KR20210113729A

KR20210113729A - 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치

Info

Publication number: KR20210113729A
Application number: KR1020200028818A
Authority: KR
Inventors: 이시찬; 선상훈; 정수갑; 이안식; 김현유
Original assignee: 한국철도공사
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2021-09-17
Also published as: KR102332946B1

Abstract

본 발명은 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치에 관한 것으로서, 특히, 견인전동기 정비 후 구동기어와 피니언 기어를 현차 상태와 같이 조립된 상태에서 속도, 온도, 진동과 같은 이상 유무를 측정할 수 있도록 하는 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치에 관한 것이다. 구성은 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치로서, 구동기어 조립체를 안전하게 안착시킬 수 있도록 상호 간격을 두고 형성되는 지지프레임과, 상기 각 지지프레임의 상면에 형성되는 윤축 고정지그로 이루어지는 구동기어 조립체 안착부와; 상기 구동기어 조립체 안착부의 일측에 형성되어 상기 구동기어 조립체 안착부를 통해 안착되는 구동기어 조립체의 흔들림을 방지하도록 회전동작에 의해 개폐되는 고정덮개와, 상기 고정덮개와 결합되어 신축동작하는 피스톤 로드를 갖는 실린더로 이루어지는 구동기어 조립체 고정수단과; 상기 구동기어 조립체 안착부의 타 일측에 형성되어 구동기어 조립체를 회전시키도록 동력을 제공하는 전동기와 상기 전동기의 축에 결합되는 원동풀리와 기어박스의 기어 축에 결합되는 종동풀리를 포함하여 이루어지는 구동수단; 을 포함한다.

Description

철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치{No load test apparatus for the drive gear assembly for railway vehicles}

본 발명은 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치에 관한 것으로서, 특히, 견인전동기 정비 후 구동기어와 피니언 기어를 현차 상태와 같이 조립된 상태에서 속도, 온도, 진동과 같은 이상 유무를 측정할 수 있도록 하는 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로 ITX-새마을, 누리로와 같은 간선형 전기동차(철도차량)에는 구동기어와 피니언 기어 및 차축을 포함하는 구동기어 조립체가 장착된다.

이러한 철도차량용 구동기어 조립체는 유지보수 기간 예컨대, 144만Km 주행시 견인전동기를 정비한 후, 무부하 운전으로 속도, 이상소음, 진동발생 유무 등을 검사하도록 규정하고 있다.

그러나, 종래의 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험은 견인전동기 정비후 실제 차량에 장착하여 현차시험(現車試驗, road run test, on-track test)을 시행하고 있기 때문에 견인전동기 정비에 대한 체계적인 검증이 곤란하여 차량의 안전성 확보가 미흡한 문제점이 있었다.

또, 정비 미흡한 구동기어 조립체가 발생될 경우 현차에서 다시 분리하여 정비후 재취부해야 하므로 작업성과 경제성이 매우 저하되는 문제점이 있었다.

실용신안공고 제1982-0001512호

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구동기어 조립체의 정비후, 현차 상태와 같이 조립된 상태에서 구동장치를 최초 회전 및 안정화 후 설정 속도 및 시간 동안 회전하여 속도, 온도, 진동 등이 이상유무를 측정할 수 있도록 함으로써, 작업성 향상과 차량의 안정성을 확보하는 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치로서, 구동기어 조립체를 안전하게 안착시킬 수 있도록 상호 간격을 두고 형성되는 지지프레임과, 상기 각 지지프레임의 상면에 형성되는 윤축 고정지그로 이루어지는 구동기어 조립체 안착부와; 상기 구동기어 조립체 안착부의 일측에 형성되어 상기 구동기어 조립체 안착부를 통해 안착되는 구동기어 조립체의 흔들림을 방지하도록 회전동작에 의해 개폐되는 고정덮개와, 상기 고정덮개와 결합되어 신축동작하는 피스톤 로드를 갖는 실린더로 이루어지는 구동기어 조립체 고정수단과; 상기 구동기어 조립체 안착부의 타 일측에 형성되어 구동기어 조립체를 회전시키도록 동력을 제공하는 전동기와 상기 전동기의 축에 결합되는 원동풀리와 기어박스의 기어 축에 결합되는 종동풀리를 포함하여 이루어지는 구동수단; 을 포함한다.

