용 유압 액츄에이터의용 유압 액츄에이터의용 유압 액츄에이터의용 유압 액츄에이터의Radial GateRadial GateRadial GateRadial Gate

신뢰성 향상신뢰성 향상신뢰성 향상신뢰성 향상

최 종 보 고 서최 종 보 고 서최 종 보 고 서최 종 보 고 서( )( )( )( )

2008. 8.2008. 8.2008. 8.2008. 8.

총괄주관기관 동진엠텍 주총괄주관기관 동진엠텍 주총괄주관기관 동진엠텍 주총괄주관기관 동진엠텍 주: ( ): ( ): ( ): ( )

주 관 기 관 한국기계연구원주 관 기 관 한국기계연구원주 관 기 관 한국기계연구원주 관 기 관 한국기계연구원::::

지 식 경 제 부지 식 경 제 부지 식 경 제 부지 식 경 제 부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하

본 보고서를 용 유압 액츄에이터의 신뢰성 향상 총사업기간본 보고서를 용 유압 액츄에이터의 신뢰성 향상 총사업기간본 보고서를 용 유압 액츄에이터의 신뢰성 향상 총사업기간본 보고서를 용 유압 액츄에이터의 신뢰성 향상 총사업기간“Radial Gate ” ( : 2007.“Radial Gate ” ( : 2007.“Radial Gate ” ( : 2007.“Radial Gate ” ( : 2007.

과제의 최종보고서로 제출합니다과제의 최종보고서로 제출합니다과제의 최종보고서로 제출합니다과제의 최종보고서로 제출합니다9. ~ 2008. 06.) .9. ~ 2008. 06.) .9. ~ 2008. 06.) .9. ~ 2008. 06.) .

2008. 08. 1.2008. 08. 1.2008. 08. 1.2008. 08. 1.

총괄주관기관명 동진엠텍 주총괄주관기관명 동진엠텍 주총괄주관기관명 동진엠텍 주총괄주관기관명 동진엠텍 주: ( ): ( ): ( ): ( )

총괄책임자 김영식총괄책임자 김영식총괄책임자 김영식총괄책임자 김영식::::

연 구 원 유봉상연 구 원 유봉상연 구 원 유봉상연 구 원 유봉상::::

연 구 원 류재팔연 구 원 류재팔연 구 원 류재팔연 구 원 류재팔::::

연 구 원 김상환연 구 원 김상환연 구 원 김상환연 구 원 김상환::::

주관기관명 한국기계연구원주관기관명 한국기계연구원주관기관명 한국기계연구원주관기관명 한국기계연구원::::

주관책임자 박종원주관책임자 박종원주관책임자 박종원주관책임자 박종원::::

연 구 원 남태연연 구 원 남태연연 구 원 남태연연 구 원 남태연::::

연 구 원 강혁재연 구 원 강혁재연 구 원 강혁재연 구 원 강혁재::::

연 구 원 이기욱연 구 원 이기욱연 구 원 이기욱연 구 원 이기욱::::

- 3 -

부품 소재신뢰성기반기술확산사업 보고서 초록부품 소재신뢰성기반기술확산사업 보고서 초록부품 소재신뢰성기반기술확산사업 보고서 초록부품 소재신뢰성기반기술확산사업 보고서 초록••••

관리 번호

사 업 명 용 유압 액츄에이터의 신뢰성 향상Radial Gate

키 워 드 액츄에이터 다목적댐 수명시험 신뢰성Radial Gate/ / / /

사업 목표 및 내용

최종 목표1.

기술 성능 지표1)

내부 누유 미만(1) : 2.5 mL/10min

외부 누유 미만(2) : 0.4mL/10min

추력 효율 이상(3) : 90 %

출력 특성 이하(4) : ± 0.5 %

반복성 이내(5) : 0.2 %

수명 신뢰수준 에서 시이클 보증(6) : 90 % 2,400 (B10 수명)

신뢰성 문제점 현황2.

사 등이 세계적인 로서 고효율 고수명 등으로1) EATON, HYDRAULIC, HUNGER Maker ,

비싼 가격에도 불구하고 시장을 주도하고 있음.

최근에는 출력 밀도 를 높이고 경량화를 위해 고압화 고신뢰2) (kW/kg) (Poclain 450bar),

성을 확보하고 장수명화 등으로 제품의 성능은 물론 신뢰성 향상이 더욱 요구되고 있,

음.

현재 당사는 여러 가지 제어를 위해 사용되는 정밀 유압 액츄에이터를3) Radial Gate

생산하고 있으나 시험장비 부족으로 생산 후 정확한 시험평가를 하지 못하여 불량원인

의 과학적 결과 유추가 어려운 실정임.

따라서 정확한 시험 공인시험 이 불가능하고 설계 사용 자들의 요구하는 다양한4) ( ) , ( )

에 대응하는 용량 자동계산과 최적설계기술을 보유하지 못한 상태임Application .

또한 유압 액츄에이터에 대한 정밀 설계기술이 부족하여 고성능의 유압 액츄에이터5) ,

를 제작하는데 많은 어려움을 겪고 있음.

그러나 선진국에 수출을 위해서는 시험 구축과 시험결과 분석기술개발이6) Data Base

절실히 요구됨.

또한 개발된 제품의 성능시험 내구성 시험 및 평가를 위한 시험방법 및 평가 기준7) , ,

에 대한 근본적인 기술력이 부족하여 실질적인 제품개발에 어려움을 겪어 오고 있어 이

것에 대한 신뢰성 향상 기술지원이 시급한 상황임.

- 4 -

주요 사업내용3.

분석을 통한 고장 및 파손사례 고장원인 여향 분석을 실시하였1) FMECA, FTA, QFD ,

으며 이로인한 고장원인 영향도 분석을 통해 개선점 및 최적 시험 방안 도출,

신뢰성평가기준 개발을 통한 신뢰성 평가 종합성능 내환경 수명시험 수행2) ( , , )

시험평가 결과 분석 및 개선안 도출3)

신뢰성 향상 기술을 반영한 시제품 제작4)

신뢰성 적용결과 사업전 후 정량적 비교4. ( · )

유압 액츄에이터의 파손 사례 문제점 및 분석기술 확보1) ,

신뢰성 향상 결과 반영 현 생산 제품 성능향상 설계기술 확보2)

환경조건을 고려한 신뢰성 시험 및 결과 분석 평가기술 확보3) Data ·

신뢰수준에 따른 수명추정 해석기술 확보4)

신뢰수준 에서 사이클의 신뢰수준을 확보5) 90% 2,400 (B10)

기대효과 기술적 및 경제적 효과5. ( )

기술적 효과1)

고장원인 분석 기법 정립-

해결 방안 기법 정립-

용 유압 액츄에이터의 신뢰성 향상 설계 및 시제품 개선- Radial Gate

신뢰성 시험 및 평가 방법 개발-

부품 및 시스템 수명 해석 기술 확보-

경제적 효과2)

국내 외 완성품 메이커에 신뢰성 입증용으로 활용- ·

수요업체의 요구 목표 수명 달성 및 신뢰성 향상에 따른 매출 확대:

및 이 가능한 동종 모델 신뢰성 향상기반 기술로 활용- Scale Up Down

부품 및 시스템 수명해석 기술에 활용-

장수명 사회간접 용 유압 액츄에이터 국산화 개발에 활용- Infra

신제품 개발에 필요한 소요기간 단축-

건설 중장비 세계 점유율 확대-

- 5 -

적용분야6.

다목적댐 의 동기식 수문개폐- Radial Gate

소형 하천의 배수갑문 개폐- Radial Type

운하 및 방조제 등의 갑문 개폐-

동종 및 제품의 신뢰성향상 기반기술로 활용- Model Series

부품 및 시스템 수명해석 기술 활용-

산업 현장에서 요구하는 최적화 모델개발-

- 6 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 신뢰성 향상 대상제품의 개요제 장 신뢰성 향상 대상제품의 개요제 장 신뢰성 향상 대상제품의 개요제 장 신뢰성 향상 대상제품의 개요1111

제 장 신뢰성 향상 사업 목표제 장 신뢰성 향상 사업 목표제 장 신뢰성 향상 사업 목표제 장 신뢰성 향상 사업 목표2222

제 장 대상제품의 주요 고장분석 결과제 장 대상제품의 주요 고장분석 결과제 장 대상제품의 주요 고장분석 결과제 장 대상제품의 주요 고장분석 결과3333

제 절 고장 분석 자료 해석 및 시험 항목 결정제 절 고장 분석 자료 해석 및 시험 항목 결정제 절 고장 분석 자료 해석 및 시험 항목 결정제 절 고장 분석 자료 해석 및 시험 항목 결정1111

제 절 무고장데이터 에 의한 신뢰도 추정제 절 무고장데이터 에 의한 신뢰도 추정제 절 무고장데이터 에 의한 신뢰도 추정제 절 무고장데이터 에 의한 신뢰도 추정2 (No Failures)2 (No Failures)2 (No Failures)2 (No Failures)

제 절 용 유압 액츄에이터의 신뢰성제 절 용 유압 액츄에이터의 신뢰성제 절 용 유압 액츄에이터의 신뢰성제 절 용 유압 액츄에이터의 신뢰성3 Radial Gate3 Radial Gate3 Radial Gate3 Radial Gate

판정기준 개발판정기준 개발판정기준 개발판정기준 개발

제 장 대상제품의 신뢰성 개선을 위한 설계기술 개발제 장 대상제품의 신뢰성 개선을 위한 설계기술 개발제 장 대상제품의 신뢰성 개선을 위한 설계기술 개발제 장 대상제품의 신뢰성 개선을 위한 설계기술 개발4444

제 절 용 유압 액츄에이터 설계기술 개발제 절 용 유압 액츄에이터 설계기술 개발제 절 용 유압 액츄에이터 설계기술 개발제 절 용 유압 액츄에이터 설계기술 개발1 Radial Gate1 Radial Gate1 Radial Gate1 Radial Gate

제 절 용 유압 액츄에이터 해석제 절 용 유압 액츄에이터 해석제 절 용 유압 액츄에이터 해석제 절 용 유압 액츄에이터 해석2 Radial Gate FEM2 Radial Gate FEM2 Radial Gate FEM2 Radial Gate FEM

제 절 용 유압 액츄에이터의 설계개선 결과제 절 용 유압 액츄에이터의 설계개선 결과제 절 용 유압 액츄에이터의 설계개선 결과제 절 용 유압 액츄에이터의 설계개선 결과3 Radial Gate3 Radial Gate3 Radial Gate3 Radial Gate

제 장 신뢰성평가기준 개발 및 시험평가제 장 신뢰성평가기준 개발 및 시험평가제 장 신뢰성평가기준 개발 및 시험평가제 장 신뢰성평가기준 개발 및 시험평가5555

제 절 시험방법 및 평가기준 개발제 절 시험방법 및 평가기준 개발제 절 시험방법 및 평가기준 개발제 절 시험방법 및 평가기준 개발1111

제 절 시험 장비 구성제 절 시험 장비 구성제 절 시험 장비 구성제 절 시험 장비 구성2222

제 절 용 유압 액츄에이터 시험평가제 절 용 유압 액츄에이터 시험평가제 절 용 유압 액츄에이터 시험평가제 절 용 유압 액츄에이터 시험평가3 Radial Gate3 Radial Gate3 Radial Gate3 Radial Gate

- 7 -

제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론6666

제 절 시험 결과 분석 및 검토제 절 시험 결과 분석 및 검토제 절 시험 결과 분석 및 검토제 절 시험 결과 분석 및 검토1111

제 절 주요성과제 절 주요성과제 절 주요성과제 절 주요성과2222

제 장 참고문헌제 장 참고문헌제 장 참고문헌제 장 참고문헌7777

- 8 -

제 장 신뢰성 대상제품의 개요제 장 신뢰성 대상제품의 개요제 장 신뢰성 대상제품의 개요제 장 신뢰성 대상제품의 개요1111

다목적댐 용 유압 액츄에이터는 의 배수갑문 상단에 장착Radial Gate Radial Type

되어 댐에 흘러들어오는 목재나 이물질 등의 배출시에 수문 전체를 동작시키지 있

고 상단의 만을 열어 하류로 흘려보내도록 하는 액츄에이터이다Radial Gate .

다목적댐 용 유압 액츄에이터는 다목적댐의 개폐이외에Radial Gate Radial Gate

도 석유시추선 대형 가동교 등 산업계의 거대한 시스템에서 필수 구성부품으로 응,

용되기 때문에 그 기능상의 결정적이고 중요한 특성으로 인하여 모든 환경에서 작

동이 보장되어야 하며 적용 시스템에 따라 특별한 설계가 고려되어야 한다.

다목적댐 용 유압 액츄에이터는 실외에 장착되어 강우와 폭염 및 직사Radial Gate

광선 등에 대한 내환경 성능이 필수적이고 상수원 보호구역에 설치될 수 있으므로

외부 누설에 의한 수직 오염을 최소화해야 한다.

또한 댐에 설치 시공 후 교체 및 수리가 용이하지 않고 한번 장착되면 년 정도, 20

사용되므로 내구수명의 신뢰성이 확보되어야 한다.

