KR20200074473A - Method for measuring of static friction torque - Google Patents

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KR20200074473A
KR20200074473A KR1020180162894A KR20180162894A KR20200074473A KR 20200074473 A KR20200074473 A KR 20200074473A KR 1020180162894 A KR1020180162894 A KR 1020180162894A KR 20180162894 A KR20180162894 A KR 20180162894A KR 20200074473 A KR20200074473 A KR 20200074473A
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박태규
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한화에어로스페이스 주식회사
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    • G01N19/00Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/02Measuring coefficient of friction between materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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Abstract

The present invention relates to a static friction torque measurement method. According to one embodiment of the present invention, the static friction torque measurement method, capable of measuring static friction torque working on a first specimen simulating a compressor and a second specimen simulating a turbine wheel, includes: a load working step of making a compression load work on the first specimen and the second specimen; a heating step of heating the first and second specimens; a temperature measurement step of measuring the temperature of the first and second specimens; a torque working step of making torque on the first and second specimens; a torque measurement step of measuring torque up to a moment when the first and second specimen slip; and a torque correction step of correcting the torque measured through the torque measurement step based on a distance from an external force working spot to the first and second specimens and a distance from the external force working spot to the torque measurement spot.

Description

정적 마찰 토크 측정 방법{Method for measuring of static friction torque}Method for measuring of static friction torque}

본 발명은 정적 마찰 토크 측정 기술에 대한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 항공기 가스 터빈 엔진의 압축기와 터빈 휠 사이의 접촉면에서 발생되는 정적 마찰 토크를 측정하는 기술에 대한 것이다.The present invention relates to a static friction torque measurement technique. Specifically, the present invention relates to a technique for measuring static friction torque generated at a contact surface between a compressor and a turbine wheel of an aircraft gas turbine engine.

가스 터빈은 브레이튼 사이클(Brayton cycle)을 이용하는 장치로서, 연소 가스의 흐름으로부터 터빈의 회전력을 얻는 장치이다.The gas turbine is a device that uses a Brayton cycle, and is a device that obtains the rotational force of the turbine from the flow of combustion gas.

일반적으로, 가스 터빈은 흡입 공기를 압축하는 압축기, 연료와 압축 공기를 혼합하여 연소시키는 연소부, 고압의 연소 가스로부터 회전력을 얻어 회전되는 터빈으로 구성된다.In general, a gas turbine is composed of a compressor for compressing intake air, a combustion unit for mixing fuel and compressed air for combustion, and a turbine that is rotated by obtaining rotational force from high-pressure combustion gas.

이러한 가스 터빈은 차량, 선박, 항공기 등 터빈의 회전력을 추진력으로 사용하는 엔진 시스템에 채용될 수도 있고, 터빈의 회전력을 발전기의 구동에 사용하는 발전 시스템에 채용될 수도 있다.The gas turbine may be employed in an engine system that uses the rotational power of a turbine, such as a vehicle, a ship, or an aircraft, as a driving force, or may be employed in a power generation system that uses the rotational power of a turbine to drive a generator.

이때, 가스 터빈은 공기를 압축하기 위해서 축류형 압축기 또는 원심형 압축기를 사용할 수 있다.At this time, the gas turbine may use an axial compressor or a centrifugal compressor to compress air.

한편, 항공기 가스터빈은 엔진용 부품인 원심형 압축기와 원심형 터빈을 타이 샤프트를 이용하여 조립될 수 있다. 이 경우, 원심형 터빈의 회전토크는 터빈-압축기 접촉면을 통하여 전달된다. 그러나, 터빈-압축기 접촉면에서 터빈-압축기의 미끄러짐이 발생하게 되면, 회전토크 즉, 터빈의 구동력은 압축기를 포함한 로터 조립체에 정상적으로 전달될 수 없게 된다. 따라서, 접촉면에서의 미끄러짐이 발생하지 않으려면 기준 이상의 정적 마찰 토크가 필요하고, 이는 하기의 수학식 1에 의해 결정된다.On the other hand, the aircraft gas turbine may be assembled using a tie shaft of a centrifugal compressor and a centrifugal turbine for engine parts. In this case, the rotational torque of the centrifugal turbine is transmitted through the turbine-compressor contact surface. However, when slippage of the turbine-compressor occurs at the turbine-compressor contact surface, rotational torque, that is, the driving force of the turbine cannot be normally transmitted to the rotor assembly including the compressor. Therefore, in order to prevent slippage at the contact surface, a static friction torque above a reference is required, which is determined by Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

