KR102365691B1 - 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조 및 이를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법 - Google Patents

축상고무스프링 특성시험용 지그 구조 및 이를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조 및 이를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법에 관한 것으로, 철도차량에 설치되는 축상고무스프링의 전후, 좌우 방향 스프링 상수를 시험하여 축상고무스프링의 품질 관리에 기여할 수 있는 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조 및 이를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법에 관한 것이다.
본 발명은 축상고무스프링을 측방향으로 설치하기 위한 프레임부와, 상기 축상고무스프링의 일측 단부를 지지하며 축상고무스프링에 고정하중을 부가하기 위한 고정하중부와, 상기 고정하중부에 연결 설치되어 상기 축상고무스프링에 변동하중을 부가하고 스프링 상수를 측정하기 위한 변동하중부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

축상고무스프링 특성시험용 지그 구조 및 이를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법 {Jig for experiment of characteristic of axial rubber spring and experiment method of characteristic axial rubber spring using thereof}
본 발명은 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조 및 이를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법에 관한 것으로, 철도차량에 설치되는 축상고무스프링의 전후, 좌우 방향 스프링 상수를 시험하여 축상고무스프링의 품질 관리에 기여할 수 있는 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조 및 이를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법에 관한 것이다.
철도차량의 대차에는 축상지지장치가 설치되어 선로의 불규칙함에 의해 발생하는 진동을 흡수하고 주행 시 차량이 안전하게 주행하도록 하고 있다.
이러한 축상지지장치는 차륜의 액슬박스와 대차프레임의 사이에 설치되는 코일스프링 또는 고무 스프링 등으로 이루어져, 선로를 통해 전달되는 진동이 코일 스프링 및 고무 스프링에 의해 흡수되며 진동을 감쇠하도록 하는 역할을 하는 것이다.
철도차량용 축상고무스프링은 차체 및 대차 하중을 지지하고 윤축의 움직임을 제한하는 차량 핵심부품으로 전후, 좌우, 상하방향의 스프링상수 특성을 갖는다. 스프링상수에 따라 차량의 안정성, 승차감, 진동특성 등이 달라지므로 차량 설계 시 중요한 설계 파라미터로 작용하며 스프링 제작 시 스프링특성을 확인하기 위한 시험평가 과정이 수반된다.
한편, 철도차량용 축상고무스프링의 전후, 좌우방향 스프링상수를 시험하기 위한 방법 및 시험지그 구조는 매우 다양하게 구현할 수 있다.
그러나 시험지그가 스프링특성을 시험함에 적합한 구조가 아니면 정확한 스프링상수 시험데이터 취득이 어렵다. 따라서 철도차량용 축상고무스프링의 전후, 좌우방향 스프링상수를 효율적으로 시험하기 위한 시험방법 및 시험지그 개발이 필요하다.
한국 등록특허 제10-1731885호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 철도차량에 설치되는 축상고무스프링의 전후, 좌우 방향 스프링 상수를 시험하여 축상고무스프링의 품질 관리에 기여할 수 있는 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조 및 이를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법을 제공하는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은; 축상고무스프링을 측방향으로 설치하기 위한 프레임부와, 상기 축상고무스프링의 일측 단부를 지지하며 축상고무스프링에 고정하중을 부가하기 위한 고정하중부와, 상기 고정하중부에 연결 설치되어 상기 축상고무스프링에 변동하중을 부가하고 스프링 상수를 측정하기 위한 변동하중부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 프레임부는 베이스와, 상기 베이스의 양측부에 수직하게 설치되는 제1 및 제2측판 및 상기 제1 및 제2측판의 상부에 연결 설치되어 지지하기 위한 크로스빔을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정하중부는 상기 제1측판에 설치되는 유압잭에 의해 좌우로 이동하는 이동몸체와, 상기 이동몸체에 구비되어 축상고무스프링에 작용하는 고정하중을 측정하는 로드셀과, 상기 이동몸체에 상하로 이동하도록 설치되어 상기 축상고무스프링의 일측 단부를 지지하기 위한 헤드커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 베이스의 상부에는 상기 이동몸체가 좌우 이동 시 가이드되도록 제1가이드부가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동몸체는 상기 헤드커버가 상하 이동 시 가이드되도록 제2가이드부가 구비된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 변동하중부는 상기 이동몸체에 설치되는 헤드커버에 로드에 의해 연결 설치되어 변동하중을 부가하는 액추에이터가 구비된 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제1측판을 관통하여 상기 이동몸체의 후방에 연결설치되도록 구비되어 상기 이동몸체가 일정 위치에 고정된 상태를 유지할 수 있도록 하는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조를 이용한 축상고무스프링 특성시험방법에 있어서, 상기 프레임부의 제2측판과 상기 이동몸체의 헤드커버 사이에 축상고무스프링을 고정 지지하는 축상고무스프링 설치단계, 상기 유압잭에 의해 이동몸체를 이동시켜 축상고무스프링에 시험하고자 하는 고정하중이 작용하도록 고정하중을 부가하는 고정하중부가단계, 상기 액추에이터에 의해 축상고무스프링이 연결 설치된 헤드커버를 이동시켜 상기 액추에이터에 작용하는 하중 및 변위로부터 축상고무스프링의 스프링 상수를 측정하는 변동하중부가단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정하중부가단계 이후 상기 스토퍼로 이동몸체를 일정 위치에 고정시키는 이동몸체 고정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 철도차량에 설치되는 축상고무스프링의 전후, 좌우 방향 스프링 상수를 시험하여 축상고무스프링의 품질 관리에 기여할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조를 도시한 도면.