그림 다목적댐 용 유압 액츄에이터1 Radial Gate

- 9 -

그림 다목적댐 용 유압 액츄에이터 조립도2 Radial Gate

그림 다목적댐 용 유압 액츄에이터3 Radial Gate 3D Model

다목적댐 용 유압 액츄에이터의 주요기술은 두 개의 액츄에이터가 하나Radial Gate

의 를 동시에 들어 올리는 행정 동안 정밀하게 제어되도록 하여 동기작Radial Gate

동 시키는 기술로서 이들 기술을 활용한 시스템의 국내 수입액은 약 억원에, 1,200

달하고 있어 이를 대체할 만한 국내기술의 확보와 국내관련 산업의 발전을 위해 국

가적인 차원의 기술투자가 절실히 필요한 분야이다.

용 유압 액츄에이터는 독일 프랑스 네덜란드 미국 일본 등의 기계산업 선Radial , , , ,

진국에서 원천기술을 독점하고 세계시장을 주도하고 있다 그러나 최근 동남아시아.

와 중국 등의 신흥시장에서 상대적으로 가격경쟁력이 우수한 국내업체의 제품에 대

한 수요가 발생하기 시작하여 후발 주자인 우리에게는 틈새시장 개척에 대한 비전,

과 선진업체 추격을 위한 발판을 형성할 수 있는 기술개발 투자의 최적기이다.

- 10 -

사 등이 세계적인 로서 고효율 고수명등으로EATON HYDRAULIC, HUNGER Maker ,

비싼 가격에도 불구하고 시장을 주도하고 있고 최근에는 출력 밀도 를 높이(kW/kg)

고 경량화를 위해 고압화 고신뢰성을 확보하고 장수명화 등으로(Poclain 450bar), ,

제품의 성능은 물론 신뢰성 향상이 더욱 요구되고 있다.

현재 당사는 여러 가지 제 어를 위해 사용되는 정밀 유압 액츄에이터Radial Gate ㅣ

를 생산하고 있으나 시험장비 부족으로 생산 후 정확한 시험평가를 하지 못하여 불

량원인의 과학적 결과 유추가 어려운 실정이다.

따라서 정확한 시험 공인시험 이 불가능하고 설계 사용 자들의 요구하는 다양한( ) , ( )

에 대응하는 용량 자동계산과 최적설계기술을 보유하지 못한 상태이다Application .

또한 유압 액츄에이터에 대한 정밀 설계기술이 부족하여 고성능의 유압 액츄에이,

터를 제작하는데 많은 어려움을 겪고 있다.

그러나 선진국에 수출을 위해서는 시험 구축과 시험결과 분석기술개발이Data Base

절실히 요구되고 있다.

이에 반해 외국 선진 업체는 축적된 최적 설계기술 및 수명을 고려한Know-how

제품 개발 기술 확보하고 있으며 신규 개발품에 대한 종합성능 시험 수명 및 내환, ,

경성 시험을 출고 전 사전 실시하고 파손 제품에 대한 사례별 확보 및 철저, Data

한 분석을 통한 설계 보완 체계를 구축하여 제품 신뢰성 활동에 있어서도 문제점,

분석에 따른 체계적인 제품 향상 활동을 하고 있다.

따라서 국내 업체가 독자적으로 제품을 개발 생산하더라도 수요 업체에서는 제품,

의 신뢰성 평가 기준 미 설정 측정기술 및 설비 부족 등에 의한 신뢰성 입증이 미,

비한 이유로 국산 제품 적용을 미루고 고성능을 갖는 제품에 대해서는 선진업체,

제품을 수입하고 있는 실정이다.

또한 개발된 제품의 성능시험 내구성 시험 및 평가를 위한 시험방법 및 평가기준, ,

에 대한 근본적인 기술력이 부족하여 실질적인 제품개발에 어려움을 겪어오고 있어

이것에 대한 신뢰성 향상 기술지원이 시급한 상황이다.

- 11 -

이와 함께 최근에는 모든 산업 분야에 최첨단의 제어 기술이 사용됨에 따라 신뢰성

검증을 포함한 시작품에 대해 실내 성능 시험 및 내구 시험을 수행하여(Reliability) ,

개발된 시작품의 신뢰성을 파악하고 개선점이 요구되고 있다.

현재 세계 일류 제품을 개발하기 위해서는 신뢰성 확보 문제가 필수적이며 이러한,

추세는 유압 액츄에이터에도 적용되어 신뢰성 확보가 시급한 실정이다.

이에 따라 금번 신뢰성 향상 지원 사업을 통한 용 유압 액츄에이터의Radial Gate

신뢰성 향상 연구 개발을 통해 용 유압 액츄에이터의 고장 모드 분석Radial Gate

및 가속 수명 시험 방법 개발의 기술 대한 애로 사항을 지원함으로서 Radial Gate

용 유압 액츄에이터에 대한 성능 향상 및 신뢰성을 확보할 수 있다 더 나아가 관.

련 제품을 이용한 유압시스템 응용기술을 확대할 수 있으며 신제품 개발시에도 이,

러한 표준화를 적용하여 국제적인 제품의 신뢰성이 확보되면 유압 액츄에이터의 수

입대체 및 수출 기반확보에 큰 효과를 거둘 것으로 기대된다.

그림 용 유압 액츄에이터의 산업계 응용분야4 Radial Gate

- 12 -

제 장 신뢰성 향상 사업 목표제 장 신뢰성 향상 사업 목표제 장 신뢰성 향상 사업 목표제 장 신뢰성 향상 사업 목표2222

사업 목표1.

목표

구분목 표 달성방범

신뢰도○ 신뢰수준 에서90% ,

B10으로 사이클 보장2,400

○ 보증수명 신뢰수준 샘플수, , ,

등으로부터 무고장 시험시간 산출

○ 수명시험으로부터 무고장 확인

신뢰성

분석

○ 고장모드영향분석(FMEA)

○ 결함나무분석(FTA)

○ 품질기능전개(QFD)

○ 고장데이터 수집 및 정리

○ 구성부품별 고장 메타니즘 분석

○ 고장영향 및 치명도 분석

○ 신뢰성평가기준 개발

○ 시험수행 및 결과 분석

○ 국내 외 시험규격 분석·

○ 수요자의 요구사항 분석

○ 시험항목 및 시험방법 개발

기업

지원

○ 시험평가규격 제공○ 수집된 국내 외 시험규격 제공·

○ 신뢰성평가기준 제공

○ 시험방법 및 장비운용 교육○ 시험방법 및 절차 교육

○ 장비운용 교육

○ 기술상담 및 설계기술 지원○ 고장원인 기술상담

○ 신뢰성향상 설계기술 지원

연계

활동

○ 신뢰성평가기준개발 협의○ 수집된 고장데이터 협의

○ 고객요구 시험항목 협의

○ 성능개선 시제품설계 협의

○ 시험결과 협의

○ 고장원인 및 개선방안 협의

○ 기존 생산 공정 문제점 분석

○ 시제품제작 협의

- 13 -

사업 내용2.

수행기관 사 업 내 용

동진엠텍 주( )

○ 주요내용

용 유압 액츄에이터의 고장사례- Radial Gate

구축 및 분석Data Base

현 생산 제품 설계기술 검토-

신뢰성 향상 기술을 반영한 시제품 제작-

○ 추진방안

고객 요구사항 조사-

구성부품별 고장 메카니즘 분석-

기존 생산 설계 공정 문제점 분석 및 개선방안수립- ·

신뢰성 향상을 위한 조치 시행-

개선방안 양산적용-

한국기계연구원

○ 주요내용

고장모드영향 및 결함나무 분석-

신뢰성평가기준 개발-

시험수행 및 결과 분석-

성능개선 시제품설계 제의-

○ 추진방안

신회성 목표설정-

국내 외 시험규격조사- ·

고장데이터 수집 및 정리-

고장영향 및 치명도 분석-

신뢰성 평가수행 종합성능시험 내환경시험 수명시험- ( , , )

개선된 설계수정안 제시-

시제품 시험평가-

- 14 -

수행체계 및 역할분담3.

동진엠텍 주( ) 한국기계연구원

○ 용 유압 액츄에이터의 고장Radial Gate

사례 구축 및 분석Data Base

○ 현 생산 제품 설계기술 검토

○ 시험평가 결과 분석 및 개선안 도출

○ 신뢰성 향상 기술을 반영한 시제품 제작

○ 사업수행결과 기술 정리 및 보고서Data

작성

국내 외 시험규격 수집 및 분석·○

신뢰성평가기준안 개발○

가속시험모델 개발○

신뢰성 평가수행○

종합성능시험-

내환경시험-

수명시험-

고장원인 분석 및 개선방안 도출○

개선된 설계수정안 제시○

시제품 시험평가○

사업수행결과 기술 정리 및 보고Data○

서 작성

신뢰성 향상 지원 결과의 활용 방안4.

수요 기업 제품의 신뢰성 향상을 통한 기업 이미지 개선 및 납품 확대1)

새로운 수요 기업의 창출 및 수출 증대 효과 기대2)

신뢰성 평가 및 향상에 대한 시스템 설계의 표준화로 기술 경쟁력 확보3)

- 15 -

제 장 대상제품의 주요 고장분석 결과제 장 대상제품의 주요 고장분석 결과제 장 대상제품의 주요 고장분석 결과제 장 대상제품의 주요 고장분석 결과3333

제 절 고장 분석 자료 해석 및 시험 항목 결정제 절 고장 분석 자료 해석 및 시험 항목 결정제 절 고장 분석 자료 해석 및 시험 항목 결정제 절 고장 분석 자료 해석 및 시험 항목 결정1111

시스템을 구성하고 있는 부품들의 고장 모드가 타 부품과 시스템 및 사용자에게 미

치는 영향과 고장 원인 상향식으로 조사하여 해석함으로써 그 원인 메커니즘( )ㅇㄹ

을 확인하고 이를 바탕으로 품질개선 및 내구 시험 등의 자료로 활용 한다.

고장모드 및 메키니즘 분석1.

(Failure Modes and Mechanisms Analysis : FMMA)

주요 구성품

(primary

components)

기능

(function)

고장 모드

(failure modes)

고장 메커니즘

(failure mechanisms)

피스톤 씰

캡 쪽과 헤드 쪽 간의 내

부 누유 방지 튜브내면과

피스톤 외주표면의 마모

방지

누유 발생 1-1 마찰 마모

마찰 증가 1-2 윤활 저하

압력 유지 불가 1-3 피로 파괴

로드 씰

외부로의 누유 방지 및 튜

브 내부 이물질 유입방지

액츄에어터 로드의 마모

방지

누유 발생 2-1 마찰 마모

마찰 증가 2-2 윤활 저하

압력 유지 불가 2-3 피로 파괴

액츄에이터

튜브

액츄에이터 구조 및 자체

강성 유지 로드 전진 후퇴·

시 압력실 역할

파손 3-1 피로 파뢰

변형 3-2 교번 하중

피스톤 로드외부로의 추력 및 견인력

전달

코팅표면 긁힘 4-1 부식 발생

로드 변형 4-2 유격 발생

캡 및 헤드

커버튜브 내부 기밀성 유지

조립볼트 파손 5-1 초과 압력

커버 변형 5-2 외력 발생

신호 변환부 계측 신호 변환

부정확한 계측

신호6-1 변환 오차A/D

계측치 손실 6-2

신호수준 감소

임피던스

불일치

신호 전송선 계측 신호 전달

신호 상실 7-1단선

간섭

신호 오차 7-2전원선 간섭

전송선 오염

계측 신호

계산장치계측값 보정 및 산출 부정확한 계측치 8-1

계산 알고리븜

오차

전원 공급부 전원 공급 전압 상실 9-1 전원부 고장

정보 수신부 계측 신호 수신 부적합한 응답10-

1

시스템 고장

알고리즘 오차

- 16 -

치명도 메트릭스 분석2. (Criticality Matrix Analysis : CMA)

- 17 -

고장모드 영향 및 치명도 분석3. ,

(Failure Modes, Effects and Criticality Analysis : FMECA)

주요 구성품

(primary

components)

기능

(function)

고장 모드

(failure

modes)

고장

매케니즘

(Failure

mechanisms)

고장 영향

(failure

effects)

치명도 평가

(Criticality)

고장

발생

빈도

고장

심각

도

치명

도

피스톤 씰누유,

마모 방지

누유 발생 씰 마모 파손,시동 압력

저하하 상 5

마찰 증가 윤활 저하효율 저하

수명 단축하 중 3

압력 유지

불능씰 파손

내압성

저하하 중 3

로드 씰누유,

마모 방지

누유 발생 씰 마모 파손,시동 압력

저하하 상 5

마찰 증가 윤활 저하효율 저하

수명 단축중 중 5

압력 유지

불능씰 파손

외부 누설

발생중 중 5

액츄에이터

트뷰

강성 유지

및

압력실

역할

파손초과 압력

발생

내압성

상실

누설 발생

하 중 3

변형 외력 발생 효율저하 하 하 1

피스톤 로드

추력

및

견인력

전달

코팅 표면

긁힘씰 마모 부식,

외부 누유

발생

수명 단축

하 하 1

로드 변형 외력 발생효율 저하

추력 불능하 중 3

캡 및 헤드

커버

기밀성

유지

마모 접촉면 손상외부 누유

발생하 하 1

누유 외력 발생내압성

상실하 중 3

신호 변환부계측 신호

변환

부정확한

계측 신호

변환A/D

오차계측 오차 하 상 5

계측치

손실

신호수준 감소

임피던스

불일치

출력신호

불량중 중 5

신호 전송선계측 신호

전달

신호 상실단선

간섭

출력감도

저하중 상 7

신호 오차전원선 간섭

전송선 오염

계측오차

증가상 상 9

계측 신호

계산장치

계측값

보정

및 산출

부정확한

계측치

계산 알고리즘

오차

계측치

부정확하 하 1

전원 공급부 전원 공급 전압상실 전원부 고장 계측 불량 하 상 5

정보 수신부계측 신호

수신

부적합한

응답

시스템 고장

알고리즘 오차

응답특성

저하중 중 5

- 18 -

결함 나무 분석4. (Fault Tree Analysis : FTA)

액츄에이터 고장1.