(τ = 정적 마찰 토크, f = 타이 샤프트 체결력, μ = 정적 마찰계수, r = 접촉면 반경)(τ = static friction torque, f = tie shaft clamping force, μ = static friction coefficient, r = contact surface radius)

이때, 타이샤프트 체결력을 실제 필요치 보다 크게 설계할 경우, 제품의 하중부하가 증가된다. 반대로, 타이샤프트 체결력을 실제 필요치 보다 작게 설계할 경우, 터빈-압축기 접촉면에서 미끄러짐이 발생한다. 그러므로 적정한 체결력이 설계 되어야 하는데, 이를 위해서는 정적 마찰계수 예측이 필요하다. 하지만 정적 마찰계수는 재질, 온도, 표면상태, 면압, 이물질 등의 인자에 의해 변동이 되므로, 실험 없이 예측하기 어렵다.At this time, when the tie shaft fastening force is designed to be larger than the actual required value, the load load of the product is increased. Conversely, when the tie shaft fastening force is designed to be smaller than the actual required value, slippage occurs at the turbine-compressor contact surface. Therefore, proper clamping force should be designed, and static friction coefficient prediction is required for this. However, since the static friction coefficient varies depending on factors such as material, temperature, surface condition, surface pressure, and foreign matter, it is difficult to predict without experimentation.

따라서, 터빈 - 압축기 사이의 정적 마찰 토크를 측정할 수 있다면, 접촉면의 정적 마찰계수를 예측할 수 있고, 적정한 타이샤프트 체결력을 설계할 수 있게 되므로, 터빈 - 압축기 사이의 정적 마찰 토크를 측정하는 발명의 등장이 요구된다.Therefore, if the static friction torque between the turbine and the compressor can be measured, the static friction coefficient of the contact surface can be predicted, and an appropriate tie-shaft fastening force can be designed. Appearance is required.

0001)한국공개특허 제2010-0106617호0001) Korea Patent Publication No. 2010-0106617

본 발명은 실제 항공기 가스 터빈 엔진의 작동 환경과 동일한 환경을 조성하여 압축기와 터빈 휠 사이의 접촉면에서 발생되는 정적 마찰 토크를 정확히 측정하는 데 목적이 있다.An object of the present invention is to accurately measure the static friction torque generated at a contact surface between a compressor and a turbine wheel by creating an environment identical to that of an actual aircraft gas turbine engine.

본 발명의 일 실시예에 따른 정적 마찰 토크 측정 방법은 압축기를 모사한 제1 시편 및 터빈휠을 모사한 제2 시편에 작용하는 정적 마찰 토크를 측정하는 방법에 있어서, 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편에 압축 하중이 작용되는 하중 작용 단계; 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편을 가열시키는 가열 단계; 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편의 온도를 측정하는 온도 측정 단계; 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편에 토크를 작용시키는 토크 작용 단계; 상기 제1 시편과 상기 제2 시편이 슬립하는 시점까지의 토크를 측정하는 토크 측정 단계; 및 상기 토크 측정 단계에서 측정한 토크를 외력 작용 지점으로부터 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편 까지의 거리 및 상기 외력 작용 지점으로부터 상기 토크 측정 지점까지의 거리를 이용하여 보정하는 토크 보정 단계를 포함한다.A static friction torque measuring method according to an embodiment of the present invention is a method for measuring static friction torque acting on a first specimen simulating a compressor and a second specimen simulating a turbine wheel, comprising: the first specimen and the agent 2 a load acting step of applying a compressive load to the specimen; A heating step of heating the first specimen and the second specimen; A temperature measurement step of measuring temperatures of the first specimen and the second specimen; A torque action step of applying torque to the first specimen and the second specimen; A torque measurement step of measuring torque up to the point at which the first specimen and the second specimen slip; And a torque correction step of correcting the torque measured in the torque measurement step by using a distance from an external force acting point to the first specimen and the second specimen and a distance from the external force acting point to the torque measuring point. .

