TWO ROLLER MACHINE (Twin Disk Type) | 미끄럼구름 제어형 | 기어변속기베어링철도휠압연롤러 시험기
Two Roller Machine 은 Twin Disk Machine 이라고도 불립니다.
Two Roller Machine – 시험 용도
- 롤링–슬라이딩 비율 제어형, 미끄럼 마찰마모윤활 시험과 구름접촉 피로 시험을(Rolling–Sliding Contact Fatigue) 복합적으로 할 수 있습니다.
- Traction (구동 견인력) 특성 평가 분야에 사용 됩니다.
- 기어, 변속기, 구름 베어링, 롤러베어링, 압연롤러, 철도레일휠의 소재와 윤활유의 traction(견인력) 시험용 입니다.
- 미끄럼 구름 접촉 비율 제어형 (SRR=slide roll ratio Controlled) 마찰마모윤활 시험기 일 뿐 아니라,
- 순수 구름접촉피로 시험을 할 수 있습니다. (참고 : 다양한 구름접촉피로 RCF 전용시험기는 별도로 있습니다 → 구름접촉피로 시험기 소개, 사이트 링크)
- 모델 TE 74H는 최대 30kN 하중 적용 가능.
영국 PHOENIX TRIBOLOGY사 제조
모델 TE74 TWO ROLLER MACHINE
Two Roller Machine (Twin Disk Type) 마찰마모윤활 시험기의
시험 형상 이미지
모델 TE 53에만 적용 – Block on Ring 전용 시험장치
모델 TE 73에만 적용 – 토로이달 변속기(Toroidal CVT) 시험장치, 300mm 직경 대형 롤러 사용
TE 72에만 적용 – 압연롤러 시험장치 – 하부롤러 X축 변위 이동제어
시험 대상 샘플과 분석 요소 :
- Cam shaft materials (캠 샤프 재질)
- Contact resistance measurement (접촉 저항 측정을 통한 윤활막 형성과 윤활막 파괴현상 측정)
- Delamination wear (박리 마모)
- Elastohydrodynamic lubrication (탄성유체 윤활)
- Gear lubricants (기어 윤활유 특성, 감속기 윤활유 특성)
- Gear materials (기어, 감속기 재질)
- gear surface treatments (기어 표면 처리)
- Hertzian contact (헤르쯔 응력 피로 시험)
- hypoid gear lubricants (차동기어 윤활 특성)
- journal bearing(저어널 베어링 시험)
- Rolling Bearing(구름 베어링)
- Pitting(피팅-피로 부식 마모)
- Rolling contact fatigue(구름 접촉 피로도 시험)
- Rolling mill(압연 구름 롤러)
- Scuffing(스커핑-기어의 Seizure(늘어붙음) 현상)
- Smearing(스미어링-굴림기어의 Seizure(늘어붙음) 현상)
- Slide/roll (미끄럼/구름 접촉 비율 제어)
- Traction coefficient (견인 마찰계수)
- White etching layers(표면에 급가속 급정지 등의 피로가 누적 되어 발생 되는 층)
TWO ROLLER MACHINE (=Twin Disk Type) – 모델별 특징 차이 소개
- 선접촉 타입, 점접촉 가능
- 견인력 시험기
- 미끄럼 구름 비율 제어형(SRR)
모델 TE 54 : (최대 하중 500N), Phoenix Tribology사 Model TE 54 MTM 사이트 링크
TE 54 MTM, Mini Traction Machine → 한글설명 사이트 링크
-기어 윤활제 및 구름 롤링 유체를 사용한 기본 마찰 견인(=Traction) 계수 테스트.
-MTM(=Mini Ttion Machine), 견인력 소형 시험기
-롤러를 축에 지지하는 방법 : Over Hung Roller 타입
–유명 사용자 리스트 : Honda R&D / Kobe Steel /Kyodo Yushi /Tonen General Sekiyu /Tohoku University /University of Sheffield
- Ball Specimen Diameter: 25 mm
- Upper Disc Specimen Diameter: 25 mm
- Upper Disc Specimen Width: 8 mm
- Lower Disc Specimen Diameter: 50 mm
- Maximum Ball Speed: 4,000 rpm
- Maximum Ring Speed: 2,000 rpm
- Maximum Surface Speed: 5.24 m/s
- Maximum Load: 500 N
- Maximum Hertz Pressure (steel): 2.0 GPa
- Oil Bath Temperature: ambient to 150°C
모델 TE 72S : (최대 하중 5 kN)
-최대 롤러 직경 : 120 mm
-최소 롤러 직경 : 50 mm
-최대 샤프트 중심 거리: 120 mm (Variable shaft centre distance)
-최소 샤프트 중심 거리 : 50 mm (Variable shaft centre distance )
-최대 롤러 두께 : 30 mm
모델 TE 72H: (최대 하중 21kN), Phoenix Tribology Model TE 72 사이트 링크
-레일 vs 휠, 압연롤러 등의 마찰 견인력(=Traction) 제어 제품에 대한 모델링.