기본 성능 저하2.

외형 고장3.

계측 불량4.

규정 누유 양 과다5.

출력 부족 효율 저하6. ( )

튜브 파손7.

커버 파손8.

외부 누유9.

전원 공급 불량10.

정보 수신 불략11.

신호 불량12.

피스톤 씰 마모13.

로드 씰 마모14.

액츄에이터 내면 손15.

상

로드 표면 손상16.

시동 압력 높음17.

오링 파손18.

체결 볼트 파손19.

신호 상실20.

계측 오차 발생21.

소음 발생22.

- 19 -

단계 품질 기능 전개5. 2 (2-stage Quality Function Deployment)

가 품질 기능 전개의 개념.

제품 설계나 제품 계획에서 가장 중요하며 먼저 이루어져야 하는 것이 고객의 요

구 기대사항을 파악하고 구현하는 체계적인 방법을 마련하는 것이다 이를 위해 먼,

저 해당 제품 또는 서비스의 고객을 정의하고 고객이 원하는 것이 무엇인지를 파악

해야 할 것이다 이를 위한 체계적인 방법으로 개발 된 것이 품질 기능 전개.

이다(QFD-Quality Function Deployment) .

나 품질 기능 전개의 적용.

용 유압 액츄에이터의 품질 기능 전개는 먼저 요구 조건을Radial Gate Quality

와 같이 정의하여 개 분야로 나누었으며 이는 차Function Deployment Level 11 ,Ι

후에 성능시험 및 환경 시험 수명 시험의 요구 사항이 반영되어 졌다, .

각 분야별 그리고 각각의 고장 모드를 연관하여 중요도에 따라 점수 를 부여(5,3,1)

하여 고장모드별 점수를 합산하였다 여기에서 발췌된 점수는 고장모드 중 우선순.

위를 결정하게 되고 차후 시험에 핵심 시험 항목을 Quality Function Deployment

와 같이 결정하게 된다Level .Ⅱ

에서 결정된 부품별 고장모드 점수는 다시Quality Function Deployment Level Ι

에서와 같이 시험항목과 연계하여 각각의Quality Function Deployment Level Ⅱ

시험항목과의 상관관계를 평점하게 된다 그 평점한 값을 바탕으로 시험 평가 중.

가장 우선이 되어야할 시험이 결정이 되고 대표 성능이 결정되게 된다.

- 20 -

다 품질 기능 전개 단계. 1(Quality Function Deployment Level 1 : QFD level 1)

비 고 중요도 가장 중요 점 중요 점 보통 점: (5 ), (3 ), (1 )◎ ● ▲

- 21 -

라 품질 기능 전개 단계. 2(Quality Function Deployment Level 2 : QFD level 2)

비 고 평가 척도 가장 중요 점 중요 점 보통 점1. : (5 ), (3 ), (1 )◎ ● ▲

시험 항목별 유효성 점수 중요도 점수 평가 척도2. = ( × )∑

- 22 -

국내외 시험규격 조사6.

용 유압 액츄에이터의 시험항목 및 방법의 정립을 위해 고장분석을 통Radial Gate

하여 종합성능시험 내환경성시험 수명시험에 대한 평가항목을 선정하였고 규, , , KS

경과 국제적으로도 권위가 있는 등 국제 규격과 선진 외국 규격을IEC, ISO, MIL

참고하여 평가기준을 검토하였다.

가 참고규격 조사 및 정리.

유압 공기압 도면 기호KS B 0054 ·

유압 및 공기압 용어KS B 0120

유압 실린더KS B 6370

위치 센서불이 유압 실린더 시험방법KS B 6517

유압 유체 동력 유체 고체 입자에 의한 오염도의 코딩방법KS B ISO 4406 - -

염수 분무 시험 중성 아세트산 및 캐스 분무 시험KS D 9502 ( , )

산업용 액체 윤활유 점도 분류KS M ISO 3448 - ISO

IEC 60068-2-6 Environmental testing - Part 2: tests - test fc:

vibration(sinusoidal)

IEC 60721-3-3 Classification of environmental conditions - Part 3-3:

classification of groups of environmental parameters and their severities -

stationary use at weather protected locations

ISO 6022 Hydraulic fluid Power-Single Rod Cylinders-Mounting

Dimensions 250 bar (25000 kPa) Series

ISO 10100 Hydraulic fluid power - cylinders - acceptance tests

ISO 10289 Methods for corrosion testing of metallic and other inorganic

coatings on metallic substrates - Rating of test specimens and manufactured

articles subjected to corrosion tests

JIS B 8367-6 Mounting dimensions for hydraulic cylinders - Part 6: Single rod

- 10 MPa series space saving type (Bores from 32 mm to 100 mm)

MIL-STD-810F Environmental Engineering Considerations and Laboratory

Tests

NFRA T3.6.29 R1 Tie rod or bolted cylinder pressure rating supplement to

fluid power systems and products

- 23 -

나 용 유압 액츄에이터의 세계 품질인증 규격 비교. Radial Gate

직접관련 규격 간접관련 규격 관련규격 없음: , : , ×:○ △

- 24 -

나 용 유압 액유에이터의 세계 품질인증 규격 비교 계속. Radial Gate ( )

직접관련 규격 간접관련 규격 관련규격 없음: , : , ×:○ △

- 25 -

제 절 무고장데이터 에 의한 신뢰도 추정제 절 무고장데이터 에 의한 신뢰도 추정제 절 무고장데이터 에 의한 신뢰도 추정제 절 무고장데이터 에 의한 신뢰도 추정2 (No Failures)2 (No Failures)2 (No Failures)2 (No Failures)

실제로 수명시험을 시행할 때 흔히 겪는 문제의 하나는 관측되는 고장 데이터 수가

매우 적거나 무고장인 경우가 많다는 점이다 여기서는 기계류 부품의 수명 분포로.

널리 사용되는 와이블 분포의 무고장 데이터 분석에 대해 설명한다 데이터 수가.

적을 경우 형태 및 척도모수 모두에 대한 추정의 신뢰도는 더욱 떨어진다 따라서.

여기서는 형태모수 의 값은 알려져 있다고 가정한다 실제로 경험적이나 이론적으.β

로 재료의 특성 연구 등 값이 알려져 있거나 어느정도의 범위 내에 있다고 볼( ) β

수 있는 경우가 많다 그렇지 않다면 먼저 가능한 값을 추측하여 사용하고 그 값. β

을 변화시켜 가면서 결과를 비교 분석해 볼 수도 있다.

참 고 Nelson W. (1985). Weibull Analysis of Reliability Data with Few or No

Failures, Journal of Quality Technology, Vol. 17, No. 3, pp140-146

무고장 데이터 발생 상황1.

기계류 부품 수명시험에 소요되는 비용 시험장비 에너지 사용료 등 은 다른 전자( , ) ,

겆기 등 부품류에 비해 월등히 높은 경우가 많다 따라서 총 시험비용과 시간의 제.

약으로 불가피하게 소수의 시료로 한정된 시간동안에 시험을 종료해야 하는 상황이

발생한다 그 결과 관측되는 고장 수도 극히 적어 대부분의 경우 무고장 고장수. ( =0)

상태에서 시험이 종료된다 시료수도 적고 고장수도 인 이러한 극단적 상황에서. 0

시험대상부품의 요구신뢰도에 대한 추정값을 구하여 신뢰성 평가지표로 사용하는

방안을 제시한다.

척도모수 의 추정2. θ

개 부품으로n t0 시간까지 수명시험을 실시하여 t0 시간 이내에서 개의 고장시간r

t1, t2, ···, tr 이 관측되고 개는 고장이 발생하지 않았다면 신뢰(n-r) 100(1-a) %

수준에서 의 신뢰하한은 아래와 같다.θ

- 26 -

따라서 t0 시간까지 수명시험 중에 고장수가 인 무고장시험의 경우에는0 100(1-a)

신뢰수준에서 의 신뢰하한은 아래와 같다% .θ

척도모수 의 신뢰하한a) 50 %θ

척도모수 의 신뢰하한b) 90 %θ

백분위수3. tp ( 수명 등 의 추정)

신뢰수준에서 백분위수100(1-a) % 100p 는 신뢰도 함수

를 이용하

면

로 표현되므로 다음과 같이 추정한다.

평균수명 의 추정4. MTTF

의 신뢰하한은 아래와 같이 추정한다MTTF 100(1-a) % .

신뢰도와 불신도5.

시간 에서의 신뢰도t 및 불신도 는 아래와 같이 추정한다.

- 27 -

제 절 용 유압 액츄에이터의 신뢰성 판정기준 개발제 절 용 유압 액츄에이터의 신뢰성 판정기준 개발제 절 용 유압 액츄에이터의 신뢰성 판정기준 개발제 절 용 유압 액츄에이터의 신뢰성 판정기준 개발3 Radial Gate3 Radial Gate3 Radial Gate3 Radial Gate

용 유압 액츄에이터의 수명시험은 사용자의 가동 시간의 사이클이 주Radial Gate 1

일 사이클 개월 사이클을 년 동안 작동하는 것을 기준으로 사이클로1 , 1 4 50 2,400

결정하였다 수명시험에서 소요시간을 단축하기 위하여 샘플 수량을 총 개로하여. 3

수명시험 평가를 위한 샘플 개와 내환경성 평가를 위한 샘플 개의 사용하는 것으2 1

로 하였으며 수명 시험은 사용 조건에서의 최고 압력과 최고 속도로 시험하는 것을

채택하였다.

수명시험 사이클 산출 근거는 다음과 같다 액츄에이터의 주고장 모드는 피스톤 씰.

누유로써 와이블 데이터베이스 에 언급된 씰과 등가‘Barringer & Associates, Inc. ’

되므로 형상 모수 를 인용하였다( ) 1.4 .β

참 고 와이블 데이터베이스Barringer & Associates, Inc.

무고장 시험 시간 산출1.

신뢰성 평가 기준에서 규정된 액츄에이터의 수명 사이클2,400 ( 수명 을 보장하)

기 위한 무고장 합격 기준을 만족하는 시험의 계산은 다음에 따른다, .

수명 분포 형상모수 가 인 와이블 분포- : ( ) 1.4 (Weibull)β

보증 수명- : 수명 사이클2,400

신뢰 수준- : 90 %

시 료 수 개- : 2

무고장 시험 시간- () :

여기에서 무고장 시험 시간:

보증 수명:

신뢰 수준: (confidence level)

시험 중인 전체 아이템의 개수 시료 수: ( )

불 신뢰도: ( 수명이면 )

형상 모수:

- 28 -

따라서 발췌 시료 개를, 2 1.3×104사이클까지 수명 시험한 후 개 모두 고장이 없, 2

고 종합 성능의 평가 기준을 만족하면 신뢰 수준 에서 수명 사이클, 90 % 2,400 (

수명 을 보장한다) .

- 29 -

제 장 대상제품의 신뢰성 개선을 위한제 장 대상제품의 신뢰성 개선을 위한제 장 대상제품의 신뢰성 개선을 위한제 장 대상제품의 신뢰성 개선을 위한4444

설계기술 개발설계기술 개발설계기술 개발설계기술 개발

제 절 용 유압 액츄에이터 설계기술 개발제 절 용 유압 액츄에이터 설계기술 개발제 절 용 유압 액츄에이터 설계기술 개발제 절 용 유압 액츄에이터 설계기술 개발1 Radial Gate1 Radial Gate1 Radial Gate1 Radial Gate

유압 액츄에이터 주요 부품 설계1.

가 구조.

일반 구조(1)

가 유압 액츄에이터의 구조( )

동일 제조자가 제작한 동일 기종의 액츄에이터의 각 부품은 호환성을 가지며 부품,

의 굥환에 따라 성능에 많은 변화가 있어서는 안된다 패킹 개스킷의 교환이나 점. ,

검 때문에 분해 조립을 할 때는 특수한 공구가 필요치 않은 것이라야 한다· .

나 로드와 피스톤의 체결( )

로드와 피스톤은 확실하게 고정하며 작동에 의하여 헐거워지거나 조정이 어긋나거,

나 하여서는 안된다 로드와 피스톤의 체결에 나사를 사용할 때는 그 나사는 원칙.