일 실시예에 있어서, 상기 가열 단계는 상기 하중 작용 단계에서 작용되는 상기 압축 하중이 기준 하중에 도달한 경우에 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편을 가열시킬 수 있다.In one embodiment, the heating step may heat the first specimen and the second specimen when the compressive load applied in the loading action step reaches a reference load.

일 실시예에 있어서, 상기 가열 단계는 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편을 기준 온도까지 가열시킬 수 있다.In one embodiment, the heating step may heat the first specimen and the second specimen to a reference temperature.

일 실시예에 있어서, 상기 토크 작용 단계는 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편의 온도가 상기 기준 온도에 도달한 경우에 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편에 토크를 작용시킬 수 있다.In one embodiment, the torque acting step may apply torque to the first specimen and the second specimen when the temperature of the first specimen and the second specimen reaches the reference temperature.

일 실시예에 있어서, 상기 토크 측정 단계는 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편에 토크가 작용된 시점부터 상기 제1 시편과 상기 제2 시편이 슬립하는 시점까지의 토크를 측정할 수 있다.In one embodiment, the torque measurement step may measure the torque from the time the torque is applied to the first specimen and the second specimen to the time when the first specimen and the second specimen slip.

일 실시예에 있어서, 상기 토크 보정 단계는 상기 토크 측정 단계에서 측정한 토크를 상기 외력 작용 지점으로부터 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편까지의 거리를 곱하고, 상기 외력 작용 지점으로부터 상기 토크 측정 지점 까지의 거리를 나누어 보정할 수 있다.In one embodiment, the torque correction step multiplies the torque measured in the torque measurement step by the distance from the external force acting point to the first specimen and the second specimen, and from the external force acting point to the torque measuring point. You can correct by dividing the distance of.

본 발명은 실제 항공기 가스 터빈 엔진의 작동 환경과 동일한 환경을 조성하여 압축기와 터빈 휠 사이의 접촉면에서 발생되는 정적 마찰 토크를 측정한다.The present invention creates an environment identical to that of an actual aircraft gas turbine engine to measure static friction torque generated at a contact surface between a compressor and a turbine wheel.

따라서, 본 발명은 실제 항공기 가스 터빈 엔진의 압축기와 터빈휠의 접촉면에서 발생되는 정적 마찰 토크를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the present invention has an effect capable of accurately measuring the static friction torque generated at the contact surface of the compressor and turbine wheel of an actual aircraft gas turbine engine.

또한, 본 발명은 토크렌치를 이용하여 정적 마찰 토크를 측정하므로, 정적 마찰 토크를 신속하게 측정할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the present invention measures the static friction torque using a torque wrench, there is an effect capable of quickly measuring the static friction torque.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정적 마찰 토크 측정 방법을 수행하기 위한 정적 마찰 토크 측정 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정적 마찰 토크 측정 방법에서 측정된 토크를 보정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정적 마찰 토크 측정 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
1 is a cross-sectional view of a static friction torque measuring device for performing a static friction torque measuring method according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a process of correcting the measured torque in the static friction torque measuring method according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart sequentially showing a static friction torque measuring method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the person having the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. In addition, terms defined in the commonly used dictionary are not ideally or excessively interpreted unless specifically defined.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components other than the components mentioned.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 정적 마찰 토크 측정 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, a static friction torque measuring apparatus will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정적 마찰 토크 측정 방법을 수행하기 위한 정적 마찰 토크 측정 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a static friction torque measuring apparatus for performing a static friction torque measuring method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 정적 마찰 토크 측정 장치(10)는 베이스 플레이트(1), 바디구조물(2), 바구조물(3), 제1 시편(4), 제2 시편(5), 토크플레이트(6), 상부플레이트(7), 어댑터(8), 세라믹 밴드히터(P01), 베어링(P02), 유압 실린더(P03), 토크렌치(P04) 및 토크 보정부(9)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the static friction torque measuring device 10 includes a base plate 1, a body structure 2, a bar structure 3, a first specimen 4, a second specimen 5, and a torque plate ( 6), upper plate (7), adapter (8), ceramic band heater (P01), bearing (P02), hydraulic cylinder (P03), torque wrench (P04) and torque correction unit (9).

