MTM (Mini Traction Machine)

Traction(견인력) 과 Friction(마찰력)의 차이점 소개 입니다.

구분 Friction (마찰력,저항력) Traction (트랙션,견인력, 구동력 전달능력)
기본 의미 두 표면이 상대 운동할 때 발생하는 저항력 접촉면에서 실제로 힘·토크·구동력을 전달하는 능력
핵심 개념 움직임을 방해하는 힘 미끄러짐 없이 동력을 전달하는 성능
자동차 예시 타이어와 노면 사이의 마찰 현상 자체 자동차가 실제로 가속·제동·코너링하는 구동력
Tribology 관점 에너지 손실 및 마모와 관련 구름접촉(EHL)에서의 동력 전달과 관련
대표 표현 Friction Force / Friction Coefficient Traction Force / Traction Coefficient
일반적 이미지 “저항” “구동력 전달”

※ 쉽게 말하면,

Friction은 “마찰 자체의 저항”
Traction은 “그 마찰을 이용한 실제 구동력 전달 능력” 을 의미합니다.

대형 견인력 Traction SRR (Slide Roll Ratio) PC 제어형 시험기 사이트 링크 → Two Roller Machine, 모델 TE 72, TE 73 TE74

소형 만능 Block on Ring 마찰마모윤활 시험기, SRR(Slide Roll Ratio) 수동제어, 시험기 사이트 링크 → 모델 TE 53


MTM – 소형 마찰 구동 견인력 시험기 – 시험 분석 요소

1. Traction Coefficient 측정

(EHL traction / 마찰계수 분석)

SRR(Slide-Roll Ratio) 변화 : 속도 변화/하중 변화/온도 변화


주 용도 : EV 기어유/ 베어링유/ 철도 그리스/ 항공윤활유/ CVJ 오일

등의 traction 특성 비교.


2. Stribeck Curve 측정 : 윤활영역 분석

Boundary → Mixed → EHL(full film) 영역 변화를 분석합니다.


3. Anti-wear Film / Tribofilm 분석

ZDDP 같은 첨가제가 형성하는: antiwear film/ tribochemical film/ reaction layer

의 성장 두께를 실시간 추적 가능합니다.


대표 연구 : DDP film build-up/ additive interaction/ dispersant 영향/ tribofilm 제거 속도


4. Grease 분석 : 기유(Base Oil) + 증주제(Thickener)

그리스 공급 조건: fully flooded starvation 조건에서 traction/friction 변화 분석 가능.


특히:

풍력 베어링 /철도 axle bearing/EV grease 연구에 많이 사용됩니다.

산업용 로봇 및 협동로봇의 액추에이터에는 장수명 윤활 그리스가 주로 사용 됩니다. MTM은 이러한 그리스의 견인계수(Traction), 마찰 특성 및 EHL 윤활막 형성을 실제 구름-미끄럼 조건에서 평가하는 대표적인 시험기입니다.

로봇 액추에이터 내부에는 다음과 같은 부품이 있습니다.

  1. 감속기(Harmonic Drive, Cycloidal, Planetary)
  2. 베어링
  3. 캠
  4. 롤러
  5. 기어 치면

이들은 모두 구름(Rolling)과 미끄럼(Sliding)이 동시에 발생하는 EHL(탄성유체윤활) 접촉으로 작동합니다. 이러한 접촉은 MTM이 가장 잘 모사하는 조건입니다.


5. Scuffing / Surface Failure 평가

고하중 고슬라이딩 조건에서 :

scuffing onset/ lubricant failure/EP additive 성능 평가 가능.

6. TE 54의 경우, 볼 롤러와 강철 접촉 형상에서는 2 GPa의 압력을 얻을 수 있습니다.

하지만, 여러 시험 환경 요소에 따라, 최대 2GPa의 접촉압력 시험은 합리적이지 않고, 추천되지 않습니다.

“실제 마찰 마모 현상은 하중 하나만으로 결정되지 않으며, 속도, 윤활, 온도, 접촉 형상, 재료 특성 등 다양한 요소를 함께 고려해야 실제 시스템을 올바르게 모사할 수 있습니다.

주어진 구름 또는 미끄럼 구름 마찰 접촉에서 발생하는 현상은 접촉 압력뿐만 아니라 다음과 같은 요소에도 크게 좌우됩니다.


