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우산형 딤플 마찰면의 발열 인자에 대한 실험적 및 수치적 연구 = Experimental and Numerical Study on Factors Related Heat Generation of Umbrella-Shaped Dimple Friction Surfaces
유압 실린더는 피스톤이 왕복 운동할 때 웨어링과 실린더 사이에서 마찰열이 발생하여 오일의 온도를 상승시키고 이는 실린더 내부의 시일 재료의 노화를 가속시켜서 시일을 손상시킨다. 본 연구에서는 탄성중합체인 웨어링 재료의 시험편 표면에 우산형 마이크로 딤플을 성형한 시편을 제작하고 핀 온 디스크 마찰 실험을 수행하였다. 딤플의 폭과 깊이 그리고 피치의 변화에 따른 발열저감 성능을 파악하고자 오일의 온도변화를 측정하였다. 그리고 유동해석을 통하여 마찰면에서 발생하는 전단응력과 압력을 계산하고 그 해석결과를 실험결과와 비교하여 어떤 설계 인자가 발열량과 관련이 있는지를 분석하였다. 발열저감 정도는 마찰면에서 발생하는 평균 전단응력과 압력에 밀접하게 연관되는 것으로 나타났으며 전단응력이 클수록 발열량이 커지며 압력이 클수록 발열량이 적어지는 경향을 보였다.
더보기Frictional heat caused by the reciprocating motion of a piston inside a hydraulic cylinder increases the temperature of oil therein, thus affecting the aging of the seal material inside the cylinder and accelerating seal damage. In this study, a pin-on-disc experiment is performed on an elastomer-wearing material featuring umbrella-shaped micro-dimples on its surface. The temperature change of oil is measured to understand the heat reduction based on changes in the dimple width, depth, and pitch. In addition, the shear stress and pressure generated on the friction surface are calculated via flow analysis, and the analytical results are compared with the experimental results to obtain design factors associated with heat generation. Results show that the degree of heat reduction is associated closely with the average shear stress and pressure generated on the friction surface. Additionally, greater shear stresses correspond to greater heat generation, higher pressures, and lower heat generation.
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