에 따라 굽힘강도를 구한다.
도 12와 도 13의 그래프를 살펴보면 도 12은 우상향으로 끊김없이 이어졌지만 도 13에서는 우상향으로 이어지다 꺾어져 그려진다.
도 12는 상기 센서부(300)가 측정한 하중과 상기 그립부(240)의 제1그립(241)과 제2그립(242)이 벌어진 거리를 나타낸 우상향의 그래프로서, 가장 높게 나온 하중을 상기 수학시 1에 대입하여 피스톤링의 굽힘강도(σ)를 구한다.
도 13은 피스톤링의 비틀림현상이 일어난 경우이다.
상기 비틀림현상은 제1그립(241)과 제2그립(242)이 벌어진 거리가 약 54㎜일 때 발생한 것이다.
도 12와 도 13의 좌표를 나타낸 축 중 Displacement(㎜)는 제1그립(241)과 제2그립(242)이 벌어진 거리이고 Bending Force(N)는 상기 수학식 1의 F(Breaking load) 즉, 피스톤링이 벌어지며 걸리는 하중을 나타낸다.
상기 수학식 1에서는 제1그립(241)과 제2그립(242)이 벌어진 거리가 필요없지만 그래프 상에서 시험이 제대로 시행되었는지 알기 위해 제어부(400)에서 거리를 계산한다.
제1그립(241)과 제2그립(242)이 벌어지는 속도는 항상 일정하고 제어부(400)가 시간의 체크가 가능하므로 벌어진 거리는 시간과 속도를 곱하여 계산이 가능하다.
상기 보호커버(260)는 상기 베드부(200, 200′)의 후면 상단에 체결되어 상기 베드부(200, 200′)를 덮어 피스톤링의 굽힘파단시 피스톤링의 비산을 막는다.
체결수단으로는 예컨대, 힌지 등이 있으며 어느 하나로 한정하지 않는다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 피스톤링의 굽힘강도 시험기는 다음과 같이 사용된다.
먼저 본 발명의 시험기의 수평을 맞춘 후, 시험기와 제어부(400)를 연결한다.
시험기의 전원을 켜고 그 상태로 10분 이상 예열을 한다.
이는 제1그립(241)과 제2그립(242)이 일정한 속도로 벌어지도록 하는 설정과 디지털 센서(300) 및 계량기들의 안정성을 유지하는데 중요하다.
예열이 끝나면 시험기의 전원을 켠 상태로 제어부(400)에서 굽힘강도 시험 프로그램을 실행시킨다.
실행된 상기 굽힘강도 시험 프로그램에서 제1그립(241)과 제2그립(242)의 거리를 0으로 세팅한다.
보호커버(260)를 열어 상기 베드부(200, 200′)의 내부 바닥에 피스톤링을 올려놓고 피스톤링의 절단부 양끝단을 그립부(240)의 제1그립(241)의 요홈(244)과 제2그립(242)의 요홈(244)에 걸치도록 끼운다.
상기 그립부(240)에 피스톤링을 장착시 피스톤링의 크기에 따라 제1그립(241)과 제2그립(242)의 간격을 조절하여야 한다.
동일한 피스톤링을 테스트할 때는 제1그립(241)과 제2그립(242)의 실험시작 전 간격이 항상 같도록 실험하여야 동일한 결과를 얻을 수 있다.
상기 베드부(200, 200′)의 내부 바닥에 돌출된 링 받침대(210)으로 인해 피스톤링은(S) 상기 베드부(200, 200′)와 접촉하지 않고 링 받침대(210)의 돌출높이만큼 떨어져 있게 된다.
슬라이딩 바(230)의 중단과 베드부(200, 200′)의 내부 우측면의 중단에 피스톤링이 비틀림이 일어나지 않도록 휨방지판(250, 250′)을 장착하여 피스톤링을 덮는다.
그 후 제어부(400)의 프로그램에서 실험 조건(예컨대, 피스톤링의 외경, 피스톤링의 두께, 피스톤링의 높이 등)을 입력하고 데이터 저장 경로를 설정한 후 실험을 시작한다.
상기 제1그립(241)의 하단과 고정된 슬라이드바(230)가 가이드바(220)의 요홈을 따라 좌측으로 슬라이딩하며 피스톤링의 양끝단을 잡아당기기 시작한다.
피스톤링이 일정한 속도로 벌어지다가 파단되면 1.5초 후에 자동으로 실험을 종료한다.
피스톤링이 좌우로 벌어지는 하중, 즉 그립부(240)가 피스톤링을 벌리려는 하중과 그립부(240)가 벌어진 거리가 센서부(300)에 측정되고 이 측정값이 데이터화되어 제어부(400)로 전송된다.