본 발명은 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치에 있어서, 상기 윤축 고정지그는 중앙에 윤축 수용홀이 형성되고 상기 윤축 수용홀의 내측으로는 부시와 베어링이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치에 있어서, 상기 윤축 고정지그의 일 측면으로는 윤축을 고정 지지하기 위한 케이스가 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치에 있어서, 상기 고정덮개는 일단면 측과 밑면 양측이 회전 가능하도록 힌지 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치에 있어서, 상기 원동풀리 또는 종동풀리에는 RPM을 측정하기 위한 RPM 측정센서가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치에 있어서, 상기 구동기어 조립체는 기어박스를 구비하고 상기 기어박스의 일측으로는 주입된 오일의 온도를 측정하기 위한 온도센서와 기어의 회전동작시 진동을 측정하기 위한 진동센서가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치를 이용하는 무부하 시험방법으로서, (a) 구동기어 조립체 무부하 시험장치에 구동기어 조립체를 안착시키는 단계와; (b) 구동기어 조립체 고정수단으로 구동기어 조립체를 고정하는 단계와; (c) 상기 구동수단과 구동기어 조립체를 연결하는 단계와; (d) 상기 구동수단을 동작시켜 구동기어 조립체를 회전시켜 무부하 시험을 진행하는 단계 ; 를 포함한다.

이상에서와 같이 본 발명은 현차시험 없이 구동기어 조립체의 재정비와 검수가 가능하므로 작업시간 단축으로 작업성 향상을 이룸과 동시에 철도차량의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명은 구동기어 조립체 무부하 시험시 현차에 탈부착 하지 않아도 되므로 이로 인한 비용절감과 작업자의 피로감을 덜어주고 근골격계 질환을 예방하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동기어 조립체 무부하 시험장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 차륜이 제거된 상태의 구동기어 조립체를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 차륜이 제거된 상태의 구동기어 조립체가 안착된 무부하 시험장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 차륜이 결합된 구동기어 조립체를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 차륜이 결합된 구동기어 조립체가 안착된 무부하 시험장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 온도센서와 진동센서가 설치된 제2 기어유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 차륜이 결합된 구동기어 조립체가 안착된 무부하 시험장치의 평면 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 윤축 고정지그에 윤축의 일단이 결합된 요부 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 무부하 시험장치를 이용한 무부하 시험방법에 대한 순서도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치(100)는 베이스 프레임(140)의 상면에 상호 간격을 두고 형성되는 한쌍의 구동기어 조립체 안착부(110)와; 상기 구동기어 조립체 안착부(110)의 일측에 형성되는 구동기어 조립체 고정수단(120)과; 상기 구동기어 조립체 안착부(120)의 타 일측에 형성되는 구동수단(130)을 포함하여 이루어진다.

상기 구동기어 조립체 안착부(110)는 구동기어 조립체(200)를 안전하게 안착시킬 수 있도록 상호 간격을 두고 형성되는 지지프레임(111)과, 상기 각 지지프레임(111)의 상면에 형성되는 윤축 고정지그(112)로 이루어진다.

여기서, 상기 구동기어 조립체(200)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 윤축(210)과 상기 윤축(210)의 양단에 형성되는 제1 기어유닛(220) 및 상기 제1 기어유닛(220)의 내측으로 형성되는 차륜(230)과, 상기 차륜(230)의 내측에 형성되는 제2 기어유닛(240)을 포함한다.

그리고, 상기 제1 기어유닛(220)은 피니언 기어(미도시)로 이루어지고, 상기 제2 기어유닛(240)은 도 7에 도시된 바와 같이 윤축(210)에 끼워지는 대기어(241)와 상기 대기어(241)와 치결합되는 소기어(242)로 이루어진다.

또, 상기 지지프레임(111)은 구동기어 조립체(200)의 윤축(210)에 차륜(230)을 장착한 상태에서도 무부하 시험을 진행할 수 있도록 베이스 프레임(140)의 상면에 소정의 높이를 형성하도록 형성된다.

또, 상기 윤축 고정지그(112)는 도 8에 도시된 바와 같이 중앙에 구동기어 조립체(200)의 윤축(210) 단을 수용하기 위한 윤축 수용홀(112a)이 형성되고 상기 윤축 수용홀(112a)의 내측으로는 윤축(210)의 회전시 쉽게 회전이 이루어지도록 하기 위한 부시(112b)와 베어링(112c)이 형성된다.

또, 상기 윤축 고정지그(112)의 일 측면으로는 윤축(210)을 고정 지지하기 위한 케이스(113)가 볼트와 같은 체결구(B)에 의해 결합 형성된다.

이러한 구성의 상기 구동기어 조립체 안착부(110)는 지지프레임(111)과 윤축 고정지그(112)가 일체로 형성될 수도 있으나, 바람직하게는 상기 윤축 고정지그(112)가 착탈가능하도록 분리 형성되는 것이 좋다.

상기 구동기어 조립체 고정수단(120)은 상기 구동기어 조립체 안착부(110)의 일측에 형성되어 상기 구동기어 조립체 안착부(110)를 통해 안착되는 구동기어 조립체(200)의 흔들림을 방지하도록 회전동작에 의해 개폐되는 고정덮개(121)와, 상기 고정덮개(121)와 결합되어 신축동작하는 피스톤 로드(122a)를 갖는 실린더(122)로 이루어진다.