  • 접촉면의 전단 응력
  • 접촉 마찰 속도 – 따라서 유입 속도, 윤활 조건 및/또는 접촉 순간 온도
  • 에너지 투입 및 마찰력 강도
  • 온도 – 전체 온도 및 순간 온도
  • 윤활 및/또는 대기 조건


접촉 압력은 하중뿐만 아니라 다음과 같은 요소에도 영향을 받습니다.


  • 접촉 형상
  • 접촉 재료의 영률 및 푸아송 비

PHOENIX TRIBOLOGY 사 – 모델 TE 54 MTM

Mini Traction Machine – 소형 마찰 견인력 – 시험 형상

영국 PHOENIX사의 MTM 시험기로 윤활유의 견인력과 견인특성을 시험할 수 있는 MTM MINI TRACTION MACHINE 입니다.
TE 54 MTM_Mini Traction Machine_Ball on Roller and Two Roller- Contact Geometry
MTM MINI TRACTION MACHINE 시험기 모델 TE54는 기어나 캠앤팔로워 부품등의 선접촉 시험이 가능 합니다.

좌측 : Ball on Roller 시험,

중간 : Roller on Roller (=Two Roller) 시험형상

우측 : 상부 볼이 자동정렬장치 홀더에 장착

영국 PHOENIX TRIBOLOGY 사 – 모델 TE 54 MTM

Mini Traction Machine (=MTM 소형 마찰 견인력 시험기)

모델 TE54 MTM MINI TRACTION MACHINE 시험기의 옆 모습으로 점접촉과 선접촉의 마찰견인 시험을 할 수 있습니다.

모델 TE 54 MTM 마찰 견인력 시험기, 제조사 영국 Phoenix Tribology사의 홈페이지에는 기술 가이드 및 다양한 동영상이 있습니다. → 사이트 링크

MTM (Mini Traction Machine) 모델 TE 54의 동영상, 2분 소개

모델 TE 54 MTM (Mini Traction Machine) – 특징 – 타사와 비교

MTM MINI TRACTION TEST MACHINE의 시험형상 3가지 이미지
  • 왼쪽의 “볼온디스크 MTM 시험 형상”은 기울어짐 구조로 발생하는 오류가 있습니다. Spin Skew 현상 발생 (타사) → 볼이 비스듬히 틀어지며 미끄러짐(sliding/spin)이 추가 발생
  • 중간의 이미지는 “볼 온 롤러” 형상 접촉 이미지 입니다. → (TE 54)
  • 오른쪽의 이미지는 “롤러 온 롤러 (=Two Roller)” 타입 이미지 입니다. → (TE 54)

Spin Skew 현상 :


볼이 똑바로 굴러가지 않고, 한쪽으로 약간 기울어진 채 회전하는 현상입니다.

  • 이상적인 시험: 볼이 디스크 위를 똑바로 굴러감(순수 구름운동)
  • Spin Skew 발생: 볼이 비스듬히 기울어져 굴러가면서 제자리 회전(spin)과 미끄러짐(sliding)이 함께 발생

즉, 볼이 기울어져 불필요한 미끄러짐이 생기는 현상 입니다.

타사의 MTM 시험기의 특징과 단점 :

1. 타사의 볼-온-디스크 시험 형상은 기울어짐으로 인해 Spin Skew 현상발생으로 견인 오류가 발생할 수 있습니다.

이 때문에:

  • 접촉 압력 분포 왜곡
  • 마찰계수 오차 증가
  • 비정상 마모
  • EHL 유막 측정 오류
  • 재현성 저하

등이 생길 수 있습니다.

2. 타사의 볼-온-디스크 시험 형상은 주로 헤르츠 점접촉(Point Contact) 기반으로 구성되어 있어, 실제 기어와 선접촉이 일어나는 기계류 및 롤러-온-롤러 접촉과 같은 선접촉(Line Contact) 조건 실험재현을 하기 어려울 수 있습니다

3. 타사의 MTM 은:

  • 시편 교체가 쉽고/alignment가 간단하며/자동화가 잘 되어 있고/
  • 실험 repeatability가 우수하고 논문 데이터 비교가 쉬워 지는 장점이 있으나
  • 높은 SRR /높은 Load/얇은 lubricant film/에서는 Spin Skew 영향이 커지게 되어 실험 오류가 발생할 수 있습니다.