상기 제어부(400)는 상기 데이터를 토대로 피스톤링의 굽힘강도를 계산한다.
상기와 같이 반복하여 시험을 실시한다.
피스톤링의 굽힘강도 측정 시험시에 피스톤링이 파단되며 파편에 맞을 수 있기 때문에 항상 보호커버(260)를 닫은 상태에서 시험을 실시하여야 한다.
시험이 종료되었을 때는 시험기에 남아 있는 이물질 등을 깨끗이 청소하여 다음 시험 시에 끼치는 영향을 최소화하여야 한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 피스톤링의 굽힘강도 시험기를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100 : 시험대 110 : 모터
120 : 제1벨트풀리 130 : 제2벨트풀리
150 : 슬라이드바 이송체 160 : 가이드샤프트
200, 200′ : 베드부 210 : 링 받침대
220 : 가이드바 230 : 슬라이드바
240, 240′ : 그립부 241 : 제1그립
242 : 제2그립 243 : 절곡턱
244 : 요홈 250 : 휨방지판
250′ : E자형 휨방지판 251, 251′ : 제1휨방지판
252, 252′ : 제2휨방지판 260 : 보호커버
300 : 센서부 301 : 센서
302 : 센서고정대 303 : 센서연결부
304 : 센서연결플레이트 400 : 제어부
S : 시험편(피스톤링)

Claims (5)

  1. 함체 형상인 시험대(100)와;
    함체 형상으로 상기 시험대 위에 설치되는 베드부(200, 200′);
    상기 베드부(200, 200′)의 바닥면에 가로 방향으로 배치되어 피스톤링을 받쳐주는 복수개의 링 받침대(210);
    상기 베드부(200, 200′)의 상면에 가로 방향으로 배치되는 한 쌍의 가이드바(220);
    상기 한 쌍의 가이드바(220)를 따라 양단이 가이드바(220) 사이에 거치되어 상기 베드부(200, 200′)의 내부에서 일방향으로 이송되는 슬라이드바(230);
    상기 슬라이드바(230)의 일측에 고정되어 상기 슬라이드바(230)와 함께 상기 베드부(200, 200′)의 내부에서 일방향으로 이송되고 상단이 좌측으로 절곡되는 절곡턱(243)이 있으며 절곡되는 방향에 요홈(244)이 형성된 제1그립(241)과 상기 제1그립(241)과 맞닿도록 상기 베드부(200, 200′)의 내부 일측을 관통하고 상단이 우측으로 절곡되는 절곡턱(243)이 있으며 절곡되는 방향에 요홈이(244)이 형성된 제2그립(242)으로 구성된 그립부(240);
    상기 링 받침대(210)에 올려진 피스톤링의 절단면이 상기 제1그립(241)의 요홈과 상기 제2그립(242)의 요홈에 고정된 상태에서 상기 피스톤링이 벌어질 때 비틀림을 방지하기 위해 상기 피스톤링의 상면에 밀착되고, 판체 형상으로 상기 슬라이드바(230)의 중단에 고정되어 상기 슬라이드바(230)와 일체로 움직이고 상기 베드부(200, 200′) 내부 바닥부터 피스톤링까지의 높이만큼 이격되어 피스톤링을 덮는 제1휨방지판(251)과 상기 베드부(200, 200′)의 내부의 우측면의 중단에 고정되고 판체 형상으로 상기 제1휨방지판(251)과 대향하여 피스톤링을 덮는 제2휨방지판(252)으로 구성되는 휨방지판(250);
    상기 링 받침대(210)에 올려진 피스톤링의 절단면이 상기 제1그립(241)와 상기 제2그립(242)에 고정된 상태에서 상기 제1그립(241)이 일방향으로 이송되어 상기 제2그립(242)로부터 이격되면서 상기 피스톤링을 벌어지게 할 때, 상기 베드부(200, 200′)의 내부의 우측 하부를 관통하는 상기 제2그립(242)과 연결되어 가해지는 하중을 측정하는 센서부(300); 및
    상기 제1그립(241)이 고정된 슬라이드바(230)를 정해진 속도로 상기 베드부(200, 200′)의 내부에서 일방향으로 이송되도록 모터(110)에 신호를 보내고, 상기 슬라이드바(230)가 정해진 속도로 상기 제1그립(241)과 일방향으로 이송되어 상기 제2그립으로부터 연결된 상기 센서부(300)에서 측정된 하중(F)을 이용하여 하기의 수학식
    Figure 112012005470249-pat00003

    을 이용하여 피스톤링의 굽힘강도(σ)를 계산하는 제어부(400);
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 피스톤링의 굽힘강도 시험기.