-롤링 유체에(=Rolling Fluid)에 대한 테스트.
-압연 롤러 공정의 다양한 SRR(Slide Roll Ratio)제어에 대한 Master/Slave 제어 기법 →매우정밀한 속도차를 실시간 편하게 Slip 제어 가능.
-TE 72/HIS 트랜지스터 유도 가열 시스템 (옵션)
이 시스템은 대형 테스트 롤러에 국부적인 가열을 제공하며, 일반적으로 냉각 유체 제트와 함께 사용됩니다. 따라서 롤러가 주기적으로 가열 및 냉각되는 강철 압연 공정 모델링에 적합합니다.
-에너지 절약형 파워 제어 시스템 (Circulating Power System) : 한쪽 모터가 발전기처럼
작동하면 → 그 전력이 DC 링크를 통해 → 반대편 모터로 전달됨, 두 모터가 전력을 서로 주고받는 재순환 구조
–축간 거리 가변 조절형 구조 : Variable Shaft Center Distance (테스트 롤러 직경 선택에 있어 최대한의 유연성을 제공)
-Skew Angle : +/-3 degree
-Axial Travel : 30mm
-롤러를 축에 지지하는 방법 : Over Hung Roller 타입
–유명 사용자 리스트 : LB Foster Rail Technologies(미국 NASDAQ 상장 철도 인프라 전문기업. 레일 차륜 접촉, 마모, 윤활 및 철도 유지보수 기술 분야의 글로벌 기업) /Beijing Technical University /Tsinghua University(중국 최고 공과대학교) /Arcelormittal Maizieres(세계 최대 철강 제조사) /Tata Steel(세계 최대급 철강 제조사) /Tonen Steel(일본 철강 및 특수강 관련 제조사) /Jiangyin Steel (중국의 주요 특수강 제조기업. 베어링강 및 산업용 강재 생산) /Kobe Steel(일본 3대 철강 제조사. 철강, 알루미늄, 기계 및 소재기술 분야의 글로벌 기업)
모델 TE 73H : (최대 하중 : 21kN), Phoenix Tribology Model TE 73 사이트 링크
-표준 Roller 직경 : 대형 300mm on 300mm (Limited variable shaft centre distance)
- 직경이 클수록 롤러 제조 비용이 증가합니다.
- 이러한 주의사항에도 불구하고, 두 개의 롤러 또는 두 개의 디스크를 사용하는 시험에서는 스케일 효과가 존재한다는 점을 주의해야 합니다. 따라서 어떤 경우에는 충분한 크기의 롤러를 사용하여 시험을 수행해야만 적절한 상관관계를 얻을 수 있습니다. 당연히 높은 표면 속도가 요구되는 시험이나 긴 헤르츠 접촉 길이가 필요한 시험은 직경이 큰 롤러를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 또한 접촉면에서 많은 마찰열을 방출해야 하는 경우, 롤러가 클수록 열용량과 표면적이 커져 열 방출이 더 효율적입니다. 작은 롤러는 실제 결과와 다르게 과열될 수 있습니다. 롤러 직경이 커질수록 접촉부 곡률(curvature)이 완만해져서 Hertz 접촉 영역이 커지고 접촉 크기에 매우 민감하기 때문에, 실제 대형 베어링/기어와 유사한 접촉 형상을 구현 가능한 “스케일 효과(scale effect)”가 중요 합니다.
-견인 유체 평가. 토로이달 변속기 모델링 (=Toroidal Transmissions).
-롤러 사이에 3번째 디스크 삽입 가능
- → 접촉면에 velocity gradient 발생(같은 접촉면 안에서 위치에 따라 속도가 조금씩 달라지는 현상)
- → Spin effect 연구 가능
- → CVT(무단변속기) 조건 모사 가능
-레일-휠 인터페이스 모델링(Rail-Wheel Interfacing).
