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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
이 논문의 연구 히스토리 (7)
2014
2013
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지게차는 무게 중심이 높고 빈번한 전진, 후진 작업을 수행하는 건설장비로서 전, 후진 변속 시 시스템의 안정화가 중요하다.
변속 시 불안정한 토크 변화로 인해 변속 충격이 발생한다. 이러한 현상은 변속기의 클러치에 형성되는 압력의 제어를 통하여 해결할 수 있다. 변속 시 클러치 압력형성이 빠르면 변속응답 시간은 좋아지나 과도한 토크가 발생하여 변속충격이 일어나고 압력형성이 늦으면 부드러운 변속이 가능하나 변속응답이 늦고 클러치의 마찰에 의한 마모가 발생하는 문제가 있다.
소형 지게차의 변속기의 MCV(Main Control Valve)를 제어하는 방법에는 MCV의 파일럿 압력을 이용한 파일럿제어방식(Pilot Control Method)과 MCV의 압력을 직접 제어하는 직접제어방식(Direct Control Method)으로 구분된다.
파일럿제어방식은 내부 유압 회로가 복잡하고 구성 부품의 수가 많아 개발, 제작과정에 많은 비용과 시간의 투자가 필요하게 된다. 변속감도를 개선하기 위해 모듈레이션 밸브(Modulation Valve)의 두 개의 스프링을 교환해 가면서 변속감도를 테스트해야 한다. 모듈레이션밸브의 세팅을 변경하여 고객이 원하는 변속감도를 충족시키고 있지만 고객이 원하는 변속감도를 찾기에는 많은 어려움이 있고 많은 시간과 예산이 소요되는 단점이 있다. 반면 직접제어방식은 MCV의 파일롯 라인 없이 직접 클러치 압력을 조절하기 때문에 구성부품의 수가 적고 간단한 유압회로를 구성할 수 있고 간단한 입력 프로파일의 변경만으로도 변속기의 변속충격을 변화 시킬 수 있는 장점이 있다.
따라서 현재 지게차도 자동차와 같이 고객들이 지게차 변속기의 변속감에 대한 불만이 많이 접수되고 있고 기존 파일롯제어방식으로는 고객의 수요를 충족시키기에는 한계가 있어 소형 지게차에 비례제어밸브를 이용한 직접제어 방식을 적용한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 변속감도와 출발성능에 개선하기 위해 다음과 같이 연구 하였다.
1. 직접제어방식 변속기의 구용요소의 설계사양을 분석하고 각각의 컴포넌트의 설계 이론을 정립하여 정립된 이론을 바탕으로 직접제어변속기를 설계하고 제작하여 저온, 고온 테스트를 통해 각 컴포넌트의 이론 설계 값과 실제 변속기의 설계사양을 검증하여 지게차 변속기 설계 이론을 정립함.
2. 변속기를 제어할 수 있는 다양한 컨트롤러를 적용하여 변속기를 제어함.
3. 실차 테스트를 통해 변속 구간을 3부분으로 나누어 각각의 구간이 미치는 영향을 정량적으로 표현, 분석하여 변속구간이 변속감도에 미치는 영향을 파악함.
4. 유압 시뮬레이션을 통해 직접제어방식 변속기를 모델링하고 실차에 적용된 입력프로파일을 적용하여 변속 시 클러치의 거동을 파악함. 시뮬레이션을 통해 변속감도와 출발성능에 미치는 구간을 분석하여 변속기의 하드웨어 및 소프트웨어의 문제점을 개선함.
변속 시 불안정한 토크 변화로 인해 변속 충격이 발생한다. 이러한 현상은 변속기의 클러치에 형성되는 압력의 제어를 통하여 해결할 수 있다. 변속 시 클러치 압력형성이 빠르면 변속응답 시간은 좋아지나 과도한 토크가 발생하여 변속충격이 일어나고 압력형성이 늦으면 부드러운 변속이 가능하나 변속응답이 늦고 클러치의 마찰에 의한 마모가 발생하는 문제가 있다.
소형 지게차의 변속기의 MCV(Main Control Valve)를 제어하는 방법에는 MCV의 파일럿 압력을 이용한 파일럿제어방식(Pilot Control Method)과 MCV의 압력을 직접 제어하는 직접제어방식(Direct Control Method)으로 구분된다.