반면에, 모델 TE 54 MTM 의 장점은 :


  • 모델 TE 54는 EHD 필름 두께 측정용으로 설계되지 않았으며
  • 실제로 볼 온 롤러(타원 접촉) 또는 롤러 온 롤러(라인 접촉)를 실행할 수 있는 작은 두 개의 롤러 타입 시험기 입니다. 기어, 캠앤팔로워 등을 모델링하려면 점 접촉이 아닌 선 접촉이 필요합니다.


  • 접촉이 선접촉(line contact)
  • 롤러 축 방향 정렬이 쉬움
  • 볼의 자유 회전 문제가 없음

이므로 Spin Skew 문제가 훨씬 적습니다.


  • 기어, 캠, 베어링처럼 실제 line contact 선접촉 계열을 모델링하려면
  • ball-on-disc보다 two-roller가 더 현실적이며,

spin skew 오차도 줄일 수 있습니다.

Phoenix사에서 언급한, 모델 TE 54 MTM 의 장점은 :


Ball-on-Roller 방식 :

  • Ball-on-Roller 방식은 구름 접촉에서 발생할 수 있는 스핀(Spin)과 스큐(Skew)를 원천적으로 제거하며,
  • 타사의 볼 직경이나 접촉 트랙 직경에 따른 시험 조건의 불확실성을 (=볼 직경/디스크 위에서 구르는 반경/이에 따른 실제 접촉 선속도/SRR 계산 ), 없애고 더욱 정확하고 재현성 높은 시험 결과를 제공합니다
  • 또한 롤러를 원주 방향(Circumferential)으로 연삭 가공하기 때문에, 시편 제작 과정에서 발생할 수 있는 재료의 방향성(이방성, Anisotropy) 영향을 제거하여 더욱 신뢰성 있는 시험 결과를 제공합니다.


Self-Aligning Two Roller 방식 :

  • Ball-on-Roller 방식 외에도 TE 54는 Self-Aligning(자동 정렬) 캐리어를 기본 제공하여, 볼 대신 직경 25 mm × 폭 8 mm의 롤러 시편을 장착할 수 있습니다.
  • 이를 통해 폭 8 mm의 선접촉(Line Contact) 시험을 수행할 수 있으며, 더 얇은 롤러를 제작하여 더욱 좁은 선접촉 조건도 구현할 수 있습니다.

핵심 장점 →

  • 스핀(Spin) 및 스큐(Skew) 영향 제거
  • 볼 롤러 직경 오차 영향 최소화
  • 재료 이방성 영향을 줄여 재현성 향상
  • 볼 점접촉(Point Contact)과 롤러 선접촉(Line Contact) 시험 모두 가능
  • 다양한 선접촉 폭 구현 가능

모델 TE 54 MTM – 사용자 리스트


  1. Honda R&D (일본 3대 자동자 제조사)
  2. Kobe Steel (일본 3대 철강회사 중 하나. 철강, 알루미늄, 기계장비, 소재기술 분야의 글로벌 기업)
  3. Kyodo Yushi (일본에서 윤활그리스 윤활유 전문 메이커로 유명, 자동차 및 산업용 베어링 그리스 분야에서 세계적 인지도 보유)
  4. Tonen General Sekiyu (일본의 대형 정유 석유 윤활유 회사, EXXON MOBIL과 ENESO와 합병)
  5. Tohoku University (일본내 유명 Tribology 연구 대학)
  6. University of Sheffield (유럽에서도 상당히 유명한 Tribology 연구 거점 대학교)

연관된 시험기 리스트

EV 전기자동차에 사용되는 윤활유 그리스유와 마찰이 발생되는 소재에 대하여 전기자동차에서 발생하는 전기 환경을 조성하여 마찰마모 윤활특성을 할 수 있도록 조성된 시험장치
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모델 TE 54 MTM (Mini Traction Machine, 소형 마찰견인 시험기)

– 실험 키워드

Keywords:

• bearing materials

• cam shaft materials

• coatings

• elasto hydrodynamic lubrication

• gear surface treatments

• gearbox lubricants

• mixed lubrication

• spur gears

• surface engineering

• surface treatments

  1. ball on cylinder
  2. ball on roller
  3. elastohydrodynamic
  4. lubrication
  5. elliptical contact
  6. gear lubricants
  7. hertzian contact
  8. hydraulic fluids
  9. hypoid gear lubricants
  10. sliding-rolling contact
  11. sliding-rolling line contact
  12. traction coefficient
  13. traction curve
  14. traction fluids
  15. two roller
  16. two roller machines
  17. two roller – unequal discs


모델 TE 54 MTM (Mini Traction Machine) – 소형 견인력 시험기

– 상세 사양

Technical Specification:

Ball Specimen Diameter

25 mm

Upper Disc Specimen Dia.