-레일 견인력 제어 제품 평가
-롤러를 축에 지지하는 방법 : Over Hung Roller 타입
–유명 사용자 리스트 : Escola Politecnica da Universidade de Sao Paulo(브라질 상파울루대학교(USP)의 공과대학. 남미 최고 수준 공학 연구기관)/Fiat Research(Fiat 자동차 그룹 연구개발 조직)/Mitsubishi Oil(일본 대형 석유 윤활유 제조사/NTN Bearings(세계 최대급 베어링 제조사)/Torotrak Ltd(세계적으로 유명했던 Toroidal CVT(트로이달 무단변속기) 전문 개발사로 Traction Drive 연구의 대표 기업)/Exxon Chemical & Engineering Co(Exxon 계열의 화학·윤활유 연구 조직. EHL 및 Traction Fluid 연구 분야에서 영향력이 큼)/Findett Corporation(Traction Drive 및 특수 윤활 접촉기술을 연구하던 엔지니어링 기업)/LB Foster Rail Technologies( 철도 레일 차륜 접촉, 마찰제어, 마모 및 윤활 기술 분야의 전문 기업)
모델 TE 74S : (최대하중 12kN),
-표준 롤러 직경 : 40 mm on 40 mm
-최대 롤러 직경 차이 : 65 mm on 15 mm
-Shaft Centre Distance: 40 mm (Fixed shaft centre distance)
-최대 롤러 두께 : 12 mm (TE 74H 동일 두께 입니다)
-기어 윤활유를 사용한 마찰력 견인 계수 테스트.
-롤러를 축에 지지하는 방법 : Fully Supported Roller 타입
모델 TE 74H : (최대하중 30kN) , Phoenix Tribology사 Model TE 74 사이트 링크
-표준 롤러 직경 : 70 mm on 70 mm
-최대 롤러 직경 차이 : 110 mm on 30 mm
-Shaft Centre Distance: 70 mm (Fixed shaft centre distance)
-기어 윤활유를 사용한 마찰력 견인 계수 테스트.
-고속 기어의 스커핑 모델링.
-기어 소재 재료 테스트(고하중 고토크 시험장치가 필요)
-롤러를 축에 지지하는 방법 : Fully Supported Roller 타입
–유명 사용자 리스트 : CETIM(France, 프랑스의 기계부품 산업 기술연구기관 ) /PSA(France, 푸조 시트로엥 자동차 그룹)/ SNECMA(France, 프랑스의 유명 항공기 엔진 제조사)/IST Fraunhoffer Braunschweig(Germany, 독일 유명 트라이볼로지 표면공학 ·박막 전문 연구소)/ IIT Patna(India, 인도의 유명공과대학)/KITECH(Korea)/Southampton University(UK)/
DANA Corporation(USA, 미국의 유명 자동차 및 산업용 구동계(Drivetrain)/동력전달 부품 제조사)/Timken(USA, 미국의 세계적인 베어링(Bearing) 및 동력전달(Power Transmission) 전문 제조사)
### 롤러를 축에 지지하는 방법 ; Over-Hung과 Fully Supported 타입의 차이가 아래 설명되어 있습니다.
Over-Hung Roller 타입 :
- 롤러가 축의 끝(shaft end) 에 장착되어 있고, 한쪽만 지지됩니다.
- 말 그대로 캔틸레버(외팔보) 형태입니다.
- 특징 : 롤러 탈착이 비교적 쉬움. 축 분해 없이 롤러만 빼고 교체 가능.
Fully Supported Roller 타입 :
- 작은 직경의 롤러가 회전 축의 중앙에 위치, 양쪽에 베어링으로 지지됩니다.
- 축 끝이 아닌 베어링 사이에 롤러가 장착되는 구조입니다.
- 특징 : 높은 하중 용량 시험에 적합 → 축이 양쪽 베어링으로 받쳐지기 때문에 더 큰 접촉 하중을 견딜 수 있음.
- 외부 윤활유 공급순환 챔버가 시험롤러와 시험기 회전축 지지 베어링에 분리해서 공급 되는 시스템 입니다. 그리스 윤활 시험은 불편 합니다.