적으로 미터 가는 나사 로 하고 그 정밀도는 미터 가는 나KS B 0204( ) KS B 0214(

사의 허용한계 치수 및 공차 에 규정하고 있는 로 한다) 6H/6g .

다 외기차단( )

액츄에이터는 이음부 및 실부에서 외기가 들어가지 않는 구조로 한다.

각 부의 구조(2)

가 더스트 와이퍼( )

외부의 먼지 등으로 로드패킹이 손상되지 않도록 로드커버의 글랜드부에는 더스트,

와이퍼를 붙인다.

나 포 트( )

나사끼움형 맞대기 플랜지의 나사는 원칙적으로 관용 테이퍼 나사 로KS B 0222( )

하고 용접형 맞대기 플랜지의 경우에는 원칙적으로 유압용, KS B 1521(

관 플랜지 의 를 사용하고 결합면에 실용상 해로운 결함이 있어210kgf/cm2 ) SSA ,

서는 안된다.

- 30 -

관 플랜지이음의 경우에는 나사끼움형 또는 용접형 맞대기 플랜지를 부속한다 관.

플랜지이음의 개스킷에는 의 종 고정용을 사용하는 것이 좋다KS B 2805 1 .

다 쿠 션( )

액츄에이터에 쿠션 기구를 내장할 경우에는 니들밸브 등을 사용하며 조정 가능한,

구조로 하는 것이 좋다.

라 헤드커버 및 로드커버( )

헤드커버 및 로드커버는 내압에 대하여 충분한 강도를 가지며 액츄에이터 힘의 약

배 이상의 하중에 견디어야 한다3 .

로드커버의 글랜드부의 구조는 로드의 횡압력을 받아도 원활하게 미끄러지는 것으

로서 로드를 손상시키는 일이 있어서는 안된다 다만 사용조건으로서 로드의 횡압, . ,

력은 최대 액츄에이터 힘의 정도로 한다1/100 .

마 액츄에이터 튜브( )

액츄에이터 튜브 이하 튜브로 한다 의 살 두께는 다음 식에 의하여 산출한 값 이상( )

으로 하고 충분한 강도를 갖는 것이어야 한다, .

여기에서 살 두께: (mm)

호칭압력: (MPa) {kgf/ }㎠

튜브 안지름: (mm)

:

(N/mm2) {kgf/ }㎟

인장강도의 최저값: (N/mm2) {kgf/ }㎟

튜브와 로드커버 헤드커버 또는 플랜지를 용접하는 경우에는 그 용접에 의한 영향,

을 고려하여 살 두께를 두껍게 하고 내압부분의 튜브내외에 기계가공 흔들림 방지, (

를 위한 가공 포함 또는 나사를 내는 경우의 최소 살 두께는 위에 적은) 값 이상

이어야 한다 이 경우의 나사는 로 한다. KS B 0204 .

- 31 -

바 피스톤( )

피스톤은 그 미끄럼부 및 튜브내면에 미끄럼을 흠을 주지 않는 구조 및 재료로 한다.

사 로 드( )

로드지름은 로드의 좌굴 및 피스톤 속도에 따라 선정하고 로드에는 스패너 사용을,

위한 가공을 시행하는 것이 좋다 맞변거리의 치수는 맞변거리의 치수. KS B 1001( )

에 따르는 것이 좋다 또 미끄럼부에는 흠 부딪힌 자국 녹 등을 방지하기 위하여. , , ,

경질 크롬도금을 한다.

아 부 시( )

부시는 피스톤 로드에 미끄럼 흠을 주지 않는 구조 및 재료로 한다.

자 지지부( )

지지부는 작동의 반력에 대하여 충분한 강성을 갖는 것으로 하고 다음에 따른다, .

푸트형 액츄에이터의 지지부 부착면은 액츄에이터의 중심선에 대하여 직각이어①

야 한다.

플랜지형 액츄에이터의 지지부 부착면은 액츄에이터의 중심선에 대하여 직각이②

어야 한다.

클레비스형 액츄에이터의 지지부 부착면은 액츄에이터의 요동면에 대하여 평행③

하고 구멍중심선은 액츄에이터의 중심선을 지나 요동면에 대하여 직각이어야 한다, .

트러니언형 액츄에이터의 지지부의 부착축은 엑츄에이터의 중심선에 대하여 대④

칭이고 또한 직각이어야 한다, .

나 치수 및 정밀도.

튜브 안지름 및 로드지름(1)

튜브 안지름 및 로드지름의 기준치수는 및 의 계열에 의하여A, B, C, D, X, Y Z

표 과 같다 또 속도 좌굴 등의 관계에서 선택순위 에 따를 수 없을때는 선택순1 . , 1

위 를 용한다 튜브 안지름 및 로드지름 미끄럼부의 다듬질 치수의 허용차 진원2 T . ,

도 및 원통도는 기준치수에 대하여 표 과 같이 한다2, 3 .

- 32 -

표 튜브 안지름 및 로드지름의 기준치수표 튜브 안지름 및 로드지름의 기준치수표 튜브 안지름 및 로드지름의 기준치수표 튜브 안지름 및 로드지름의 기준치수1111

단위 : mm

- 33 -

표 튜브 안지름의 다듬질 치수표 튜브 안지름의 다듬질 치수표 튜브 안지름의 다듬질 치수표 튜브 안지름의 다듬질 치수2222

단위 : mm

비고 여기에서 말하는 진원도는 튜브의 임의위치의 단면에서의 최대지름1.

과 최소지름의 차이를 나타내고 튜브 전체길이에 진원도의 최대값이,

표의 값을 넘어서는 안된다.

여기서 말하는 튜브 전체길이에 걸쳐서의 최대지름과 최소지름과으2.

차로 나타낸다.

튜브의 휨은 에 대하여 이하로 한다3. 1000mm 1mm .

- 34 -

표 로드의 다듬질 치수표 로드의 다듬질 치수표 로드의 다듬질 치수표 로드의 다듬질 치수3333

단위 : mm

비고 여기에서 말하는 진원도는 오드의 임의 위치의 단면에서의 최대지름1.

과 최소지름의 차이를 나타내고 로드 전체길이에 걸쳐 진원도의 최대,

값이 표의 값을 넘어서는 안된다.

여기에서 말하는 원통도는 로드 전체길이에 걸쳐서의 최대지름과 최2.

소지름과의 차로 나타낸다.

로드의 휨은 에 대하여 이하로 한다3. 1000mm 0.25mm .

미끄럼면의 다듬질(2)

튜브내면 로드 및 부시 미끄럼면의 다듬질은 중심선 평균거칠기로 표시하고 표, , 4

의 거칠기 정도로 한다.

- 35 -

표 미끄럼면의 다듬질표 미끄럼면의 다듬질표 미끄럼면의 다듬질표 미끄럼면의 다듬질4444

미끄럼면 적용 패킹의 구분· 표면 거칠기

로드의 패킹과의 미끄럼면

고무 0.4a(1.6S)

천 입힌 고무 0.8a(3.2S)

기타 0.8a(3.2S)

고무 0.4a(1.6S), 0.8a(3.2S)(1)

튜브 내면의 패킹과의 미끄럼면

천 입힌 고무 0.8a(3.2S)

금속 0.4a(1.6S)

기타 0.8a(3.2S)

피스톤의 미끄럼면 0.8a(3.2S)

부시의 미끄럼면 1.6a(6.3S)

주(1)

비고

링 또는 링을 사용한 경우O X

표면 거칠기는 표면 거칠기 에 따른다1. KS B 0616( ) .

를 붙인 것은 되도록 사용하지 않는다2. ( ) .

스트로크의 길이(3)

스트로크의 길이는 원칙적으로 표 에 따르고 그 허용차는 표 에 따른다 또한5 , 6 .

표 에 따르지 못하는 경우에도 표준수 에 따르는 것이 좋다5 KS A 0401( ) .

표 스트로크의 길이표 스트로크의 길이표 스트로크의 길이표 스트로크의 길이5555

단위 : mm

- 36 -

표 스트로크의 길이 허용차표 스트로크의 길이 허용차표 스트로크의 길이 허용차표 스트로크의 길이 허용차6666

튜브 및 액츄에이터 커버의 직각도(4)

튜브의 끝면 및 액츄에이터 커버의 부착면이 축심에 대한 직각도는 이하0.04mm

로 한다.

피스톤의 직각도 및 동심도(5)

피스톤 단일체의 축심에 대한 단면의 직각도는 이하 축심에 대한 미끄럼0.04mm ,

면의 동심도는 이하로 한다0.03mm .

튜브와 피스톤의 끼워 맞춤(6)

튜브와 피스톤의 미끄럼면의 끼워 맞춤은 튜브를 선삭 또는 호닝가공할 경우에 피

스톤링을 사용한 것에 대하여는 치수공차 및 끼워 맞춤 의 패KS B 0401( ) H7/g7,

킹을 사용한 것에 대하여는 로 하는 것이 좋다 튜브를 호닝만 하여 사용하는H9/f8 .

경우에는 표 의 범위에서 의 끼워 맞춤과 같은 틈새를 갖게 하고 패킹을1,2 H9/f8 ,

사용한 것에 사용하여도 좋다.

- 37 -

부시와 로드와의 끼워 맞춤(7)

부시 또는 부시에 상당하는 부분 와 르드와의 끼워 맞춤은 의 로( ) KS B 0404 H9/f8

하는 것이 좋다.

다 컽모양.

각 부의 겉모양은 다음에 따른다.

주조품은 내외면 모두 매끈하며 해로운 기공 편육 균열 등의 결함이 있어서는(1) , ,

안된다.

용접부의 용입이 양호하며 균열이 있거나 슬래그 등이 부착되어 있어서는 안된(2) ,

다.

지지부 그 밖의 가공면은 유지 또는 페인트 등 그 밖의 방법에 따라서 방처리(3)

를 한다.

튜브에는 내외면 모두 해로운 홈 균열이 없고 표면은 유지 그 밖의 방법에(4) , , ,

따라서 방청처리를 한다.

액츄에이터의 외부에는 방청처리를 한 다음 다듬질 도장을 한다(6) , .

액츄에이터의 포트에는 막힘 덮개 등을 붙여서 방진조치를 한다(7) .

라 재 료.

액츄에이터에 사용하는 주요부품의 재료는 표 에 나타내는 규격에 의한 것 또는7

품질이 이와 동등이상의 것으로 한다.

- 38 -

표 액츄에이터에 사용하는 주요부품 재료표 액츄에이터에 사용하는 주요부품 재료표 액츄에이터에 사용하는 주요부품 재료표 액츄에이터에 사용하는 주요부품 재료7777

부품명칭 재 료 규 격

튜 브실린더 튜브용 탄소강관KS D 3618 ( )

기계구조용 탄소강재KS D 3517 ( )

로 드 기계구조용 탄소강재KS D 3752 ( )

피 스 톤

회 주철품KS D 4301 ( )

일반구조용 압연강재KS D 3503 ( )

기계구조용 탄소강재KS D 3517 ( )

탄소강 단강품KS D 3710 ( )

부 시의KS D 4301 GC 20

청동 주물KS D 6002 ( )

비고 광물성 작동유 이외의 작동유를 사용할 때는 참고 유압실린더“ ”

용 패킹 및 작동유의 사용 선정방법에 의하여 패킹재료를 선정하는·

것이 좋다.

마 패킹 및 작동유의 선정방법.

액츄에이터 패킹은 재료 작동유 온도 압력 및 속도위 상관관계 따라 선정해야 하, , ,

므로 각각의 사항에 따라 선정해야 한다 선정사항은 아래와 같다. .

작동유와 패킹재료의 적합성(1)

작동유는 그 첨가제 등에 따라 고무에 대한 적합성이 크게 달라지며 일률적으로,

적용하는 것은 곤란하지만 그 기준을 표 에 나타내었다, 8 .

- 39 -

표 패킹 재료의 사용 기능 작동유표 패킹 재료의 사용 기능 작동유표 패킹 재료의 사용 기능 작동유표 패킹 재료의 사용 기능 작동유8888

비고 표는 사용불가능을 나타내며 표는 씰 제조자와 상담하는1. × , △

것이 좋다.

니트릴 고부에서 유체와 그 적합성을 판정하기 위한 표준고무2.

예를 들면 에서 정한 표준고무 가 특히 팽윤한 작동( ISO/DIS 6072 )

유에 대해서는 실 제조자와 상담하는 것이 좋다.

- 40 -

패킹재료의 사용가능 온도범위(2)

패킹재료의 사용가능 온도범위의 기준은 표 에 나타내었다9 .

표 패킹재료의 사용가능 온도범위표 패킹재료의 사용가능 온도범위표 패킹재료의 사용가능 온도범위표 패킹재료의 사용가능 온도범위9999

비고 1. 는 패킹재료가 만족스럽게 사용되는 안정범위를 나타낸다.

윤활면의 온도는 표에서 나타낸 작동유 온도 이내로 한다2. +10 .℃

저온용 또는 고온용은 그사용취지를 실 제조자에게 지시할 것3. .

천을 넣은 고무의 사용가능 온도범위는 사용한 고부의 사용가능4.

온도범위에 준한다.

