열응력과 질량불평형을 고려한 밸런스 유닛 모듈 설계 CAE 절차

Abstract

1. 회전체의 진동해석 결과 각 RPM에 따른 G값, 베어링부의 반력, 샤프트 회전에 의한 응력값 분포를 해석하였다. 2. 샤프트 모듈의 내부의 온도를 예상하여 고온에 의한 샤프트의 응력을 해석한 결과 베어링부와 기어접촉부의 열응력값이 240Mpa~450Mpa사이에 분포하며 재료의 허용응력값 보다 상승할 수 있음을 보였다. 열응력 값은 전체 구조설계시 변수로 설정할 수 있고 냉각오일의 적정온도를 예상하는데 쓰일 수 있다. 3. 동특성 해석으로 얻은 결과를 정적인 조건으로 가정하여 해석한 결과 통상적으로 쓰이는 두 가지 재료별 응력과 변형을 알 수 있었다. 이 구조해석의 안정성을 바탕으로 재료의 선정 및 모듈 전체 하우징의 구조설계를 하는데 사전 데이터로 사용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 4. 불평형 관성력을 제거하는 밸런스 샤프트의 동특성을 시뮬레이션 한 결과 불평형 질량에 따른 진동 특성값을 얻었다. 5. 열응력을 고려하여 운동학적 특성에 의한 재료의 선정에 열적 안정성을 고려한 모듈의 구조안정을 도모할 수 있었다. 6. 샤프트 동특성 결과값을 하우징 모듈에 적용시켜 전체 구조적인 안정성을 판별할 수 있는 시뮬레이션 과정을 얻었다.

Balance Unit is a automobile part of Engine that receives inertia force. a back and forth motion of a piston generate the force of inertia.( when 200CC single cylinder, 6000rpm(400kg) 10000(1000kg)) Engine has two kinds of vibration, or top-bottom vibration and right-left vibration. In this vibrations, top-bottom vibration is removed by balance weight. but To reduce right-left vibration balance unit is necessary. In this Study, this balance unit is a unbalance mass shaped shaft to diminish vibrations. Considering the increasing unbalanced mass effect, according to a body of rotation's dynamics and FEM method the designs of balance unit housing is performed. and strong friction force between gears and gears or gears and housing can cause high-level thermal stress. to mitigate deformation from thermal stress, it is necessarily recommended that engineers should perform structural design optimization. On this first stage study, we've carried out finite element method so that thermal stress and deformation according to the temperature of balance shaft.