제1 시편(4)은 가스 터빈의 일 구성인 압축기를 모사한 시편이고, 제2 시편(5)은 가스 터빈의 일 구성인 터빈휠을 모사한 시편이다. 즉, 본 발명에서는 가스 터빈의 실제 구성품인 압축기와 터빈휠을 그대로 모사한 시편을 통해 정적 마찰 토크를 측정한다. 따라서, 본 발명은 실제 가스 터빈의 압축기와 터빈휠 사이에 발생되는 정적 마찰 토크와 거의 동일한 정적 마찰 토크를 측정할 수 있게 된다.The first specimen 4 is a specimen simulating a compressor which is one component of a gas turbine, and the second specimen 5 is a specimen simulating a turbine wheel that is one component of a gas turbine. That is, in the present invention, static friction torque is measured through a specimen that mimics the compressor and turbine wheel, which are actual components of a gas turbine. Therefore, the present invention can measure a static friction torque almost equal to the static friction torque generated between the compressor and the turbine wheel of an actual gas turbine.

세라믹 밴드히터(P01)는 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)을 가열시킨다. 구체적으로, 세라믹 밴드히터(P01)는 제1 시편(4)과 바디구조물(2)을 가열시켜 제1 시편(4) 및 제2 시편(5) 전체의 온도를 상승시킨다. 이때, 세라믹 밴드히터(P01)는 제1 시편(4) 및 제2 시편(5) 전체의 온도가 기준 온도에 도달할 때까지 제1 시편(4)과 바디구조물(2)을 가열시킨다.The ceramic band heater P01 heats the first specimen 4 and the second specimen 5. Specifically, the ceramic band heater P01 increases the temperature of the entire first specimen 4 and the second specimen 5 by heating the first specimen 4 and the body structure 2. At this time, the ceramic band heater P01 heats the first specimen 4 and the body structure 2 until the temperature of the entire first specimen 4 and the second specimen 5 reaches a reference temperature.

한편, 상기 기준 온도는 실제 항공기 가스 터빈 엔진의 작동 환경과 동일한 환경을 조성하도록 설정된 온도를 의미한다. 예를 들어, 상기 기준 온도는 400°C 를 의미할 수 있다. 다만, 상기 기준 온도는 400°C 외에 다른 온도로 설정될 수도 있다.On the other hand, the reference temperature refers to a temperature set to create the same environment as the operating environment of an actual aircraft gas turbine engine. For example, the reference temperature may mean 400°C. However, the reference temperature may be set to a temperature other than 400°C.

베어링(P02)은 토크렌치(P04)에서 작용시킨 토크가 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)에만 전달될 수 있도록 마찰을 최소화하여 설계된다.The bearing P02 is designed by minimizing friction so that the torque acted on the torque wrench P04 can be transmitted only to the first specimen 4 and the second specimen 5.