금속패킹의 사용 가능한 온도범위는 금속의 종유에 따라 다르다5. .

- 41 -

작동유의 적용권장 온도범위(3)

작동유의 적용권장 온도범위를 표 에 나타내었다10 .

표 작동유의 적용권장 온도범위표 작동유의 적용권장 온도범위표 작동유의 적용권장 온도범위표 작동유의 적용권장 온도범위10101010

비고 1. 는 작동유의 안정성을 해치지 않고 비교적 장기간 안정되게

사용할 수 있는 온도 범위를 나타낸다.

일반 광물성 작동유는 공업용 윤활유 점도 분류2. KS M 2113( )

표의 온도 범위를 넘어서 사용할 때는 패킹재료와의 적합성 여부3.

도 문제가 되므로 씰 제조사와 상담하는 것이 좋다, .

- 42 -

패킹과 윤활속도의 관계(4)

최고 허용 피스톤속도는 패킹의 모양에 따르기 보다는 재료에 의한 영향이 크다.

표 패킹의 온도허용 피스톤속도표 패킹의 온도허용 피스톤속도표 패킹의 온도허용 피스톤속도표 패킹의 온도허용 피스톤속도11111111

패킹재료 기호( ) 패킹모양 기호( ) 최고허용 피스톤 속도 mm/s

니트릴 고부 (1)

우레탄 고무 (2)

불소고무 (3)

패킹V (V)

패킹L[J] (L)

패킹U (U)

패킹X (X)

패킹O (O)

500

천을 넣은

고무 불소고무{ (3)}

패킹V (V)

패킹L[J] (L)

패킹U (U)

800

천을 넣은

고무 니트릴고무{ (1)}

패킹V (V)

패킹L[J] (L)

패킹U (U)

1000

불화에틸렌 수지와4

고무(4)조합실 (S) 1000

- 43 -

연구2. Ceramic Coating

가 방법 및 응용현황. Plasma Ceramic Coating

특 징(1)

용사법이란 금속 세라믹스 및 이들의 혼합물을 고온의 또는 내, gas-flame plasma

에 투입하여 용융 또는 반용융시킨 상태로 고속으로 분사시켜 모재표면에 피막을

형성시켜 나가는 표면처리 기술로서 예로부터 구미에서는 비금속 물체의 금속도장,

에 의한 강구조물의 방청 방식 또는 마모된 기계재료의 보수 등에 한정되어Zn, Al ,

왔으나 장비 및 용사재료의 개발 적절한 작업표준과 품질관리 등에 의해 세라믹스, ,

세멧트를 포함하여 종래의 개념을 탈피한 피막의 형성이 가능하게 되었다.

그림 에 나타낸 것과 같이 용사건의 텅스텐 음극과 양극 노즐 사이에 전기에너5 Cu

지를 가혀면 가 발생되며 여기에 가스나 가스 혼합물을 흘리면 플라즈마가 발생Arc

하게 된다.

그림 플라즈마 용사장치의 개요5

플라즈마란 분자상의 가스를 고온으로 가열하면 원자로 해리하게 되며 여기에 에너

지를 부가하면 전자를 방출하게 되는데 이 상태를 말하며 매우 높은 에너지를 가진

열원으로서 유용하게 사용된다 용사열원으로 의 특징은 다음과 같다. plsma jet .

에너지 밀도가 높은 열원이기 때문에 고융점 금속이나 세라믹스의 용사가 요이①

하다.

금속 세라믹스 플라스틱등 안전한 용융현상을 수반하는 물질이라면 용사가 가능, ,②

하기 때문에 피막재료의 선택 영역이 높다.

- 44 -

의 속도가 크므로 용사재료가 고속으로 피처리물에 충돌하고 이로 인Plasma jet③

해 고밀착강도 고밀도의 피막이 얻어진다, .

대출력화가 용이하므로 단위시간당 용사량이 커서 작업성이 좋고 경제성이 높④

다.

무산소 무탄소이며 청정 열화학적 활성인 열원이기 때문에 용사재료의 오염 및, ,⑤

변화가 적다.

열원의 종류와 조건에 의해 용사비행 입자의 온도 분위기 가스성분, dwell time,⑥

과의 접촉시간 특히 모재표면에의 충돌에너지 급냉응고속도 등이 달라진다 즉 용, .

사피막의 물리화학적 성질이 크게 달라진다.

코팅층의 형성과정 및 성질(2)

플라즈마 내에 투입된 분말 및 선 봉등의 용사재료는 열원에 의해 가열용융flame ,

되며 에 의해 초고속으로 비행하게 된다 비행중의 용융입자는 공기와plasma jet .

접촉하여 그 주위에 산화피막을 형성한 상태로 모재에 충돌함로 그림 과 같이 형17

성된 용사피막은 산화막을 표면에 형성한 미립자가 무수히 퇴적한 것과 같은 단면

구조를 갖게 된다.

이로 인해 용사피막은 영율 열전도율 등의 물성치가 이방성을 보이기도 하며 또한,

필연적으로 의 기공이 형성되고 모재와의 밀착성이 저하된다 동일한 조건5~20% .

하에 용사가 이루어져도 나중에 동사된 입자는 먼저 결정화 및 냉각이 이루어진 코

팅층 계면에 부착되며 이러한 과정이 연속적으로 반복되어 코팅층을 형성하게 된

다 또한 가열은 용사재료에 한정되어 모재는 가열되지 않으므로 모재는 충돌하는.

순간 급냉된다 여러 가지 열 전달 모델로부터 계산된 결과에 의하면 냉각은 몇. μ

내에 이루어지며 완전히 냉각되는 이는 겨우 정도 소요된다 따라sec epl 100 sec .μ

서 용사피막은 급냉응고과정을 거치므로 비평형 상태에 있게 된다 이미 여러 연구.

자들에 의해 피막증에 비정질 성분이 함유되어 있으며, a-Al2O3를 용사하면 대부분

- AlƔ 2O3로 변화하고 또 Y2O3를 용사하면 대부분 - AlƔ 2O3로 변화하고 또 Y2O3 첨

가를 용사하면 ZRO2를 용사하면 고온안정산인 구조가 용사분말 보다 더tetragonal

많이 검출되는 등 용사피막이 비평형 상태에 있음을 입증하는 많은 자료들이 보고

되고 있다.

- 45 -

용융입자는 이러한 사화 및 급냉에 의해 경도가 상승하게 되므로 용사피막의 경도

는 일반적으로 용사재료보다 높으나 강도는 응고과정중 도입되는 기공 미세균열,

또는 미용해 입자들에 의해 용사 재료의 강도보다 다소 낮은 성질을 가진다.

그림 용사피막의 단면구조도6

코팅층과 모재의 결합력(3)

모재이 충돌하는 입자는 완전용해 부분용해 및 미용해 세종류로 구분되며 부분용,

해 및 미용해 입자들은 낮은 코칭밀도와 결합효과를 나타내고 완전용해된 입자들은

심하게 변형되어 모재 또는 코팅층에 급내응고 상태로 적층된다 높은 코팅 밀도를.

얻기 위햐여는 대부분의 입자들이 모재에 도달하기 전에 충분한 용융상태에 도달해

야 하며 그때에 가장 강한 결합력을 가지게 된다.

입자간 또는 입자오 모재간의 결함기구 로는 크게 세가지로(Adhesion mechanism)

대별된다.

기계적 결합 기구로써 충분한 유동성을 가진 용융입자가(Mechanical bonding)①

이미 응고된 이나 미세한 요철부위가 있는 모재표면에 충돌할 때 표면의 돌기splat

와 기계적 상호 맞물림 현상에 의해 이루어지는 강력한 결합

용융입자와 모재사이에 상호확산이나 부분 용해에 의해 이루어지는 금속학적 결②

합 기구(Metallurgical bonding)

매우 미약하기는 하지만 코팅층과 모재사이에 힘의 작용에 의한Van der Walls③

물리적 결합 기구이다(Physical bonding) .

- 46 -

일반적으로 용사시 모재와 코팅층간의 결합은 위의 세가지중 두가지 이상의 결합기

구가 동시에 작용하며 사용된 용사재료 모재와 용사조건에 따라 달라진다, .

용사재료(4)

용사법의 발달은 용사재료의 발달을 촉진시켰으며 양적 또는 질적으로 상호 보완적

인 관계를 유지하며 발전해 왔다.

용사재료로는 금속 합금 세라믹스 서메트등이 있으며 형태로는 분말 선 봉등이, , , , ,

있다 현재는 분말용사에 적합한 용사법의 진보에 의해 난가공성 신 금속. plasma

신합금 세라믹스등 까지 용사재료로 이용되고 있다(Ta, W), , .

표 에 이들 기능성 피막용 용사재료의 물성치와 특징을 요약하여 나타내었다12 .

용사에 적당한 분말입도는 재료에 따라 다르지만 대개 범위가 많이 쓰인10~44㎛

다 지나치게 미립이면 용사중에 증기와 하기 쉽고 지나치게 조대하면 미용융되어.

버리므로 적절한 입도 선태이 중요하다 또한 용사 피막의 품질에 큰 영향을 주는.

것은 입도 분포로서 입도차이가 크게되면 열원으로부터 각 분말입자가 얻게되는 에

너지 및 비행궤적이 서로 상이하게 되므로 코팅층의 조성 및 물성의 균일성이 저하

하게 된다 따라서 엄격한 용사분말의 입도분포 제어가 요구된다. .

- 47 -

표 용사재료용 탄화물 질화물 산화물 등의 물성치와 특징표 용사재료용 탄화물 질화물 산화물 등의 물성치와 특징표 용사재료용 탄화물 질화물 산화물 등의 물성치와 특징표 용사재료용 탄화물 질화물 산화물 등의 물성치와 특징12 , ,12 , ,12 , ,12 , ,

용사용 분말의 제조법은 용융분쇄법 소결분쇄법 피복입자법 및 혼합입자법과 가스, ,

분무분이 있으며 이들의 형상은 그림 과 같다 에으 공급속도를 균일하고 안정7 . gun

되게 하며 공급된 분말의 균일한 가열을 위해서는 즉 용융입자의 흐름성

을 종게 하기 위해서는 구상이고 어느정도 입자크기가 균일한 것을 선(flowability)

택하는 것이 바람직하다.

그림 용사용 분말의 사진7 SEM

- 48 -

용사피막의 개발 공정(5)

많은 기능을 가진 용사제품을 만드는 대표적인 공정을 그림 에 개략적으로 나타19

내었다 가장 먼저 제품의 에 합치한 용사법과 용사재료의 적절한 조합기술의. need

확립이 공정에서 가장 중요하다 용사법과 용사기술은 많은 종류가 있으며 각.

마다 다른 특징이 있으나 최적 조합조건을 실험적으로 발견하도록 노력하여maker

요구성능을 만족하는 피막을 경제적으로 제조하는 를 개발하는 것 용사최적process (

조건으 검토 이 중요함을 의미한다 또한 용사피막은 본질적으로 미립자의 집합체) .

이므로 미세기공에 기인하는 미세결함이 생기기 쉽다 현재 우리의 넓은 면적의 제.

품에 대한 무결함 피막 형성 기술은 오로지 경험공학적으로 축적된 독자기술에 의

해서 제조되고 있는 실정으로 앞으로 이를 위한 작업조건의 화 용사조건D-Base ,

및 피막형성의 분위기 제어 기술 개발에도 노력하여 무결함 용사피막 및 표면제어

기술을 확보했다.

그림 용사피막의 개발공정도8

- 49 -

제 절 용 액츄에이터 해석2 Radial Gate FEM

해석 대상1.

유한요소법 의한 해석의 대상은 엑츄에이터 끝단을 고정하고 액츄에이터(FEM)DLP

내부에 유압을 공급시 액츄에이터에서의 응력 및 변형률 분포를 확인하여 응력 및

변형률이 집중되는 부분을 확인하고자 한다.

형상모델링2.

요소분활 에 사용된 요소는 차원 구조해석용 면체 요소인 를 사용(mesh) 3 6 SOLID45

하였다 는 차원 공간상에 개의 절점을 지니고 에 대한 변위를. SOLID45 3 8 x, y, z

자유도 로 갖는다(DOF, Degree Of Freedom) .

모델링된 액츄에이터에 대한 전체 절점 수와 요소 수는 표 과 같(node) (element) 13

다.

표 절점수와 요소수표 절점수와 요소수표 절점수와 요소수표 절점수와 요소수13131313

구 분 절점(node) 요소(element)

용 유압 액츄에이터Radial Gate 13,955 37,197

구속조건 및 하중조건3.

액츄에이터의 로드가 최대로 확장된 상태에서 너클의 내면을 구속하여 액츄에이터

의 끝단을 고정하였다 액츄에이터의 튜브 내에서 액츄에이터 작동압력을 가하여.

해석하였다.

- 50 -

해석 결과4.