25 mm

Upper Disc Specimen Width

8 mm

Lower Disc Specimen Dia

50 mm

Max Ball Speed

4,000 rpm

Max Ring Speed

2,000 rpm

Max Surface Speed

5.24 meter/sec

Max Load

500 N

Max Hertz Pressure (steel)

2.0 GPa

Oil Bath Temperature

Ambient to 150 °C

Motor : Ball

1:1

Motor : Ring

2:1



Controlled Parameters :

  1. Motor speed
  2. Motor speed difference
  3. Applied load
  4. Test bath temperature


Measured Parameters :

  1. Motor speed
  2. Motor speed difference
  3. Applied load
  4. Traction force
  5. Test bath temperature


Derived Parameters :

  1. Entrainment Velocity
  2. Sliding Velocity
  3. Slide/Roll Ratio
  4. Traction Coefficient


Services :

Electricity: 220/240 V, single phase, 50/60 Hz, 1.5 kW

PC and Printer: Minimum Specification



Description ;

The ball-on-roller arrangement eliminates any possibility of spin or skew in the rolling contact and eliminates any uncertainty with regard ball or track diameter. With circumferential grinding of the roller, it eliminates all the an-isotropic materials properties associated with preparing the specimens.

볼-온-롤러 배열은 구름 접촉에서 회전이나 뒤틀림의 가능성을 제거하고 볼 또는 트랙 직경과 관련된 불확실성을 제거합니다. 롤러를 원주 방향으로 연삭하면 시편 준비와 관련된 모든 이방성 재료 특성이 제거됩니다.


Self-aligning Two Roller ;

In addition to the ball on disc arrangement, the TE 54 is also supplied with a self-aligning carrier to allow a 25 mm diameter by 8 mm wide roller to be mounted in place of the ball specimen, thus resulting in an 8 mm wide line contact. Thinner rollers can be manufactured in order to produce narrower line contacts.

자동 정렬 2개의 롤러 TWO ROLLER 시험

볼 온 디스크 배열 외에도 TE 54에는 자동 정렬 캐리어가 함께 제공되어 직경 25mm x 폭 8mm 롤러를 볼 시편 위치에 장착하여 폭 8mm 라인을 생성할 수 있습니다. 연락하다. 더 좁은 라인 접점을 생성하기 위해 더 얇은 롤러를 제조할 수 있습니다.


Control and Data Acquisition ;

제어 및 데이터 수집

제어 및 데이터 수집은 Phoenix Tribology USB 마이크로 컨트롤러 인터페이스와 함께 COMPEND 2020 Windows 호환 소프트웨어를 실행하는 호스트 PC를 통해 구현됩니다.

자동 제어는 사용자 프로그래밍 가능 테스트 시퀀스를 통해 구현됩니다. 수동 제어는 화면 토글을 사용하여 구현됩니다. 데이터는 .csv 또는 .tsv 파일 형식으로 하드 디스크에 저장됩니다.

견인력 및 Stribeck 곡선을 생성하기 위해 사전 프로그래밍된 테스트 시퀀스가 ​​제공됩니다.


견적과 상담을 요청하시는 시험기의 모델명을 꼭 확인해주세요

마찰마모윤활

열_분석기

베어링 시험기

스크래치,물성

3차원 표면형상

한미산업

1999년 개업 이후, 지난 30여년간

  • Tribology(마찰/마모/윤활/CMP 연마), 스크래치, 고온 경도계, 베어링 시험기 : 미유럽 일본의 유명 제조공급사인 BRUKER, PHOENIX Tribology, TABER, SHINTO Heidon, INNOWEP, AMTEC, TRICO사.
  • 열분석기(DSC,TGA,STA,TMA), 고온진공로 : 스위스 KEP 그룹의 SETARAM SETSAFE, 미국 MRF사, 일본 ENEOS MATERIALS사의 수지 열경화 시험기 등

최첨단 장비들을 국내에 소개 및 판매 기술 지원하여 왔으며, 또한 이기술을 바탕으로 일부 품목 제조를 통하여 국산화에도 노력하여 왔습니다. 앞으로도 더욱 노력하여 국내 기술 발전에 이바지 하도록 하겠습니다.

상호: 한미산업

대표: 최동하

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