파일럿제어방식은 내부 유압 회로가 복잡하고 구성 부품의 수가 많아 개발, 제작과정에 많은 비용과 시간의 투자가 필요하게 된다. 변속감도를 개선하기 위해 모듈레이션 밸브(Modulation Valve)의 두 개의 스프링을 교환해 가면서 변속감도를 테스트해야 한다. 모듈레이션밸브의 세팅을 변경하여 고객이 원하는 변속감도를 충족시키고 있지만 고객이 원하는 변속감도를 찾기에는 많은 어려움이 있고 많은 시간과 예산이 소요되는 단점이 있다. 반면 직접제어방식은 MCV의 파일롯 라인 없이 직접 클러치 압력을 조절하기 때문에 구성부품의 수가 적고 간단한 유압회로를 구성할 수 있고 간단한 입력 프로파일의 변경만으로도 변속기의 변속충격을 변화 시킬 수 있는 장점이 있다.
따라서 현재 지게차도 자동차와 같이 고객들이 지게차 변속기의 변속감에 대한 불만이 많이 접수되고 있고 기존 파일롯제어방식으로는 고객의 수요를 충족시키기에는 한계가 있어 소형 지게차에 비례제어밸브를 이용한 직접제어 방식을 적용한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 변속감도와 출발성능에 개선하기 위해 다음과 같이 연구 하였다.
1. 직접제어방식 변속기의 구용요소의 설계사양을 분석하고 각각의 컴포넌트의 설계 이론을 정립하여 정립된 이론을 바탕으로 직접제어변속기를 설계하고 제작하여 저온, 고온 테스트를 통해 각 컴포넌트의 이론 설계 값과 실제 변속기의 설계사양을 검증하여 지게차 변속기 설계 이론을 정립함.
2. 변속기를 제어할 수 있는 다양한 컨트롤러를 적용하여 변속기를 제어함.
3. 실차 테스트를 통해 변속 구간을 3부분으로 나누어 각각의 구간이 미치는 영향을 정량적으로 표현, 분석하여 변속구간이 변속감도에 미치는 영향을 파악함.
4. 유압 시뮬레이션을 통해 직접제어방식 변속기를 모델링하고 실차에 적용된 입력프로파일을 적용하여 변속 시 클러치의 거동을 파악함. 시뮬레이션을 통해 변속감도와 출발성능에 미치는 구간을 분석하여 변속기의 하드웨어 및 소프트웨어의 문제점을 개선함.
목차
<목 차>목 차 Ⅰ표 목차 Ⅲ그림 목차 Ⅳ1 서 론 11.1 연구 배경 11.2 연구 목적 및 방법 32. 직접제어방식의 소형 지게차 변속기 설계 이론 정립 52.1 소형 지게차 변속기의 펌프 구조 및 설계 이론 정립 72.2 소형 지게차 변속기의 Main control Valve 설계 이론 정립 132.2.1 소형 지게차 변속기의 Main Relief Valve 설계 이론 정립 132.2.2 소형 지게차 변속기의 비례제어밸브 선정 162.3 소형 지게차 변속기의 클러치 설계 이론 정립 192.4 소형 지게차 변속기의 토크 컨버터 설계 이론 정립 252.5 소형 지게차 직접제어변속기 테스트 313. 직접제어방식 컨트롤러 하드웨어 및 소프트웨어 개발 353.1 ETDR 프로그램 이용방법 353.2 전압 분배기 타임 Controller 개발 403.3 노트북 타입 Controller 개발 413.4 AVR을 이용한 Controller 개발 424. 지게차 실차 테스트 444.1 지게차 실차 테스트 방법 444.1.1 Fill구간 테스트 464.1.2 Hold구간 테스트 464.1.3 Ramp구간 테스트 474.1.4 복합 테스트 484.1.5 기계식 프로파일 테스트 484.2 실험 결과 494.2.1 Fill구간 테스트 결과 494.2.2 Hold구간 테스트 결과 524.2.3 Ramp구간 테스트 결과 574.2.4 복합 테스트 결과 634.2.5 기계식 프로파일 테스트 결과 664.2.6 인칭 프로파일 테스트 694.2.7 지게차 실차 테스트 결과 705. 직접제어 변속기 시뮬레이션 및 결과 비교 715.1 직접제어 변속기의 구조 및 유압회로도 715.2 메인릴리프밸브 모델링 745.3 비례제어밸브 모델링 755.4 클러치 팩 모델링 795.5 직접제어 변속기 모델링 805.6 실차 실험과 시뮬레이션 비교 815.6.1 메인릴리프밸브 시뮬레이션 비교 815.6.2 클러치 압력 비교 시뮬레이션 836. 결론 및 향후계획 94참고문헌 97부 록 102Abstract 114
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