유압 실린더(P03)는 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)으로 압축 하중을 작용시킨다. 구체적으로, 유압 실린더(P03)는 작동되면 바구조물(3)을 상방향으로 당기게 되고, 이에 대한 반작용으로 유압 실린더(P03) 바닥면이 하방향으로 하중을 작용시키게 된다. 또한, 유압 실린더(P03) 바닥면이 하방향으로 작용시킨 하중이 상부플레이트(7), 베어링(P02), 토크플레이트(6)를 통해 전달되어 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)에 압축 하중으로 작용하게 된다.The hydraulic cylinder P03 exerts a compressive load on the first specimen 4 and the second specimen 5. Specifically, when the hydraulic cylinder P03 is operated, the bar structure 3 is pulled upward, and in response to this, the bottom surface of the hydraulic cylinder P03 acts on the load. In addition, the load applied by the bottom surface of the hydraulic cylinder (P03) is transmitted through the upper plate (7), the bearing (P02), the torque plate (6), the first specimen (4) and the second specimen (5) To act as a compressive load.

이때, 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)에 작용되는 압축 하중은 유압 실린더(P03)에 형성된 펌프 게이지의 압력값과 실린더 유효 단면적을 이용하여 산출할 수 있다.At this time, the compressive load applied to the first specimen 4 and the second specimen 5 can be calculated using the pressure value of the pump gauge formed in the hydraulic cylinder P03 and the effective cylinder cross-sectional area.

한편, 유압 실린더(P03)는 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)으로 작용되는 압축 하중이 기준 하중에 도달할 때까지 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)에 압축 하중을 작용시킨다. 이때, 상기 기준 하중은 실제 항공기 가스 터빈 엔진의 작동 환경과 동일한 환경을 조성하도록 설정된 하중을 의미한다.Meanwhile, the hydraulic cylinder P03 compresses the first specimen 4 and the second specimen 5 until the compressive load acting on the first specimen 4 and the second specimen 5 reaches a reference load. To act. At this time, the reference load means a load set to create the same environment as the operating environment of an actual aircraft gas turbine engine.

토크렌치(P04)는 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)에 토크를 작용시킨다. 구체적으로, 토크렌치(P04)를 회전시키면 어댑터(8)를 통해 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)에 토크가 전달되어 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)에 토크가 작용된다.The torque wrench P04 applies torque to the first specimen 4 and the second specimen 5. Specifically, when the torque wrench (P04) is rotated, torque is transmitted to the first specimen (4) and the second specimen (5) through the adapter (8), and torque is applied to the first specimen (4) and the second specimen (5). Is working.

토크렌치(P04)는 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)에 토크가 작용된 시점부터 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)이 슬립하는 시점까지의 토크를 측정한다. 이때, 토크렌치(P04)는 다이얼 게이지가 형성되어 있는 검사용 토크렌치를 의미할 수 있고, 이하에서는 설명의 편의를 위해 토크렌치(P04)가 상기 검사용 토크렌치인 것을 전제하여 설명한다.The torque wrench P04 measures torque from a point at which torque is applied to the first specimen 4 and the second specimen 5 to a point at which the first specimen 4 and the second specimen 5 slip. At this time, the torque wrench P04 may mean a torque wrench for inspection in which a dial gauge is formed. Hereinafter, for convenience of explanation, the torque wrench P04 will be described on the assumption that the torque wrench P04 is the inspection torque wrench.

이때, 토크렌치(P04)에 형성된 상기 다이얼 게이지는 2개의 지침으로 구성된다. 구체적으로, 상기 다이얼 게이지는 작용 토크에 따라 움직이는 작동 지침과 상기 작동 지침에 접촉하여 밀려서 움직이는 종속 지침으로 구성되어 있다. 상기 종속 지침은 작용토크가 증가하는 경우에는 상기 작동 지침과 같이 증가하는 방향으로 움직이나, 작용토크가 감소하는 경우에는 상기 작동 지침이 작용토크가 감소하는 방향으로는 움직이더라도 정지해 있게 된다.At this time, the dial gauge formed on the torque wrench P04 is composed of two instructions. Specifically, the dial gauge is composed of an operating instruction that moves according to the working torque and a dependent instruction that moves in contact with the operating instruction. The dependent guideline moves in the increasing direction as the operating guideline when the working torque increases, but when the working torque decreases, the operating guideline remains stationary even if it moves in the direction in which the working torque decreases.