도 3은 도 1에 나타낸 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법을 도시한 블럭도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야한다. 또한, 이하에서 설명되는 축상고무스프링에 작용하는 각 하중의 방향은 축상고무스프링이 철도차량에 설치된 상태에서의 방향을 의미하는 것으로, 전후방향은 철도차량의 주행방향을 의미하며 도 1에 나타낸 x,y,z 좌표축에서 y축 방향이고, 좌우방향은 z축 방향이며, 수직방향은 x축 방향이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 도 1에 나타낸 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법을 도시한 블럭도이다.
본 발명은 철도차량에 설치되는 축상고무스프링의 전후, 좌우 방향 스프링 상수를 시험하여 축상고무스프링의 품질 관리에 기여할 수 있는 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조 및 이를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법에 관한 것으로, 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조(50)의 구성은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 축상고무스프링(10)을 고정 지지하기 위한 프레임부(100)와, 상기 축상고무스프링(10)의 일측 단부를 지지하며 고정하중을 부가하기 위한 고정하중부(200)와, 상기 고정하중부(200)에 연결 설치되어 축상고무스프링(10)의 스프링 상수를 측정하기 위한 변동하중을 부가하는 변동하중부(300)를 포함한다.
보다 상세히 설명하면, 상기 프레임부(100)는 축상고무스프링(10)이 고정 지지될 수 있도록 함과 동시에 후술할 고정하중부(200)를 설치하기 위한 구성으로, 베이스(110)와, 상기 베이스(110)의 양측부에 수직하게 설치되는 제1 및 제2측판(120,120') 및 상기 제1 및 제2측판(120,120')의 상부에 연결 설치되어 지지하기 위한 크로스빔(130)을 포함한다.
이때, 상기 제1 및 제2측판(120,120')은 상기 베이스(110)의 양측부에 수직방향으로 볼트 등의 고정수단에 의해 설치되며, 상기 크로스빔(130)에 의해 양측 제1 및 제2측판(120,120')의 상단이 지지되게 된다.
또한, 상기 베이스(110)는 별도의 고정 지지물에 볼트 등의 고정수단에 의해 고정 설치될 수 있다.
그리고, 상기 축상고무스프링(10)은 일측 단부가 상기 프레임부(100)의 제2 측판(120')에 볼트 등의 고정수단에 의해 측방향으로 눕혀진 상태로 고정 설치되게 된다.
한편, 상기 고정하중부(200)는 상기 축상고무스프링(10)을 철도차량에 설치 시 철도차량의 차체 및 화물 등에 의해 축상고무스프링(10)에 수직방향(x축)으로 부가되는 고정하중을 부가하기 위한 구성으로, 상기 프레임부(100)의 제1측판(120)에 설치되는 유압잭(210)에 의해 수직방향(x축)으로 이동가능하게 설치되는 이동몸체(220)가 구비된다.
또한, 상기 베이스(110)의 상부에는 상기 이동몸체(220)가 수직방향(x축)으로 이동 시 가이드되도록 제1가이드부(112)가 구비되어 이동몸체(220)가 보다 안정적으로 이동할 수 있도록 하는 효과가 있다.
그리고, 상기 이동몸체(220)에는 상기 축상고무스프링(10)의 제2측판(120')에 고정된 타측을 고정하기 위한 헤드커버(240)가 연결 설치된다.
여기서, 상기 헤드커버(240)는 후술할 변동하중부(300)에 의해 지그(50)의 상하방향으로 이동 가능하도록 상기 이동몸체(220)에는 제2가이드부(222)가 구비되어 헤드커버(240)가 상하로 안정적으로 이동할 수 있도록 구성된다.
따라서, 일측은 제2측판(120')에 고정 지지되고, 타측은 헤드커버(240)에 의해 고정 지지되도록 축상고무스프링(10)을 측방향으로 눕혀진상태로 설치한 상태에서 상기 유압잭(210)을 작동시켜 이동몸체(220)를 이동시킴으로써 축상고무스프링(10)의 수직방향(x축)으로 고정하중을 부여하게 되는 것이다.