그림 액츄에이터 전체 응력분포9

그림 튜브 단면 응력분포10

- 51 -

그림 피스톤부 응력분포11

그림 헤드커버부 응력분포12

- 52 -

그림 로드 커버부 응력분포13

그림 헤드 너클부 응력분포14

- 53 -

그림 로드 너클부 응력분포15

그림 액츄에이터 전체 변형량16

- 54 -

그림 피스톤부 변형량17

- 55 -

제 절 용 유압 액츄에이터의 설계개선 결과3 Radial Gate

고정분석과 해석결과 등을 통하여 용 유압 액츄에이터의FEM Radial Gate Tube,

등 주요 부품의 최적설계 기술지원으로 내부 외부 누유Rod Cover, Guide Ring ,

개선 작동소음 감소 및 수명 사이클, 2,400 ( 수명 의 신뢰수준을 만족하), 90 %

는 용 유압 액츄에이터를 제작하였다Radial Gate .

주요 부품의 설계개선 사항은 표 와 같고 개선 전 후 도면은 그림 와 같14 · 18~25

다.

표 주요 설계개선 사항표 주요 설계개선 사항표 주요 설계개선 사항표 주요 설계개선 사항14141414

항 목 개선 사항

내경 가공공차 진원도Tube &

수정 전 가공치수- 250(+0.02~+0.05)Φ

에서 수정 후 로250(+0.11~+0.13)Φ

후 재조립HONING

내경 진원도 수정-

Rod Cover

수정 전 가공치수 에- 225(+0.01~+0.4)Φ

서 수정 후 로 수정 후25(-0.08~-0.12)Φ

재조립

Guied Ring

수정 전 가공치수- 200(-0.02~-0.05)Φ

에서 수정 후 로 수정200(+0.15~+0.18)Φ

후 재조립

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그림 조립도 개선 전18 ( )

- 57 -

그림 조립도 개선 후19 ( )

- 58 -

그림 액츄에이터 개선 전20 Tube( )

그림 액츄에이터 개선 후21 Tube( )

- 59 -

그림 개선 전22 Rod Cover( )

그림 개선 후23 Rod Cover( )

- 60 -

그림 개선 전24 Guide Ring( )

그림 개선 후25 Guide Ring( )

- 61 -

그림 설계 개선된 용 유압 액츄에이터26 Radial Gate

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제 장 신뢰성평가기준 개발 및 시험평가제 장 신뢰성평가기준 개발 및 시험평가제 장 신뢰성평가기준 개발 및 시험평가제 장 신뢰성평가기준 개발 및 시험평가5555

제 절 시험방업 및 평가기준 개발제 절 시험방업 및 평가기준 개발제 절 시험방업 및 평가기준 개발제 절 시험방업 및 평가기준 개발1111

샘플링 방법1.

가장 최근에 동일한 조건으로 생산된 양품 중 개를 랜덤 샘플링하여 개는 내3 , 1ㅣ

환경성 시험 개는 수명 시험에 활용한다, 2 .

평가기준 개발2.

가 종합 성능 시험.

무부하 작동 시험(1)

액츄에이터를 시험장비에 수평으로 설치하고 그림 과 같이 배관을 연결하고 정, 27 ,

격압력의 로 회 무부하작동을 실시할 때 액츄에이터의 움직임은 원활하며10% 30 ,

액츄에이터 및 연결 배관내부에는 공기 빼기가 완료되어야 한다(Air) .

가 움직임의 원활 이란 시험압력 으로 오일을 공급할 때 공급유량 에 비례( ) : (Ps) (Q)

하여 변위 가 좌표에 미만의 선형적인 움직임으로 정함(L) X-Y ±5 % .

나 내부 공기 빼기란 시험대상물 및 압력 배관 내부에 오일이 충만한 것임( ) (Air) : .

- 63 -

그림 무부하 시험회로27

시동 압력 시험(2)

시험 회로 그림 과 같이 배관을 연계하여 무부하 작동 시험을 완료한 액츄에이터28

를 피스톤이 액츄에이터 중앙에 위치하게 하고 표준 대기압 상태에서 시간 방치, 24

한 후 캡 쪽의 포트를 열고 헤드 쪽 포트에 압력을 서서히 공급하여 캡 쪽 포트에,

서 유출되는 기름이 이상될 때의 압력을 계측하여 헤드 쪽 시동 압력으0.05 mL/s

로 기록한다 또한 헤드 쪽 포틍서 유출되는 기름이 이상될 때의 압력. 0.05 mL/s

을 계측하여 캡 쪽 시동 압력으로 기록한다.

가 피스톤을 작동시키는데 요구되는 최저 작동 압력은 헤드 쪽 및 캡 쪽 모두 정( )

격압력의 를 초과하지 않아야 한다10 % .

나 초기 시험 결과를 만족하지 못하였을 경우는 무부하 작동을 약 회 실시한( ) 20

후 재시험을 할 수 있다.

- 64 -

그림 시동 압력시험 회로도28

내부 누유 시험(3)

시험 회로 그림 같이 배관을 연결하고 표 을 참고하여 스톱밸브 와 는 닫29 , 16 A C

고 와 를 열어 액츄에이터를 후퇴 행정 끝까지 이동시켜 정지되도록 한 후 체드B D

쪽 포트에 정격 압력의 를 분간 가하고 캡 쪽 포트에서 나오는 누유량을150% 10 ,

계측하여 헤드 쪽의 내부 누유량으로 기록한다 또한 액츄에이터를 전진시키기 위.

하여 와 를 열고 와 는 닫아 전진 행정 끝까지 이동시킨 캡 쪽 포트에 정격A C B D

압력의 를 분간 가하고 헤드 쪽 포트에서 나오는 누유량을 계측하여 캡 쪽150% 10 ,

의 내부 누유량으로 기록한다 헤드 쪽 포트 및 캡 포트에 정격 압력의 를. 150% 10

분간 가했을 때 누유량으로 인한 피스톤의 변위량은 표 내부 누유량을 초과하지15

않아야 한다.

- 65 -

그림 내부 누유 시험 회로도29

표 내부 누유량표 내부 누유량표 내부 누유량표 내부 누유량15151515

단위 : mL/(10 min)

정격 압력

(MPa)

피스톤 실 종류

U · O · X S P

14 D×0.01≦ D×0.02≦ D×017≦

비고 액츄에이터 튜브내경1. D : (mm)

피스톤 패킹의 종류 기호는 다음의 패킹을 나타낸다2. , .

패킹 링 링U : U X : X O : O

조합 실 피스톤 링S : (seal) P :

표 내부 누유 시험 시 밸브의 개폐 상태표 내부 누유 시험 시 밸브의 개폐 상태표 내부 누유 시험 시 밸브의 개폐 상태표 내부 누유 시험 시 밸브의 개폐 상태16161616

스톱 밸브

행정A B C D

전진 행정 열림 닫음 열림 닫음

후퇴 행정 닫음 열림 닫음 열림

외부 누유 시험(4)

그림 과 같이 배관을 연결하고 액츄에이터 전 행정 거리의 이상으로 이송30 , 90 %

시켜 총 거릭 가 되도록 실시하여 더스트 와이퍼 부분의 총 누유량을 계측한100m

다.

- 66 -

누유량이 소량이므로 시험 전 로드 표면을 깨끗하게 닦은 후 시험을 실시하고 시,

험 후 누유되는 유압유의 계측은 유포지에 적시어 전자 저울로 계측하여 환산한다.

또한 로드 와이퍼 부를 제외한 어떤 장소에서도 외부로 누유가 없어야 한다, .

그림 외부 누유 시험 회로도30

그림 외부 누유량31

- 67 -

추력 효율 시험(5)

그림 와 같이 배관을 연결하고 시험 액츄에이터와 부하 액츄에이터 사이에 로드32 ,

셀을 설치하고 값을 확인한 후 액츄에이터에 최대 압력 및 최대 속도가 되도록 한,

다 액츄에이터가 전진할 때와 후퇴 할 때의 압력과 로드셀의 힘을 실시간 계측하.

여 다음의 추력 효율 계산식으로 구한다, .

여기에서 액츄에이터의 추력 효율:

액츄에이터의 출력: (kN)

액츄에이터의 힘: (kN)

피스톤의 수압면적에 작용하는 압력: (MPa)

유효 피스톤의 단면적: ( )㎠

그림 효율 시험 회로도32

코팅표면 긁힘 시험(6) (scratch test)

용 유압 액츄에이터와 동종의 재질과 동종의 부품으로 구성되며 제작Radial Gate ,

황삭 열처리 정삭 측정 조립 및 취급 등 공정이 동일한 시험용 샘플 액츄에이터( , , , , )

를 로드지름 행정거리 로 제작하여90 mm, 50 mm , 1.5×104번 이상 정격 압력과

정격 속도로 시험한다.

- 68 -

좌굴 시험(7)

그림 과 같이 배관을 연결하고 액츄에이터를 최대 행정거리의 약 까지 신33 , 98%

장시킨 후 양단을 핀으로 고정한 후 로드 중앙부위에 스트레인게지를 도 간격으, 90

로 개를 부착하여 휘스톤 브리지 회로를 구성하고 사용압력4 (wheatstone bridge) ,

의 를 가한 상태에서 좌굴응력을 측정 후 다음과 같은 식으로 좌굴시험 안전150%

계수를 구한다.

×

여기에서 좌굴 응력: (kgf/ )㎟

좌굴 하중: (kgf)

액츄에이터 단면적: ( )㎟

액츄에이터 내경: ( )㎟

액츄에이터에 가한 압력: (kgf/ )㎟

여기에서 액츄에이터의 탄성계수: (kgf/ )㎟

액츄에이터의 종 탄성계수: (21000kgf/ )㎟

: test strain

좌굴시험 안전계수:

- 69 -

그림 좌굴 시험 회로도33

출력 특성 시험(8)

가 주위온도 로 유지한다( ) (25±3) .℃

나 제조사양의 공급전원 인가한다( ) .

다 위치센서의 위치측정범위 의( ) (span :F5) 0 %, 20 %, 40 %, 60 %, 80 %, 100

에 해당하는 곳의 기준위치 인가 후 각각의 인가위치에 대한 출력값을 측정한% 5

다.

선형성 시험(9)

선형성 시험의 측정값은 그림 에 따르고 시험방법은 다음과 같다34 .

가 주위온도 로 유지한다( ) (25±3) .℃

나 출력 특성 시험에 사용된 곳의 기준위치를 인가 후 출력값의 최소치와 최대( ) 5

치를 직선으로 연결했을 때 나머지 곳의 출력값 중 직선과 가장 크게 벗어난 곳, 3

의 오차 D1을 측정한다.

- 70 -

그림 선형성 시험의 측정값34

히스테리시스 시험(10)

히스테리시스 시험의 측정값은 그림 에 따르고 시험방법은 다음과 같다35 .

가 인가위치를 에서 위치센서 측정범위의 최대치 까지 증가( ) 0 (full-scale pressure)

시켜 분간 유지 후 최소치까지 감소시킨다10 .

나 위치사이클 적용 전후에 대하여 출력값 차이의 최대치인( ) D2를 측정한다.

그림 히스테리시스 시험의 측정값35

- 71 -

반복성 시험(11)

반복성 시험은 다음에 따른다.

가 위치 센서 위치측정범위 최대치 의 에 해당하는( ) (full-scale pressure) (60±5) %

기준위치를 인가한 후 출력값을 측정한다.

나 동일조건에서 회 반복하여 위치센서의 출력값을 측정한다( ) 3 .

안정성 시험(12)

안정성 시험의 측정값은 그림 에 따르고 시험방법은 다음과 같다36 .

가 위치센서 위치측정범위 최대치 풀 스케일 위치 의 에 해당하는 기준( ) ( - ) (60±5) %

위치를 분간 인가한 후 위치센서 출력값의 기준값에 대한 편차를 측정한다10 .

그림 안정성 시험의 측정값36

나 내환경성 시험.

저온 시험(1)

가 사전 시험으로서 육안 검사 및 대표 성능 시험을 실시한다( ) .

나 시험 대상품을 의 항온조에 연속 시간 저장한다( ) (-40±2) 8 .℃

다 온도를 로 상승시켜 시간 유지한 후 시간 이내에 중간시험으로( ) (-33±2) 8 , 2℃

서 육안 검사 및 대표 성능 시험 내부 누유 시험 외부 누유 시험 추력 효율 시험( , , ,

출력 특성 시험 반복성 시험 을 실시하여 평가 기준을 만족하여야 한다, ) .

- 72 -

라 온도를 로 상승시켜 시간 동안 안정화시킨 후 사후 시험으로서 육( ) (25±2) 4 ,℃

안 검사 및 대표 성능 시험 내부 누유 시험 외부 누유 시험 추력 효율 시험 출력( , , ,

특성 시험 반복성 시험 을 실시하여 평가 기준을 만족하여야 한다, ) .

그림 저온 시험 주기37

고온 시험(2)

가 사전 시험으로서 육안 검사 및 대표 성능 시험을 실시한다( ) .

나 시험 대상품을 의 항온조에 연속 시간 저장한다( ) (60±2) 8 .℃

다 온도를 로 낮춘 다음 시간 유지한 후 시간 이내에 중간 시험으로( ) (50±2) 8 , 2℃

서 육안 검사 및 대표 성능 시험 내부 누유 시험 외부 누유 시험 추력 효율 시험( , , ,

출력 특성 시험 반복성 시험 을 실시하여 평가 기준을 만족하여야 한다, ) .