즉, 상기 다이얼 게이지의 종속 지침은 토크렌치(P04)에 작용하는 최대토크를 나타내므로, 토크렌치(P04)에 형성된 상기 다이얼 게이지의 종속 지침은 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)이 슬립하는 시점에 멈추게 된다. 따라서, 토크렌치(P04)에 형성된 상기 다이얼 게이지가 멈춘 시점의 종속 지침의 눈금을 읽으면 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)이 슬립하는 시점의 토크, 즉, 정적 마찰 토크를 측정할 수 있다.That is, since the dependent guide of the dial gauge indicates the maximum torque acting on the torque wrench P04, the dependent guide of the dial gauge formed on the torque wrench P04 includes the first specimen 4 and the second specimen 5 When it slips, it stops. Therefore, by reading the scale of the dependent guideline at the time when the dial gauge formed on the torque wrench P04 stops, the torque at the time when the first specimen 4 and the second specimen 5 slip, that is, static friction torque can be measured. Can.

토크 보정부(9)는 토크렌치(P04)에서 측정한 토크를 보정한다. 토크 보정부(9)에서 토크렌치(P04)에서 측정한 토크를 보정하는 이유는, 도 1에 도시된 바와 같이 토크렌치(P04)에서 측정된 토크는 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)과 일정한 거리가 떨어진 곳에서 측정한 토크이므로 소정의 오차가 있기 때문이다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조하여 상술한다.The torque compensator 9 corrects the torque measured by the torque wrench P04. The reason for correcting the torque measured by the torque wrench P04 in the torque compensator 9 is, as shown in FIG. 1, the torque measured by the torque wrench P04 is the first specimen 4 and the second specimen ( This is because there is a predetermined error because it is a torque measured at a distance from 5). A detailed description thereof will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정적 마찰 토크 측정 방법에서 측정된 토크를 보정하는 과정을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a process of correcting the measured torque in the static friction torque measuring method according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 토크 보정부(9)는 토크렌치(P04)에서 측정한 토크(T1)를 외력 작용 지점(a)으로부터 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)의 중심 지점(c)까지의 거리(L1 + L2) 및 상기 외력 작용 지점(a)으로부터 토크 측정 지점(b)까지의 거리(L1)를 이용하여 보정한다.Referring to FIG. 2, the torque compensator 9 measures the torque T1 measured by the torque wrench P04 from the external force acting point (a) to the center point of the first specimen 4 and the second specimen 5 ( Correction is made using the distance (L1 + L2) to c) and the distance (L1) from the external force acting point (a) to the torque measurement point (b).

즉, 토크 보정부(9)는 하기의 수학식 2를 이용하여 토크렌치(P04)에서 측정한 토크(T1)를 보정한다.That is, the torque correcting unit 9 corrects the torque T1 measured by the torque wrench P04 using Equation 2 below.

Figure pat00002
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이때, F는 토크렌치(P04)에 작용하는 외력, (L1 + L2)는 외력 작용 지점(a)으로부터 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)의 중심 지점(c) 까지의 거리, L1은 외력 작용 지점(a)으로부터 토크 측정 지점(b)까지의 거리, T1은 토크렌치(P04)에서 측정한 토크, T2는 토크 보정부(9)에서 보정된 토크를 의미한다.At this time, F is an external force acting on the torque wrench P04, (L1 + L2) is the distance from the external force acting point (a) to the center point (c) of the first specimen 4 and the second specimen 5, L1 is the distance from the external force acting point (a) to the torque measuring point (b), T1 is the torque measured by the torque wrench (P04), T2 means the torque corrected by the torque compensator (9).

따라서, 본 발명은 토크렌치(P04)에서 측정한 토크(T1)를 토크 보정부(9)에서 보정하여 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)의 정적 마찰 토크를 산출하고, 이를 통해 제1 시편(4) 및 제2 시편(5) 접촉면의 정적 마찰계수를 예측하게 된다.Accordingly, the present invention calculates the static friction torque of the first specimen 4 and the second specimen 5 by correcting the torque T1 measured in the torque wrench P04 by the torque compensator 9, through which The static friction coefficient of the contact surfaces of the first specimen 4 and the second specimen 5 is predicted.