  2. 함체 형상인 시험대(100)와;
    함체 형상으로 상기 시험대 위에 설치되는 베드부(200, 200′);
    상기 베드부(200, 200′)의 바닥면에 가로 방향으로 배치되어 피스톤링을 받쳐주는 복수개의 링 받침대(210);
    상기 베드부(200, 200′)의 상면에 가로 방향으로 배치되는 한 쌍의 가이드바(220);
    상기 한 쌍의 가이드바(220)를 따라 양단이 가이드바(220) 사이에 거치되어 상기 베드부(200, 200′)의 내부에서 일방향으로 이송되는 슬라이드바(230);
    상기 슬라이드바(230)의 일측에 고정되어 상기 슬라이드바(230)와 함께 상기 베드부(200, 200′)의 내부에서 일방향으로 이송되고 상단이 좌측으로 절곡되는 절곡턱(243)이 있으며 절곡되는 방향에 요홈(244)이 형성된 제1그립(241)과 상기 제1그립(241)과 맞닿도록 상기 베드부(200, 200′)의 내부 일측을 관통하고 상단이 우측으로 절곡되는 절곡턱(243)이 있으며 절곡되는 방향에 요홈이(244)이 형성된 제2그립(242)으로 구성된 그립부(240);
    상기 링 받침대(210)에 올려진 피스톤링의 절단면이 상기 제1그립(241)의 요홈과 상기 제2그립(242)의 요홈에 고정된 상태에서 상기 피스톤링이 벌어질 때 비틀림을 방지하기 위해 상기 피스톤링의 상면에 밀착되고, E자 판체 형상으로 상기 슬라이드바(230)의 중단에 고정되어 상기 슬라이드바(230)와 일체로 움직이고 상기 베드부(200, 200′) 내부 바닥부터 피스톤링까지의 높이만큼 이격되어 피스톤링을 덮는 제1휨방지판(251′)과 상기 베드부(200, 200′)의 내부의 우측면의 중단에 고정되고 E자 판체 형상으로 상기 제1휨방지판(251′)과 대향하여 피스톤링을 덮는 제2휨방지판(252′)으로 구성되는 E자형 휨방지판(250′);
    상기 링 받침대(210)에 올려진 피스톤링의 절단면이 상기 제1그립(241)와 상기 제2그립(242)에 고정된 상태에서 상기 제1그립(241)이 일방향으로 이송되어 상기 제2그립(242)로부터 이격되면서 상기 피스톤링을 벌어지게 할 때, 상기 베드부(200, 200′)의 내부의 우측 하부를 관통하는 상기 제2그립(242)과 연결되어 가해지는 하중을 측정하는 센서부(300); 및
    상기 제1그립(241)이 고정된 슬라이드바(230)를 정해진 속도로 상기 베드부(200, 200′)의 내부에서 일방향으로 이송되도록 모터(110)에 신호를 보내고, 상기 슬라이드바(230)가 정해진 속도로 상기 제1그립(241)과 일방향으로 이송되어 상기 제2그립으로부터 연결된 상기 센서부(300)에서 측정된 하중(F)을 이용하여 하기의 수학식
    Figure 112012005470249-pat00017

    을 이용하여 피스톤링의 굽힘강도(σ)를 계산하는 제어부(400);
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 피스톤링의 굽힘강도 시험기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시험대(100)는
    상기 시험대(100)의 내부에 부착되고 상기 제어부(400)의 신호를 받아 회전력을 발생시키는 모터(110)와;
    모터(110)의 회전축에 연결되어 회전하는 제1벨트풀리(120);
    상기 제1벨트풀리(120)의 회전력을 벨트를 통하여 전달받는 제2벨트풀리(130);
    상기 제2벨트풀리(130)에 연결되어 정역회전하는 볼스크류;
    상기 볼스크류가 정역회전하면서 상기 볼스크류를 따라 상기 슬라이드바(230)와 고정되어 움직이는 슬라이드바 이송체(150);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피스톤링의 굽힘강도 시험기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어부(400)는 상기 제1그립(241)이 고정된 슬라이드바(230)가 100 ～ 1000 ㎜/min의 속도로 상기 베드부(200, 200′)의 내부에서 일방향으로 이송되도록 모터(110)에 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 피스톤링의 굽힘강도 시험기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 베드부(200, 200′)의 상면을 덮어 피스톤링의 굽힘파단시 피스톤링의 비산을 막는 보호커버(260)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피스톤링의 굽힘강도 시험기.
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