라 온도를 로 하강시켜 시간 동안 안정화시킨 후 사후 시험으로서 육( ) (25±2) 4 ,℃

안 검사 및 대표 성능 시험 내부 누유 시험 외부 누유 시험 추력 효율 시험 출력( , , ,

특성 시험 반복성 시험 을 실시하여 평가 기준을 만족하여야 한다, ) .

- 73 -

그림 고온 시험 주기8

습도 시험(3)

가 사전 시험으로서 육안 검사 및 대표 성능 시험을 실시한다( ) .

나 시험 대상물을 시험조에 설치하고 온도 상대 습도 로( ) , (25±2) , (50±5) % 24℃

시간 동안 유지한다.

다 온도 상대 습도 로 환경 조건을 조정하고 시간 유지한( ) (30±2) , (85±5) % 4℃

다.

라 온도 상대 습도 로 환경에 시간 유지하고 환경 조건을( ) (50±2) , (95±5) % 6 ,℃

온도 상대 습도 로 낮추어 시간 유지하는 것을 부기로 하(30±2) , (85±5) % 16 1℃

여 주기 동안 반복한다, 10 .

마 표준 대기 조건에서 시험 대상물을 충분히 건조시킨 후 사후 시험으로서 육안( ) ,

검사 및 대표 성능 시험 내부 누유 시험 외부 누유 시험 추력 효율 시험 출력 특( , , ,

성 시험 반복성 시험 을 실시하여 평가 기준을 만족하여야 한다, ) .

- 74 -

그림 습도 시험 주기 및 절차39

염수 분무 시험(3)

가 사전 시험으로서 육안 검사 및 대표 성능 시험을 실시한다( ) .

나 시험 대상품을 시험조에 설치하고 온도를 로 유지한다( ) , (35±2) .℃

다 시험용 소금 용액의 조제 방법은 다름을 따른다( ) .

소금은 에 규정한 특급 연화나트륨 또는 동등 이상의KS M ISO 6353-2(R32)①

것으로 한다.

물은 로 전도율 이하의 탈수온수 또는 증류수로 한다 또(25±2) 20 S/cm .② ℃ μ

한 전도율을 이하로 하는 것이 바람직하다1 S/cm .μ

의 소금을 의 물에 녹여서 소금 농도 로 조제한다(50±5) g/L .③① ②

라 소금 용액 온도를 로 유지하며 시간 동안 분무한다( ) (35±2) 24 .℃

마 분무는 자유낙하를 원칙으로 하고 분무가 직접 시험편에 가해지지 않는 방향( )

으로 분무 노즐을 향하도록 하여 분무의 직사를 차단하여야 한다.

바 소금 용액의 강하율은 수평 채취 면적 각 당 는( ) 80 (1~3) mL/h, pH㎠

로 유지하여야 한다(6.5~7.2) .

사 소금 용액의 분무를 중단하고 시험 대상품을 시험조 내에서 표준 온도 및 습( )

도 조건으로 시간 동안 건조시킨다24 .

아 라 사 를 주기로 하여 주기 동안 반복한 후 사후 시험으로서( ) ( )~( ) 1 2 , KS D

에서 규정한 레이팅 넘버법에 의한 평가 및 대표 성능 시험 내부 누유 시험9502 ( ,

외부 누유 시험 추력 효율 시험 출력 특성 시험 반복성 시험 을 실시하여 평가, , , )

기준을 만족하여야 한다.

- 75 -

다 안전성 시험.

내압 시험(1)

그림 과 같이 배관을 연결하고 액츄에이터를 후퇴시켜 정지되도록 한 후 액츄에40 ,

터의 캡 쪽 포트와 헤드 쪽 포트에 각각 정격 압력의 압력을 분간 가하였150 % 3

을 때 나사 부분의 헐거움 튜브 및 배관 부분의 영구 변형 부품의 파괴 외부 누, , , ,

유 등의 이상 유무를 확인한 후 대표 성능 시험 내부 누유 시험 외부부 누유 시험( , ,

추력 효율 시험 출력 특성 시험 반복성 시험 을 실시하여 평가 기준을 만족하여야, , )

한다.

그림 내압 시험 회로도40

다 수명 시험.

수명 시험(1)

그림 와 같이 배관을 연결하고 캡 쪽 포트와 헤드 쪽 포트에 정격 압력 정격속32 , ,

도를 가하여 부하부에 액츄에이터의 최대 등가 부하 하중의 부하를 준다90 % .

가 수명 시험 중에 외부 누유 파손 없어야 한다( ) , .

나 시험 운전 중에는 시험용 액츄에이터의 각 부를 조정하지 않아야 한다( ) .

다 수명 시험 중 성능 열화를 확인하기 위해서 그림 과 같이 수명 시험 전과( ) 41

완료 후에는 종합 성능 시험을 실시하여 평가 기준을 모두 만족하여야 하며 총 수,

명 시험 사이클의 구간에서는 대표 성능 시험 내부 누유 시험 외부 누유 시50 % ( ,

험 추력 효율 시험 출력 특성 시험 반복성 시험 을 실시하여 평가 기준을 만족하, , , )

여야 한다.

- 76 -

그림 액츄에이터 수명 시험 개념도41

- 77 -

제 절 시험 장비 구성제 절 시험 장비 구성제 절 시험 장비 구성제 절 시험 장비 구성2222

그림 용 유압 액츄에이터 수명 시험장비42 Radial Gate

그림 용 유압 액츄에이터 종합성능 시험장비43 Radial Gate

그림 용 유압 액츄에이터 시험용 프로그램 및 장비44 Radial Gate DAQ

- 78 -

제 절 용 액츄에이터 시험평가제 절 용 액츄에이터 시험평가제 절 용 액츄에이터 시험평가제 절 용 액츄에이터 시험평가3 Radial Gate3 Radial Gate3 Radial Gate3 Radial Gate

용 유압 액츄에이터의 신뢰성을 평가하기 위하여 성능의 열화 및 고장Radeal Gate

유무를 판단하기 위해서 가지의 종합성능 시험항목을 선정하였고 이를 시험할12 ,

수 있는 수명시험 장치 및 종합성능 시험장치를 구성하였다 종합 성능 시험장비는.

행정 시동 압력 내압성 히스테리시스 안정성 등을 측정할 수 있는 센서들을 장, , , ,

차가였으며 전기 제어반 및 컴퓨터를 이용한 을 통해 시험 결과를, Data Acquisition

빠르고 정확히 측정할 수 있도록 하였다 또한 환경의 영향을 많이 받으므로 가지. 4

의 환경 시험 즉 저온 고온 습도 염수 분무 시험을 통해 내환경성을 확인하였고, , , , ,

내압 시험을 통하여 안전성을 확인하였다 수명 시험장치는 개의 액츄에이터를 시. 2

험하여 수명을 확인하였다.

- 79 -

종합성능 시험평가 결과1.

평가항목 무부하 작동 시험1. :

평가방법2. :

액츄에이터를 시험장비에 수평으로 설치하고 배관을 연결하여 정격압력의 로 회, 10% 30

무부하작동을 실시할 때 액츄에이터의 움직임은 원활하며 액츄에이터 및 연결 배관내부,

에는 공기 빼기가 완료되어야 한다(Air) .

무부하 작동 시험 후진< _ > 무부하 작동 시험 전진< _ >

평가기준 움직임은 원활하며 액츄에이터 및 연결 배관내부에는 공기 빼기가3. : , (Air)

완료되어야 한다.

평가결과4.

개선 전 이상소음 및 진동 발생함:

개선 후 부합:

- 80 -

무부하 작동 시험 결과

구분 시료 1 시료 2 종합판정

개선 전

작동 상태이상소음 및

진동발생

이상소음 및

진동발생부합하지 않음

작동 압력

(MPa)1.37 1.36 부합

개선 후

작동 상태 이상 없음① 이상 없음 부합

작동 압력

(MPa)1.35 1.34 부합

- 81 -

평가항목 시동 압력 시험1. :

평가방법2. :

액츄에이터를 무부하 상태에서 수평으로 설치한다.①

피스톤을 헤드부와 로드부의 중앙 위치에 두고 대기압 상태에서 시간 방치한다, 24 .②

헤드측의 배관을 열고 로두부에 압력을 서서히 공급하여 헤드측 포트에서 누출되는③

기름이 이상 될 때의 압력을 계측한다0.05 mL/s .

로드측도 같은 방법으로 시동 압력을 계측한다.④

시동 압력 시험 중< > 시동 압력 시험 후< >

평가기준3.

시동 압력은 상용 압력의 를 초과하지 않아야 한다3 % .①

초기 시험 결과를 만족하지 못하였을 경우는 무부하 작동을 약 회 실시한 후 재시20②

험을 할 수 있다.

평가결과4.

개선 전 시험 결과 평가기준을 만족하지 않음:

개선 후 부합:

- 82 -

시동 압력 시험 결과

구분 시료 1 시료 2 종합판정

개선 전시동 압력

(MPa)

헤드측 0.52 0.53 부합하지 않음

로드측 0.61 0.63 부합하지 않음

개선 후시동 압력

(MPa)

헤드측 0.39 0.38 부합

로드측 0.40 0.41 부합

참고 정격압력 의 이내* : 14MPa 3% (0.42MPa)

- 83 -

평가항목 내부 누유 시험1. :

평가방법2. :

액츄에이터를 후진시켜 정지되도록 한 후 헤드측의 배관을 연다.①

로드부에 정격 압력의 를 분간 가하고 헤드측에서 나오는 누유량을 계측150 % 10 ,②

한다.

액츄에이터를 전진시켜 정지한 후 로드측의 배관을 연다.③

헤드측에 정격 압력의 를 분간 가하고 로드측의 누유량을 계측한다150 % 10 , .④

내부 누유 시험 수명전< _ > 내부 누유 시험 수명 후< _ 100% >

평가기준6. :

를 초과하지 않아야 한다D×0.015 mL/min .

액츄에이터 튜브 내경(D : )

시험대상품의 내부누유량 미만[ : 250 × 0.01 = 2.5 mL/min ]

평가결과7.

개선 전 시험 결과 평가기준을 만족하지 않음:

개선 후 부합:

- 84 -

배부 누유 시험 결과

구분 시료 1 시료 2 종합판정

개선 전누유량

(mL/10min)

헤드측 595 540 부합하지 않음

로드측 960 865 부합하지 않음

개선 후누유량

(mL/10min)

헤드측 0.9 1.2 부합

로드측 0.8 1.9 부합

- 85 -

평가항목 외부 누유 시험1. :

평가방법2. :

액츄에이터 최대 행정거리의 이상으로 피스톤 행정 를 실시한다90 % 100 m .①

로드 와이퍼 부의 누유량을 계측한다.②

오부 누유 시험 후< >

평가기준 허용 누유량은 미만이어야 하고 로드의 와이퍼부를 제외한3. : 0.002×d mL ,

어떠한 곳에도 누유가 있어서는 안된다.

시험대상품으 외부 누유량 미만[ : 200 × 0.002 = 0.4 m/Lmin ]

평가결과7.

개선 전 :

구분 시료 1 시료 2 종합판정

누유량(mL) 0.2 0.1 부합

개선 후 :

구분 시료 1 시료 2 종합판정

누유량(mL) 0.1 0.1 부합

- 86 -

평가항목 출력 효율 시험1. : (force)

평가방법2. :

시험 액츄에이터와 부하 액츄에이터 사이에 로드셀을 설치하고 값을 확인한다.①

액츄에이터에 최대압력 및 최대속도가 되도록 한다.②

액츄에이터가 전진할 때와 후진할 때의 압력과 로드셀의 힘을 컴츄터로 실시간 계측③

한다.

액츄에이터의 출력 효율 계산식으로 구한다.④

×

× ×

×

여기에서 액츄에이터의 추력 효율:

액츄에이터의 출력: (kN)

피스톤의 수압면적에 작용하는 압력: (kPa)

유효 피스톤의 단면적: ( )㎠

내부 누유 시험 수명전< _ > 내부 누유 시험 수명 후< _ 100% >

로드셀< , LVDT> 출력효율< _DAQ>

평가기준 출력효율 이상이어야 한다3. : 90 % .

평가결과4.개선 전 부합:

개선 후 부합:

- 87 -

출력효율 시험 결과

구분 시료 1 시료 2 종합판정

개선 전헤드측 94.1% 94.2% 부합

로드측 95.3% 95.5% 부합

개선 후

헤드측 97.4% 97.7% 부합

로드측 97.6% 98.1% 부합

- 88 -

평가항목 코팅표면 긁힘 시험1. :

평가방법2. :

용 유압 액츄에이터와 동종의 재질과 동종의 부품으로 구성되며 제작 공정·Radial Gate ,

이 동일한 시험용 샘플 액츄에이터를 제작하여 코팅표면 긁힘 시험장치에서 번 이15,00

상 수명시험 조건의 압력과 속도로 시험을 한다.

코팅표면 시험용 샘플 액츄에이터<

평가기준 액츄에이터의 실과 베어링 코팅표면에 이상이 없어야 한다3. : , .

평가결과4.