이때, 상기 이동몸체(220)의 유압잭(210)에 연결되는 부분에는 로드셀(230)이 구비되어 상기 유압잭(210)의 작동에 의해 작용하는 고정하중을 측정하여 시험하고자 하는 고정하중이 로드셀(230)에 가해질 때까지 유압잭(210)을 적절하게 작동시키게 된다.
또한, 상기 제1측판(120)을 관통하여 상기 이동몸체(220)의 후방에 연결 설치되는 스토퍼(250)가 구비되는데, 상기 이동몸체(220)가 유압잭(210)에 의해 시험하고자 하는 고정하중이 되는 일정 위치로 이동할 때 축상고무스프링(10)의 탄성에 의해 복귀되는 방향으로 이동하는 것을 방지하기 위해 스토퍼(250)에 의해 이동몸체(220)의 위치를 고정할 수 있게 되는 것이다.
여기서, 상기 스토퍼(250)의 구성은 상기 제1측판(120)을 관통하여 상기 이동몸체(220)의 후방에 연결 설치되는 스크류와 상기 스크류의 단부에 체결되는 너트로 이루어져 너트의 체결위치를 조절함으로써 이동몸체(220)를 일정 위치에 고정할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 변동하중부(300)는 철도차량의 운행에 따라 상기 축상고무스프링(10)에 철도차량의 주행방향인 전후방향(y축) 또는 좌우방향(z축)으로 작용하는 변동하중을 부여하기 위한 구성으로, 상기 헤드커버(240)에 로드(310)에 의해 연결 설치되는 액추에이터(320)가 구비된다.
상기와 같은 구성에 의해, 상기 고정하중부(200)의 이동몸체(220)에 의해 축상고무스프링(10)에 시험하고자하는 고정하중이 부여된 상태에서, 상기 변동하중부(300)의 액추에이터(320)를 작동시키면 로드(310)에 의해 연결된 헤드커버(240)가 제2가이드부(222)를 따라 상하로 이동하게 되어 축상고무스프링(10)에 전후방향(y축)으로 변동하중을 부가하면 액추에이터(320)에 작용하는 하중 및 변위로부터 축상고무스프링(10)의 전후방향(y축) 스프링 상수를 구할 수 있게 되는 것이다.
또한, 시험하고자하는 고정하중을 변경하는 경우에는 상기 고정하중부(200)의 이동몸체(220)의 이동범위를 조절한 상태에서 전술한 바와 같이 상기 변동하중부(300)의 액추에이터(320)를 작동시켜 축상고무스프링(10)의 스프링 상수를 구할 수 있게 된다.
그리고, 축상고무스프링(10)의 좌우방향(z축) 스프링 상수를 구하기 위해서는 상기와 같이 전후방향(y축) 스프링 상수를 측정한 상기 축상고무스프링(10)을 90도 회전시킨 후 다시 이동몸체(220)에 고정한 상태로 위와 같이 시험하게 되면 축상고무스프링(10)의 좌우방향(z축) 스프링 상수를 구할 수 있게 되는 것으로, 철도차량에 설치되는 축상고무스프링(10)의 전후(y축), 좌우(z축) 방향 스프링 상수를 시험하여 축상고무스프링(10)의 품질 관리에 기여할 수 있는 효과가 있는 것이다.
상기와 같은 구성에 의한 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조(50)를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 축상고무스프링(10)의 일측 단부를 상기 프레임부(100)의 제2측판(120')에 고정하고, 타측 단부는 고정하중부(200)의 이동몸체(220)에 설치되는 헤드커버(240)에 고정하는 축상고무스프링 설치단계(S10)를 수행한다.
다음, 상기 고정하중부(200)의 로드셀(230)에 시험하고자하는 고정하중이 측정될 때 까지 상기 유압잭(210)을 작동시켜 이동몸체(220)를 일정 거리 이동시킴으로써 축상고무스프링(10)에 시험하고자하는 고정하중을 부여하는 고정하중부가단계(S20)를 수행한다.
이때, 상기 이동몸체(220)는 프레임부(100)의 베이스(110)에 설치된 제1가이드부(112)를 따라 안정적으로 이동할 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 이동몸체(220)가 축상고무스프링(10)의 반발력에 의해 복귀방향으로 이동하는 것을 방지하기 위해 스토퍼(250)로 이동몸체(220)를 일정 위치에 고정 시키는 이동몸체 고정단계(S22)를 수행한다.