한편, 본 발명은 압축기 및 터빈휠을 그대로 모사한 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)을 이용하고, 실제 항공기 터빈 가스 엔진의 압축기 및 터빈휠의 작동 환경과 동일한 작동 환경을 조성(압축 하중, 온도 등)하여 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)에 작용되는 토크를 측정하므로, 실제 항공기 터빈 가스 엔진의 압축기 및 터빈휠 접촉면의 정적 마찰계수와 거의 동일한 값을 예측할 수 있게 된다.On the other hand, the present invention uses a first specimen (4) and a second specimen (5) that mimics the compressor and turbine wheel as it is, and creates the same operating environment as the operating environment of the compressor and turbine wheel of an actual aircraft turbine gas engine ( Since the torque applied to the first specimen 4 and the second specimen 5 is measured by compression load, temperature, etc., it is possible to predict a value substantially equal to the static friction coefficient of the contact surface of the compressor and turbine wheel of an actual aircraft turbine gas engine. There will be.

이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 정적 마찰 토크 측정 방법에 대해 설명한다. 이때, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 부분과 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.Hereinafter, a method of measuring static friction torque according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3. In this case, descriptions of parts overlapping with those described with reference to FIGS. 1 and 2 will be omitted.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정적 마찰 토크 측정 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart sequentially showing a static friction torque measuring method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정적 마찰 토크 측정 방법은 먼저, 유압 실린더(P03)에서 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)으로 압축 하중이 기준 하중에 도달할 때까지 하중을 작용시킨다(S101, S103).Referring to Figure 3, the static friction torque measuring method according to an embodiment of the present invention, first, the hydraulic cylinder (P03) from the first specimen (4) and the second specimen (5) compressive load to reach the reference load Until the load is applied (S101, S103).

이후, 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)에 작용되는 압축 하중이 상기 기준 하중에 도달한 경우, 세라믹 밴드히터(P01)는 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)을 기준 온도에 도달할 때까지 가열시킨다(S105, S107).Subsequently, when the compressive load applied to the first specimen 4 and the second specimen 5 reaches the reference load, the ceramic band heater P01 uses the first specimen 4 and the second specimen 5. It is heated until the reference temperature is reached (S105, S107).

이후, 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)의 온도가 상기 기준 온도에 도달한 경우, 토크렌치(P04)는 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)가 슬립하는 시점까지 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)에 토크를 작용시킨다(S109, S111).Thereafter, when the temperatures of the first specimen 4 and the second specimen 5 reach the reference temperature, the torque wrench P04 is until the first specimen 4 and the second specimen 5 slip. The torque is applied to the first specimen 4 and the second specimen 5 (S109, S111).

이후, 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)가 슬립한 경우, 토크렌치(P04)는 제1 시편(4) 및 제2 시편(5)가 슬립하는 시점의 토크, 즉, 정적 마찰 토크를 측정한다(S113).Thereafter, when the first specimen 4 and the second specimen 5 slip, the torque wrench P04 is the torque at which the first specimen 4 and the second specimen 5 slip, that is, static friction. The torque is measured (S113).

이후, 토크 보정부(9)는 S113 단계에서 측정한 정적 마찰 토크를 보정한다(S115).Thereafter, the torque correcting unit 9 corrects the static friction torque measured in step S113 (S115).

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention may be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and it should be interpreted that all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention. do.