개선 전 부합:

개선 후 부합:

- 89 -

평가항목 좌굴 시험1. :

평가방법2. :

액츄에이터를 최대 행정거리의 까지 신장시킨 후 양단을 핀으로 고정한 후 로드· 98 % ,

중앙부위에 스트레인게지를 도 간격으로 개를 부착하여 사용 압력의 를 가한90 4 150 %

상태에서 좌굴응력을 측정한다.

좌굴시험 중< > 스트레인 게이지 엠퍼< , DAQ>

스트레인 게이지 부착< > 좌굴시험 후< >

평가기준 좌굴시험결과가 계산된 안전계수는 이상이어야 한다3. : 1.35 .

평가결과4.

개선 전 부합하지 않음 위치센서 검출 이상 발생: ( )

개선 후 부합:

- 90 -

구분 시료 1 시료 2 종합판정

개선 전 안전계수 1.37 1.38 부합

개선 후 안전계수 1.39 1.39 부합

- 91 -

평가항목 출력 특성 시험1. :

평가방법2. :

주위돈도 로 유지한다(25±3) .① ℃

제조사양의 공급전원 인가한다.②

위치센서의 위치측정범위 의 에(span :FS) 0 %, 20 %, 40 %, 60 %, 80 %, 100 %③

해당하는 곳의 기준위치 인가 후 각각의 인가위치에 대한 출력값을 측정한다5 .

평가기준 위치센서 출력값의 기준인가위치에 대한 정적오차범위는 를 초과3. : ±0.5 %

하여서는 안된다.

평가결과4.

개선 전 :

구분 시료 1 시료 2 종합판정

정적 오차 범위 ±0.09 ±0.12 부합

개선 후 :

구분 시료 1 시료 2 종합판정

정적 오차 범위 ±0.08 ±0.09 부합

- 92 -

평가항목 선형성 시험1. :

평가방법2. :

주위돈도 로 유지한다(25±3) .① ℃

출력 특성 시험에 사용된 곳의 기준위치를 인가 후 출력값의 최소치와 최대치를 직5②

선으로 연결했을 때 나머지 곳의 출력값 중 직선과 가장 크게 벗어난 곳의 오차, 3 D1을

측정한다.

평가기준 선형성 편차의 절대값은 위치센서 위치측정범위 최대치 풀 스케일 위치3. : ( - )

의 이내이어야 한다0.3 % .

평가결과4.

개선 전 :

구분 시료 1 시료 2 종합판정

오차 범위 ±0.15 ±0.14 부합

개선 후 :

구분 시료 1 시료 2 종합판정

오차 범위 ±0.14 ±0.14 부합

- 93 -

평가항목 히스테리시스 시험1. :

평가방법2. :

인가위치를 에서 위치센서 측정범위의 최대치 까지 증가시켜0 (full-scale pressure)①

분간 유지 후 최소치까지 감소시킨다10 .

위치사이클 적용 전후에 대하여 출력값 차이의 최대치인 D② 2를 측정한다.

평가기준 히스테리시스의 측정값은 위치센서 위치측정범위 최대치 풀 스케일 위치3. : ( - )

의 이내이어야 한다0.2 % .

평가결과4.

개선 전 :

구분 시료 1 시료 2 종합판정

오차 범위 ±0.12 ±0.10 부합

개선 후 :

구분 시료 1 시료 2 종합판정

오차 범위 ±0.09 ±0.10 부합

- 94 -

평가항목 반복성 시험1. :

평가방법2. :

위치 센서 위치측정범위의 최대치 의 에 해당하는 기(full-scale pressure) (60±5) %①

준위치를 인가한 후 출력값을 측정한다.

동일조건에서 회 반복하여 위치센서의 출력값을 측정한다3 .②

평가기준 출력값의 편차는 위치센서 위치측정범위 최대치 풀 스케일 위치 의3. : ( - ) 0.2

이내이어야 한다% .

평가결과4.

개선 전 :

구분 시료 1 시료 2 종합판정

오차 범위 ±0.12 ±0.11 부합

개선 후 :

구분 시료 1 시료 2 종합판정

오차 범위 ±0.11 ±0.10 부합

- 95 -

평가항목 안정성 시험1. :

평가방법2. :

위치센서 위치측정범위의 최대치 풀 스케일 위치 의 에 해당하는 기준위치· ( - ) (60±5) %

를 분간 인가한 후 위치센서 출력값의 기준값에 대한 편차를 측정한다10 .

평가기준 출력값의 편차는 위치센서 위치측정범위 최대치 풀 스케일 위치 의3. : ( - ) 0.2

이내이어야 한다% .

평가결과4.

개선 전 :

구분 시료 1 시료 2 종합판정

오차 범위 ±0.14 ±0.15 부합

개선 후 :

구분 시료 1 시료 2 종합판정

오차 범위 ±0.12 ±0.12 부합

- 96 -

내환경성 시험평가 결과2.

평가항목 저온 시험1. :

평가방법2. :

시험 대상품은 의 항온조에 연속 시간 저장한다(-40±2) 8 .① ℃

온도를 로 상승시켜 시간 유지한 후 시간 이내에 중간 시험으로서 육(-33±2) 8 , 2② ℃

안 검사 및 대표 성능 시험을 실시하여 평가 기준을 만족하여야 한다.

온도를 로 상승시켜 시간 동안 안정화시킨 후 사후 시험으로서 육안 검(-25±2) 4 ,③ ℃

사 및 대표 성능 시험을 실시하여 평가 기준을 만족하여야 한다.

저온 시험< > 저온 시험< >

평가기준 외관 손상 파손 균열 변형 등 이 없어야 하며 대표 성능 시험의 평가 기3. : ( , , )

준을 만족하여야 한다.

평가결과4.

개선 전 저온시험 결과 평가기준을 만족하지 못함:

시동압력 내부누유 이상소음 진동발생, , ,

개선 후 부합:

- 97 -

평가항목 고온 시험1. :

평가방법2. :

시간 고온 저장한다(60±2) 8 .① ℃

시간 유지 후 시험 중 시험으로서 육안 검사 및 대표 성능 시험 실시한(50±2) 8 ,② ℃

다.

로 시간 동안 안정화 후 사후 시험으로서 육안 검사 및 대표 성능 시험(-25±2) 4 ,③ ℃

을 실시한다.

고온 시험< > 고온 시험< >

평가기준 외관 손상 파손 균열 변형 등 이 없어야 하며 대표 성능 시험의 평가 기3. : ( , , )

준을 만족하여야 한다.

평가결과4.

개선 전 저온시험 결과 평가기준을 만족하지 못함:

시동압력 내부누유 이상소음 진동발생, , ,

개선 후 부합:

- 98 -

평가항목 습도 시험1. :

평가방법2. :

온도 상대 습도 조건에서 시간 온도 상대 습도(60±2) , (95±5) % 6 , (30±2) ,① ℃ ℃

조건에서 시간을 주기로 주기 수행한다(85±5) % 16 1 , 10 .

표준 대기 조건에서 시험 대상품을 충분히 건조시킨 후 사후 시험으로서 육안 검사,②

및 대표 성능 시험을 실시한다.

습도 시험< > 습도 시험< >

평가기준 외관 손상 파손 균열 변형 등 이 없어야 하며 대표 성능 시험의 평가 기3. : ( , , )

준을 만족하여야 한다.

평가결과4.

개선 전 저온시험 결과 평가기준을 만족하지 못함:

시동압력 내부누유 이상소음 진동발생, , ,

개선 후 부합:

- 99 -

평가항목 염수분무시험1. :

평가방법2. :

소금 농도 의 소금 용액을 온도 로 유지하며 시간 동안 분무(50±5) g/L (35±2) 24① ℃

한다.

강하율은 수평 채취 면적 각 당 는 로 유지한다80 (1~3) mL/h, pH (6.5~7.2) .② ㎠

소금 용액의 분무를 중단하고 시험 대상품을 시험조 내에서 표준 온도 및 습도 조건③

으로 시간 동안 건조시킨다24 .

시간 분무 시간 건조를 주기로 하여 주기 동안 반복한 후 사후 시험으로서24 24 1 2 ,④

에서 규정한 레이팅 넘버법에 의한 판정 및 대표 성능 시험을 실시한다KS D 9502 .

염수분무 시험 전< > 염수분무 시험 후< >

평가기준 레이팅 넘버 이상이어야 하며 대표 성능 시험의 평가 기준을 만족하여야3. : 9

한다.

참고 동일조건의 샘플 로드코팅으로 염수분무시험 실시* :

평가결과4.

개선 전 레이팅 넘버 부합: 9 -

개선 후 레이팅 넘버 부합: 10 -

- 100 -

안전성 시험평가 결과3.

평가항목 내압시험1. :

평가방법2. :

액츄에이터의 캡 쪽 포트 및 헤드 쪽 포트에 정격 압력의 의 압력을 분간 가· 150 % 3

한다.

내압 시험 전< > 내압 시험 전< >

평가기준 나사 부분의 헐거움 튜브 및 배관부분의 영구 변형 부품의 파괴 등이 없3. : , ,

어야 하며 대표 성능 시험의 평가 기준을 만족하여야 한다.

평가결과4.

개선 전 내압시험 결과 평가기준을 만족하지 못함:

시동압력 내부누유 이상소음 진동발생, , , ,

위치센서 검출 이상

개선 후 부합:

- 101 -

내압 시험 개선전

내압 시험 개선후

- 102 -

수명 시험평가 결과4.

평가항목 수명시험1. :

평가방법2. :

캡 쪽 포트와 헤드 쪽 포트에 정격 압력 정격 속도를 가하여 부하부에 유압 액츄에,①

이터의 최대 등가 부하 하중의 부하를 준다90 % .

수명 시험 전과 완료 후에 종합 성능 시험을 실시한다.②

총 수명 시험 사이틀의 구간에서 대표 성능 시험을 실시한다50 % .③

수명시험< >

평가기준 종합 성능 시험 및 대표 성능 시험의 평가 기준을 모두 만족해야 한다3. : .

시료 개를2 1.3×104사이클까지 수명 시험한 후 개 모두 고장 없고 종합 성능 시험의, 2

평가 기준을 만족해야 한다.

평가결과4. 부합

- 103 -

제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론6666

제 절 시험 결과 분석 및 검토제 절 시험 결과 분석 및 검토제 절 시험 결과 분석 및 검토제 절 시험 결과 분석 및 검토1111

필드에서 제기된 문제점을 보완 하여 성능 향상된 용 유압 액츄에이터Radial Gate

는 종합성능 시험 전부분에 걸쳐 평가 기준과 비교하여 부적합 부분이 발생 하였으

나 추가적으로 액츄에이터 튜브의 직원도 및 피스톤의 씰 패킹 조립부분을 개선&

하여 시험한 결과 종합성능시험 및 수명 시험 모두 기준치 이하로 신뢰수준, 90 %

에서 수명 사이클 보장을 확인 하였다2,400 .

제 절 주요성과제 절 주요성과제 절 주요성과제 절 주요성과2222

본 부품소재신뢰성기반확산사업을 통하여 용 유압 액츄에이터의 신뢰성Radial Gate

향상에 관한 연구를 수행하였다 용 유압 액츄에이터는 댐의 배수갑문. Radial Gate ,

대형 가동교의 개폐 등에 걸쳐 많이 사용되고 있는 제품이기는 하지만 중소기업의,

여건상 고장분석이나 신뢰성을 고려한 설계 신뢰성시험 등과 같은 업무를 수행하,

기 어려운 것이 현실이다 특히 외국 선진 업체는 축적된 최적 설계기술. ,

및 수명을 고려한 제품 개발 기술 확보 대비 중소기업의 신뢰성 있는Know-how

제품의 생산이 어려웠다.

용 유압 액츄에이터의 고장 분석을 통하여 신뢰성을 고려한 최적 설계Radial Gate

기술 능력을 향상할 수 있었으며 기술을 사용하여 설계된 유압 액츄에이터의, FEM

취약부 강도 해석을 통하여 최종 모델을 설계하였으며 다목적댐에 견딜 수 있는,

용 유압 액츄에이터 재질의 변경과 기타 취약부의 설계 변경을 통하여Radial Gate

유압 액츄에이터의 신뢰성을 확보할 수 있었다.

용 유압 액츄에이터를 대상으로 등 와 같은 고장 원인Radial Gate FMEA, FTA , QFD

분석방법에 의하여 실린더의 고장원인을 분석하였고 이에 따른 성능 및 수명 시험,

을 수행하였으며 시험평가결과 분석을 통한 신뢰수준 의90% 사이클의2,400

수명을 확보하였다.

- 104 -

본 연구의 성과를 통하여 생산중인 용 유압 액츄에이터의 신뢰성 향상Radial Gate

기술로 활용할 수 있을 것이며 신뢰성 분석기술과 시험기술을 이용하여 동종,

및 차기 의 용 유압 액츄에이터 특히 댐의 배수갑문으로Model Model Radial Gate ,

사용되는 제품의 신뢰성 확보를 통하여 용 유압 액츄에이터의 신뢰성Radial Gate

향상기술 기반으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

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제 장 참고문헌제 장 참고문헌제 장 참고문헌제 장 참고문헌7777

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이 보고서는 지식경제부에서 시행한 부품 소재신뢰성기반기술확산사업의 최종보고·

서입니다.