여기서, 상기 고정덮개(121)는 일단면 측이 상기 피스톤 로드(122a)와 회전가능하도록 힌지 결합되고, 밑면 양측은 별도의 지지프레임(123)을 통해 회전 가능하도록 힌지 결합된다.

상기 구동수단(130)은 상기 구동기어 조립체 안착부(110)의 타 일측에 형성되어 구동기어 조립체(200)를 회전시키도록 동력을 제공하는 전동기(131)와 상기 전동기(131)의 축에 결합되는 원동풀리(132)와 상기 제2 기어유닛(240)의 소기어(242) 축에 결합되는 종동풀리(133)를 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 원동풀리(132) 또는 종동풀리(133)에는 RPM을 측정하기 위한 RPM 측정센서(132a)가 설치되고 상기 원동풀리(132)와 종동풀리(133)는 벨트(134)에 의해 상호 연결된다.

또, 상기 원동풀리(132)와 종동풀리(133)의 상부에는 안전을 위한 안전커버(도면부호 미도시)가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 기어유닛(220)과 제2 기어유닛(240)의 일측으로는 대기어(241)와 소기어(142)의 회전동작시 진동을 측정하기 위한 진동센서(243)와, 주입된 오일의 온도를 측정하기 위한 온도센서(244)가 설치된다.

이러한 구성의 본 발명에 따른 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치(100)는 프로그램 가능 논리 제어 장치(programmable logic controller)와 무부하 시험을 위해 프로그램된 별도의 제어반(미도시)과 컴퓨터(디스플레이 : 미도시)와 전기적으로 연결된다.

이와 같은 구성의 제어반과 컴퓨터는 필요에 따라 다양하게 변형가능하게 제작될 수 있는 것이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 구동기어 조립체 무부하 시험장치를 이용하여 무부하 시험하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 무부하 시험방법은 도 9에 도시된 바와 같이 (a) 구동기어 조립체 무부하 시험장치(100)에 구동기어 조립체(200)를 안착시키는 단계(S10)와; (b) 구동기어 조립체 고정수단(120)으로 구동기어 조립체(200)를 고정하는 단계(S20)와; (c) 상기 구동수단(130)과 구동기어 조립체(200)를 연결하는 단계(S30)와; (d) 상기 구동수단(130)을 동작시켜 구동기어 조립체(200)를 회전시켜 무부하 시험을 진행하는 단계(S40);를 포함한다.

상기 (a) 단계는, 상기 구동기어 조립체 무부하 시험장치(100)의 구동기어 조립체 안착부(110)에 견인전동기 정비가 완료된 구동기어 조립체(200)를 안착시킨다.(S10)

즉, 상기 각 윤축 고정지그(112)의 중앙에 형성된 윤축 수용홀(112a)에 구동기어 조립체(200)의 윤축(210) 단을 삽입시킨다.

이때, 상기 구동기어 조립체(200)의 윤축(210) 양단은 윤축 수용홀(112a)의 내측으로 형성된 부시(112b)와 베어링(112c)에 의해 지지된다.

그리고, 상기 케이스(113)를 볼트와 같은 체결구(B)를 이용하여 윤축(210)의 양단면과 결합, 고정시킨다.

이어서, 상기 (b) 단계는, 상기 구동기어 조립체 고정수단(120)의 피스톤 로드(122a)를 신장시키면 상기 고정덮개(121)가 힌지를 기준으로 회전하여 상기 구동기어 조립체(200)의 윤축(210) 양단이 삽입된 윤축 고정지그(112)를 덮어 고정한다.(S20)

이에 따라, 상기 구동기어 조립체 안착부(110)를 통해 안착되는 구동기어 조립체(200)의 흔들림이 방지된다.

계속해서, 상기 (c) 단계는, 상기 구동수단(130)과 구동기어 조립체(200)를 연결한다.(S30)

좀 더 구체적으로 상기 전동기(131)의 축에 원동풀리(132)를 결합하고, 상기 구동기어 조립체(200)를 구성하는 제2 기어유닛(240)의 소기어(242) 축에 종동풀리(133)를 결합한다.

그리고, 상기 원동풀리(132)와 종동풀리(133) 사이를 벨트(134)로 상호 연결하고, 원동풀리(132)와 종동풀리(133)의 상부에 안전커버(135)를 덮는다.

이때, 상기 원동풀리(132)와 종동풀리(133) 사이를 연결하는 벨트(134)의 장력을 조절한다.

또, 상기 구동기어 조립체(200)의 제1 기어유닛(220)과 제2 기어유닛(240)에 진동센서(243)와 온도센스(244)를 부착한다.

