Two Roller Machine Test Design (투롤러/트윈디스크 시험방법 설계)
Two Roller 시험 또는 Twin Disk 시험 이란 ?
투 롤러 시험(Two Roller Machine Test) 또는 트윈디스크 시험(Twin Disc Test)은 회전하는 두 시험편의 접촉조건을 제어하여 마찰, 마모, 윤활, 피팅, 스커핑 및 구름접촉피로를 평가하는 시험방법 입니다. 신뢰성 있는 결과를 얻으려면 하중만 설정하는 것이 아니라 허츠 접촉응력, 구름속도, SRR(미끄럼-구름 비율), 온도, 윤활유 공급조건 및 시험시간을 시험 목적에 맞게 설계해야 합니다.
미끄럼–구름 비율 (Slide-Roll Ratio)
미끄럼–구름 비율은 윤활유의 유입속도(Entrainment Velocity)를 고려하기 때문에, 액체로 윤활되는 접촉을 모델링할 때 선호되는 변수입니다. 다음과 같이 정의하고 계산합니다.
미끄럼–구름 비율 = 미끄럼속도 / 구름속도 (Slide-Roll Ratio = Sliding Velocity / Rolling Velocity )
여기서 :
미끄럼속도=∣U1−U2∣
구름속도= (U1+U2) /2
윤활 시험에서 구름속도(Rolling Velocity)는 윤활유의 유입속도(Entrainment Velocity)입니다.
따라서:
미끄럼/구름 비율(%) = 200 × |U₁ − U₂| / (U₁ + U₂)
미끄럼/구름 비율에 대한 이 정의에 따르면, U₂ = 0인 순수 미끄럼(Pure Sliding)의 경우 미끄럼/구름 비율은 200%입니다. Slide/Roll Ratio = 200%.
슬립비 (Slip Ratio)
슬립비는 명목상 건식 접촉에서 사용되는 용어로, 주로 자동차 산업, 특히 구동력 제어장치와 잠김방지 제동장치에 사용됩니다. 또한 철도산업에서도 광범위하게 사용됩니다.
슬립비는 일반적으로 다음과 같이 정의합니다.
- 슬립비(%) = 100 × (차량속도 − 차륜속도) / 차량속도
- 슬립비(%) = 100 × (U₁ − U₂) / U₁
따라서 U₂ = 0인 순수 미끄럼의 경우 슬립비는 100%입니다.
크기가 서로 다른 롤러의 경우, 관례적으로 슬립비를 다음과 같이 정의합니다.
슬립비 = 미끄럼속도 / 더 큰 롤러의 속도
크기가 동일한 롤러의 경우, 두 롤러 중 하나를 U₁으로 선택합니다.
시험 적용 (Test Applications)
1.속도를 변화시키면서 슬립비를 일정하게 유지하는 시험 (Constant Slip% against Variable Speed)
(U₁ − U₂) / U₁ = Constant (일정)
Plot (그래프) : CoT(견인계수) against U₁ → U₁의 속도 변화에 따른 견인계수(Coefficient of Traction의 변화
U₁: 단계적으로 증가시키는 개별 설정값
U₂: 최고 분해능으로 수행하는 단일 오차 보정 루프 – Slip%를 조건부 단계로 적용 = 쉽게 풀면, Slip%가 설정 조건에 도달할 때마다 속도 오차를 최고 정밀도로 한 번씩 보정하는 제어 방식. 여기서 conditional step은 Slip%를 일정 간격으로 단순 증가시키는 것이 아니라, 지정된 Slip% 조건에 따라 다음 제어 단계가 실행된다는 의미입니다.
시험 예시 :
Set Point =설정값: U₁ = 400 rpm
Loop U₂ 제어: 400 rpm + 0.05 rpm씩 증가
종료 조건: 슬립비의 절댓값이 1%에 도달하면 CoT(견인마찰계수) 측정
Set Point = 다음 설정값: U₁ = 401 rpm
Loop 다음 U₂ 제어: 이전 도달속도인 404 rpm + 0.05 rpm씩 증가
Etc.: (이하 동일한 방식으로 계속 반복)
필요한 경우, 하중을 변경하여 동일한 시험을 반복합니다.
※ 여기서 Slip 1%는 미끄럼–구름 비율(SRR)의 절댓값이 1%에 도달한 조건을 의미합니다.
※ CoT는 Coefficient of Traction의 약자로 견인계수를 의미합니다.
2.속도를 일정하게 유지하면서 슬립비(%)를 변화시키는 시험 (Variable Slip% against Constant Speed)
U₁ = 일정
U₂ = 가변
PLOT (그래프) : CoT (견인 마찰계수) against U1 → U₁을 가로축(X축), 견인계수(CoT)를 세로축(Y축)에 표시한다. 즉, U₁ 속도가 변할 때 견인계수가 어떻게 변하는지를 보여주는 그래프
시험 예시 :
U₁ 설정값 = 400 rpm
U₂ 속도 변화 = 400 rpm부터 0.05 rpm씩 증가
종료 조건 = 설정된 최대 슬립비에 도달할 때까지
필요한 경우, 서로 다른 하중조건에서 시험을 반복합니다.
BRUKER, 모델 UMT TRIBOLAB
만능 마찰마모윤활 시험 및 물성 복합 시험기
다양한 마찰마모윤활 시험기 리스트 : 한미산업 사이트
베어링 시험기 리스트 : 한미산업 사이트
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.
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