소형 만능 Block on Ring 마찰마모윤활 시험기, SRR(Slide Roll Ratio) 수동제어 시험기 사이트 링크
→ 모델 TE 53
SCUFFING(스커핑) 의 의미 :
1.SEIZURE 라고도 한다. 베어링 등의 습동부에서는 윤활유가 부족하게 되면 마찰면이 용착하여 면이 거칠어지는 경우가 있으며, 극단적인 경우에는 고착하는 수도 있다. 이 현상을 늘어붙음이라고 한다. 기어의 늘어붙음은 스커핑(scuffing), 굴림기어의 늘어붙음은 스미어링(smearing)이라고 한다. 늘어붙음은 윤활유 부족에 의하여 기름막이 찢어지기 때문에 생기는 현상이다. 특히, 같은 종류의 금속을 마찰시키면 늘어붙음이 쉽게 일어나므로 습동부에 같은 종류의 금속을 사용하는 것은 피하는 것이 좋다.
2.높은 압력으로 접촉하여 통상 오일로 윤활하고 있는 금속 표면의 국부적인 융착에 의하여 발생되는 상처로서, 스코어링(scoring)이라고도 한다.
일반적으로 엔진의 피스톤 주위나 캠에서 볼 수 있는 상처를 스커핑, 기어에 의해서 발생하는 상처를 스코어링이라고 한다.
HYPOID GEAR(하이포이드 기어);
차동 기어의 일종으로, 테이퍼 롤러 베어링에 지지된 구동 피니언 기어는 링 기어의 중심보다 낮게 설치되어 있는 스파이럴 기어(spiral gear) 형식이다.
피니언 기어를 크게 제작할 수 있어 접촉률이 크고 원활하게 회전하여 감속비도 크게 할 수 있는 장점이 있다. 또한 피니언 기어 위치를 낮출 수 있어 프로펠러 샤프트(추진축) 위치와 차체의 지상고도 낮출 수 있다.
투 롤러 머신의 – 제어 측정 요소 – 모델에 따라 차이가 있습니다.
Controlled Parameters:
Motor speed
Motor speed difference–>(두개의 롤러 각각에 대하여, 미끄럼/구름 비율 PC에 의한 자동제어 가능)
Applied load
Test fluid temperature
Test duration
Measured Parameters :
Motor speed
Motor speed difference
Applied load
Transmitted torque
Lubricant inlet temperature
Test bath outlet temperature
Vibration sensor output
Electrical contact resistance
모델 TE74 TWO ROLLER MACHINE 기어 피로 시험기의
- 표준버전과 고하중 버전의 접촉압력 차이
- 시편 롤러 사용법
Operating Envelope – TE 74S(표준버전, 최대 12kN 하중):
Characteristic showing motor torque-speed characteristic (available torque) compared with roller generated torque, assuming traction coefficient of 0.1, with corresponding reduction in applied load. Note that the full load can be applied at full speed in pure rolling or under conditions where the traction coefficient is less than 0.08. 기본 샘플 롤러 표준 40mm on 40mm 사양하고, 두개의 롤러 직경 총합이 80mm 이하 사용. 최대 차이는 15 on 65mm.
Flat Rollers – 선 접촉 – 10 mm contact width
Flat Rollers – 선 접촉 – 5 mm contact width
Crowned Rollers – 점 접촉 – 4 GPa Contact Pressure
Note that as the minimum specimen diameter is 15 mm, a diameter of greater than this is required for a crowned roller sample machined on a 15 mm shaft. The practical minimum diameter for a crowned roller is thus 20 mm.
Operating Envelope – TE 74H(고하중 버전, 최대 하중 30kN)
Characteristic showing motor torque-speed characteristic (available torque) compared with roller generated torque, assuming traction coefficient of 0.1, with corresponding reduction in applied load. Note that the full load can be applied at full speed in pure rolling or under conditions where the traction coefficient is less than 0.08. 기본 샘플 롤러 70mm on 70mm 사용하고, 두개의 롤러 직경 최대 합이 140mm 이하 사용해야 함. 최대 차이는 30 on 110mm.
Assuming 70 mm diameter rollers and traction coefficient of 0.1, the maximum permissible load at maximum speed is 27.3 kN.
Flat Rollers – 선 접촉 – 110 mm contact width
Flat Rollers – 선 접촉 – 5 mm contact width
Crowned Rollers – 점 접촉 – 4 GPa Contact Pressure
Note that as the minimum specimen diameter is 30 mm, a diameter of greater than this is required for a crowned roller sample machined on a 30 mm shaft. The practical minimum diameter for a crowned roller is thus 40 mm
Services:
Electricity: 380/415V, three phase plus neutral, 50/60 Hz, 75 kW
Clean, dry air: 4 cfm at 8 bar (120 psi)
Mains water and drain: 10 l/min (typical)
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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