상기 (d) 단계는, 상기 구동수단(130)을 동작시켜 구동기어 조립체(200)를 회전시켜 무부하 시험을 진행한다.(S40)

좀 더 구체적으로 상기 제어반(미도시)에 형성된 조작버튼을 누르면 상기 제어반과 전기적으로 연결된 전동기(131)가 회전하게 되고 이에 연동하여 상기 원동풀리(132)와 종동풀리(133) 및 제2 기어유닛(240)의 소기어(242)가 회전하게 된다.

상기 소기어(242)의 회전동작에 연동하여 기어 치(齒)결합된 대기어(241)가 회전하면서 구동기어 조립체(200) 전체를 회전시킨다.

이때, 상기 구동기어 조립체(200)의 윤축(210)은 윤축 고정지그(112)의 부시(112b)와 베어링(112c)에 의해 지지되므로 원활한 회전동작이 이루어지면서 무부하 시험이 시작된다.

그리고, 상기 구동기어 조립체(200)가 회전하면 상기 제어반(미도시)과 컴퓨터(미도시)는 상기 RPM 측정센서(132a)와, 진동센서(243) 및 온도센서(244)를 통해 전달되는 측정값에 의해 자체 자기진단을 실행하고 설정된 기준치와 비교하여 정상 또는 불량과 같은 상태를 컴퓨터(디스플레이)에 표시하고, 시험 대상품인 구동기어 조립체(200)에 대한 고장내역이나 문제점 등을 기록 관리한다.

따라서 본 발명은 이와 같은 동작을 지속적으로 반복함으로써 구동기어 조립체를 현차에 설치하지 않고도 무부하 시험을 쉽게 이룰 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100 : 구동기어 조립체 무부하 시험장치 110 : 구동기어 조립체 안착부
111 : 지지프레임 112 : 윤축 고정지그
112a : 윤축 수용홀 112b : 부시
112c : 베어링 120 : 구동기어 조립체 고정수단
121 : 고정덮개 122 : 실린더
122a : 피스톤 로드 123 : 지지프레임
130 : 구동수단 131 : 전동기
132 : 원동풀리 132a : RPM 측정센서
133 : 종동풀리 134 : 벨트
135 : 안전커버 140 : 베이스 프레임
200 : 구동기어 조립체 210 : 윤축
220 : 제1 기어유닛 230 : 차륜
240 : 제2 기어유닛 241 : 대기어
242 : 소기어 243 : 진동센서
244 : 온도센서
B :체결구

Claims

철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치로서,
구동기어 조립체를 안전하게 안착시킬 수 있도록 상호 간격을 두고 형성되는 지지프레임과, 상기 각 지지프레임의 상면에 형성되는 윤축 고정지그로 이루어지는 구동기어 조립체 안착부와;
상기 구동기어 조립체 안착부의 일측에 형성되어 상기 구동기어 조립체 안착부를 통해 안착되는 구동기어 조립체의 흔들림을 방지하도록 회전동작에 의해 개폐되는 고정덮개와, 상기 고정덮개와 결합되어 신축동작하는 피스톤 로드를 갖는 실린더로 이루어지는 구동기어 조립체 고정수단과;
상기 구동기어 조립체 안착부의 타 일측에 형성되어 구동기어 조립체를 회전시키도록 동력을 제공하는 전동기와 상기 전동기의 축에 결합되는 원동풀리와 기어박스의 기어 축에 결합되는 종동풀리를 포함하여 이루어지는 구동수단; 을 포함하는 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 윤축 고정지그는 중앙에 윤축 수용홀이 형성되고 상기 윤축 수용홀의 내측으로는 부시와 베어링이 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 윤축 고정지그의 일 측면으로는 윤축을 고정 지지하기 위한 케이스가 결합되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 고정덮개는 일단면 측과 밑면 양측이 회전 가능하도록 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 원동풀리 또는 종동풀리에는 RPM을 측정하기 위한 RPM 측정센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 구동기어 조립체는 기어박스를 구비하고 상기 기어박스의 일측으로는 주입된 오일의 온도를 측정하기 위한 온도센서와 기어의 회전동작시 진동을 측정하기 위한 진동센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치를 이용하는 무부하 시험방법으로서,
(a) 구동기어 조립체 무부하 시험장치에 구동기어 조립체를 안착시키는 단계와;
(b) 구동기어 조립체 고정수단으로 구동기어 조립체를 고정하는 단계와;
(c) 상기 구동수단과 구동기어 조립체를 연결하는 단계와;
(d) 상기 구동수단을 동작시켜 구동기어 조립체를 회전시켜 무부하 시험을 진행하는 단계 ; 를 포함하는 철도차량용 구동기어 조립체 무부하 시험장치를 이용하는 무부하 시험방법.