10 : 정적 마찰 토크 측정 장치
1 : 베이스 플레이트
2 : 바디구조물
3 : 바구조물
4 : 제1 시편
5 : 제2 시편
6 : 토크플레이트
7 : 상부플레이트
8 : 어댑터
9 : 토크 보정부
P01 : 세라믹 밴드히터
P02 : 베어링
P03 : 유압 실린더
P04 : 토크렌치
10: static friction torque measuring device
1: Base plate
2: Body structure
3: Bar structure
4: first specimen
5: second specimen
6: Talk plate
7: Upper plate
8: adapter
9: Torque correction unit
P01: Ceramic band heater
P02: Bearing
P03: Hydraulic cylinder
P04: Torque wrench

Claims (6)

압축기를 모사한 제1 시편 및 터빈휠을 모사한 제2 시편에 작용하는 정적 마찰 토크를 측정하는 방법에 있어서,
상기 제1 시편 및 상기 제2 시편에 압축 하중이 작용되는 하중 작용 단계;
상기 제1 시편 및 상기 제2 시편을 가열시키는 가열 단계;
상기 제1 시편 및 상기 제2 시편의 온도를 측정하는 온도 측정 단계;
상기 제1 시편 및 상기 제2 시편에 토크를 작용시키는 토크 작용 단계;
상기 제1 시편과 상기 제2 시편이 슬립하는 시점까지의 토크를 측정하는 토크 측정 단계; 및
상기 토크 측정 단계에서 측정한 토크를 외력 작용 지점으로부터 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편까지의 거리 및 상기 외력 작용 지점으로부터 상기 토크 측정 지점까지의 거리를 이용하여 보정하는 토크 보정 단계를 포함하는 정적 마찰 토크 측정 방법.
A method for measuring static friction torque acting on a first specimen simulating a compressor and a second specimen simulating a turbine wheel,
A load acting step in which a compressive load is applied to the first specimen and the second specimen;
A heating step of heating the first specimen and the second specimen;
A temperature measurement step of measuring temperatures of the first specimen and the second specimen;
A torque action step of applying torque to the first specimen and the second specimen;
A torque measurement step of measuring torque up to the point at which the first specimen and the second specimen slip; And
A static torque correction step of correcting the torque measured in the torque measurement step by using a distance from an external force acting point to the first specimen and the second specimen and a distance from the external force acting point to the torque measuring point. How to measure friction torque.
제1항에 있어서,
상기 가열 단계는 상기 하중 작용 단계에서 작용되는 상기 압축 하중이 기준 하중에 도달한 경우에 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편을 가열시키는 정적 마찰 토크 측정 방법.
According to claim 1,
The heating step is a static friction torque measuring method of heating the first specimen and the second specimen when the compressive load acting in the loading operation step reaches a reference load.
제1항에 있어서,
상기 가열 단계는 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편을 기준 온도까지 가열시키는 정적 마찰 토크 측정 방법.
According to claim 1,
The heating step is a static friction torque measuring method of heating the first specimen and the second specimen to a reference temperature.
제3항에 있어서,
상기 토크 작용 단계는 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편의 온도가 상기 기준 온도에 도달한 경우에 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편에 토크를 작용시키는 정적 마찰 토크 측정 방법.
According to claim 3,
The torque acting step is a static friction torque measuring method of applying torque to the first specimen and the second specimen when the temperatures of the first specimen and the second specimen reach the reference temperature.
제1항에 있어서,
상기 토크 측정 단계는 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편에 토크가 작용된 시점부터 상기 제1 시편과 상기 제2 시편이 슬립하는 시점까지의 토크를 측정하는 정적 마찰 토크 측정 방법.
According to claim 1,
The torque measurement step is a static friction torque measuring method for measuring torque from a point at which torque is applied to the first specimen and the second specimen to a point at which the first specimen and the second specimen slip.
제1항에 있어서,
상기 토크 보정 단계는 상기 토크 측정 단계에서 측정한 토크를 상기 외력 작용 지점으로부터 상기 제1 시편 및 상기 제2 시편까지의 거리를 곱하고, 상기 외력 작용 지점으로부터 상기 토크 측정 지점 까지의 거리를 나누어 보정하는 정적 마찰 토크 측정 방법.
According to claim 1,
In the torque correction step, the torque measured in the torque measurement step is multiplied by a distance from the external force acting point to the first specimen and the second specimen, and divided and corrected by dividing a distance from the external force acting point to the torque measuring point. Static friction torque measurement method.
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