다음, 상기 변동하중부(300)의 액추에이터(320)를 작동시켜 로드(310)에 의해 연결된 헤드커버(240)를 제2가이드부(222)를 따라 이동몸체(220)의 상하로 이동시켜 상기 변동하중부(300)의 액추에이터(320)에 작용하는 하중 및 변위로부터 축상고무스프링(10)에 작용하는 전후방향(y축) 또는 좌우방향(z축) 스프링 상수를 측정하는 변동하중부가단계(S30)를 수행한다.
이때, 축상고무스프링(10)의 전후방향(y축) 또는 좌우방향(z축) 스프링 상수를 측정하기 위해 축상고무스프링(10)을 90도 회전시키며 2회에 걸쳐 각 방향의 스프링 상수를 측정하기 위한 시험을 수행하게 되는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조(50) 및 이를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법에 의하면, 철도차량에 설치되는 축상고무스프링의 전후(y축), 좌우(z축) 방향 스프링 상수를 시험하여 축상고무스프링의 품질 관리에 기여할 수 있는 장점을 갖는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시가 가능한 것이다.
본 발명은 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조 및 이를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법에 관한 것으로, 철도차량에 설치되는 축상고무스프링의 전후, 좌우 방향 스프링 상수를 시험하여 축상고무스프링의 품질 관리에 기여할 수 있는 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조 및 이를 이용한 축상고무스프링 특성시험 방법에 관한 것이다.
10: 축상고무스프링
50: 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조
100: 프레임부 110: 베이스
112: 제1가이드부 120,120': 제1,2측판
130: 크로스빔 200: 고정하중부
210: 유압잭 220: 이동몸체
222: 제2가이드부 230: 로드셀
240: 헤드커버 250: 스토퍼
300: 변동하중부 310: 로드
320: 액추에이터

Claims (9)

  1. 축상고무스프링을 측방향으로 설치하기 위한 프레임부; 상기 축상고무스프링의 일측 단부를 지지하며 축상고무스프링에 고정하중을 부가하기 위한 고정하중부; 상기 고정하중부에 연결 설치되어 상기 축상고무스프링에 변동하중을 부가하고 스프링 상수를 측정하기 위한 변동하중부;를 포함하되,
    상기 프레임부는 상부에 제1가이드가 구비된 베이스와, 상기 베이스의 양측부에 수직하게 설치되는 제1 및 제2측판과, 상기 제1 및 제2측판의 상부에 연결 설치되어 지지하기 위한 크로스빔을 포함하며,
    상기 고정하중부는 상기 제1가이드에 가이드되도록 설치되어 상기 제1측판에 설치되는 유압잭에 의해 좌우로 이동하는 이동몸체와, 상기 이동몸체에 구비되어 축상고무스프링에 작용하는 고정하중을 측정하는 로드셀과, 상기 이동몸체에 형성된 제2가이드부에 상하로 이동하도록 설치되어 상기 축상고무스프링의 일측 단부를 지지하기 위한 헤드커버를 포함하여 상기 축상고무스프링의 일측 단부는 상기 헤드커버에 지지되며 타측 단부는 상기 제2측판에 지지되도록 설치되고,
    상기 제1측판을 관통하여 상기 이동몸체의 후방에 연결 설치되는 스크류와 상기 스크류의 단부에 체결되는 너트로 이루어져 상기 너트의 스크류에 체결된 위치를 조절하여 상기 이동몸체가 축상고무스프링의 반발력에 의해 복귀방향으로 이동하는 것을 방지하고 일정 위치에 고정된 상태를 유지할 수 있도록 하는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 변동하중부는 상기 이동몸체에 설치되는 헤드커버에 로드에 의해 연결 설치되어 변동하중을 부가하는 액추에이터가 구비된 것을 특징으로 하는 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 기재된 축상고무스프링 특성시험용 지그 구조를 이용한 축상고무스프링 특성시험방법에 있어서,
    상기 프레임부의 제2측판과 상기 이동몸체의 헤드커버 사이에 축상고무스프링을 고정 지지하는 축상고무스프링 설치단계,
    상기 유압잭에 의해 이동몸체를 이동시켜 축상고무스프링에 시험하고자 하는 고정하중이 작용하도록 고정하중을 부가하는 고정하중부가단계,
    상기 고정하중부가단계 이후 상기 스토퍼로 이동몸체를 일정 위치에 고정시키는 이동몸체 고정단계,
    상기 액추에이터에 의해 축상고무스프링이 연결 설치된 헤드커버를 이동시켜 상기 액추에이터에 작용하는 하중 및 변위로부터 축상고무스프링의 스프링 상수를 측정하는 변동하중부가단계를 포함하며,
    상기 축상고무스프링의 전후방향(y축) 또는 좌우방향(z축) 스프링 상수를 측정하기 위해 축상고무스프링을 90도 회전시키며 2회에 걸쳐 각 방향의 스프링 상수를 측정하는 것을 특징으로 하는 축상고무스프링 특성시험방법.
  9. 삭제
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