Hydro-Viscous 클러치의 마찰판을 위한 파라메트릭 최적화 설계 방법

Summary

본 연구는 수치 해석 소프트웨어와 반응 표면 방법론(RSM)을 결합하여 유체 점성 클러치의 마찰판에 대한 최적화 설계 방법을 체계적으로 탐구합니다.

Abstract

하이드로 점성 클러치(HVC)는 액체 점성 전달 이론을 기반으로 작동하며, 점성 유체를 작동 매체로 사용하여 마찰판 사이의 유막의 전단력을 통해 동력을 전달합니다. 마찰판의 홈 구조는 토크, 전달 용량, 유막의 전단 유도 온도 상승에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 효율적인 토크 전달과 낮은 온도 상승의 균형을 맞추는 마찰판 구조를 설계하는 것이 매우 중요합니다. 이 문제를 해결하기 위해 본 연구는 홈 구조가 유막 특성에 미치는 영향을 분석하고 주요 영향 요인을 식별합니다. 그 후, 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 다양한 홈 구조에서 유막의 토크와 온도 상승을 계산했습니다. 그런 다음 마찰 플레이트의 구조적 매개변수는 RSM(Response Surface Methodology)의 Box-Behnken 설계를 사용하여 최적화되었습니다. 그 결과, 0.214mm의 홈 깊이, 5mm의 호 길이, 16개의 방사형 호 모양 홈, 5개의 원주 홈을 특징으로 하는 최적화된 마찰 플레이트 설계가 높은 토크 전달을 보장하면서 유막 온도를 크게 낮출 수 있음을 보여줍니다. 이 설계 접근 방식은 다양한 크기의 유체 점성 클러치에서 마찰 쌍의 최적화된 설계를 위한 참조를 제공합니다.

Introduction

사회적 생산성의 급속한 발전과 함께 건설 및 제조 공정에서 점점 더 많은 대형 중하중 기계가 활용되고 있습니다. 이러한 기계는 고출력 동적 속도 조절이 필요하며 낮은 에너지 소비를 고려해야 합니다.

최근 몇 년 동안 새로운 유형의 속도 제어 장치가 제안되어 중장비, 특히 Hydro-Viscous Clutch에 사용되었습니다. 이 장치는 기계, 전자 제어 및 유압 기술을 통합하여 유체 전단 전달과 기계적 마찰 전달을 모두 통합합니다. 에너지 효율적인 특성으로 인해 점점 더 널리 적용되고 있습니다 ^1,2,3.

Hydro-Viscous Clutch의 작동 원리는 뉴턴의 내부 마찰 법칙을 기반으로 하며 유막을 전단하여 생성된 토크를 활용하여 동력 전달과 부드러운 속도 조절을 달성합니다. 따라서 Hydro-Viscous Clutch는 안정적인 동력 전달 및 제어 ^4,5를 달성할 수 있습니다. 유막에 영향을 미치는 핵심 요인은 마찰판의 표면 구조입니다. Hydro-Viscous Clutch 마찰판의 표면은 매끄럽지 않지만 다양한 형태의 홈이 있습니다. 이러한 홈의 존재는 동적 압력 유막의 형성과 우수한 방열 성능을 보장합니다. 그러나 홈이 있는 마찰판에 의해 형성된 유막은 이론적인 점성 전단 토크에 영향을 미칩니다. 또한, 홈 구조는 형성된 유막의 균일성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 유막 전단에 의해 발생하는 온도와 관련이 있으며, 결과적으로 마찰판의 냉각 효과에 영향을 미칩니다. 과도한 온도는 마찰판의 뒤틀림 및 변형을 일으켜 영구적인 고장⁶을 유발할 수 있습니다. 따라서 Hydro-Viscous Clutch의 구조 설계는 주로 마찰판 설계에 중점을 두며 주요 과제는 전달 토크, 유막 하중 용량, 유막 균일성, 유막 온도, 마찰판 온도 및 마찰판 강도 ^7,8.

Hydro-Viscous Clutch 마찰판의 오일 홈 구조 설계는 주로 원주 홈, 방사형 홈 및 호 모양의 홈 ^9,10,11과 같은 다양한 배열을 포함합니다. 이전 연구에 따르면 배열 형태의 차이 외에도 직사각형, 사다리꼴 및 호 모양의 홈을 포함하여 오일 홈의 단면 설계도 다양합니다. 오일 홈의 구조적 차이는 유막 특성 12,13,14,15,16에 다양한 영향을 미칩니다. 특정 조건에서 서로 다른 홈 구조로 형성된 유막은 클러치 성능에 다양한 영향을 미칠 수 있습니다. 다른 기계 장치에 사용되는 클러치의 치수는 고유하지 않습니다. 따라서 동일한 구조를 가진 마찰 플레이트의 성능은 다양한 크기와 작동 조건의 클러치에 사용할 때 크게 다를 수 있습니다. 따라서 다양한 기계 및 다양한 작동 조건에 대한 Hydro-Viscous Clutch 마찰판을 설계하려면 비용 및 시간 효율적인 설계 및 평가 계획이 필요합니다.

Hydro-Viscous Clutch 마찰 플레이트의 설계 접근 방식은 이론 분석, 실험 연구 및 수치 시뮬레이션을 포함한 다양한 측면을 포함하며 유막의 압력장, 온도장 및 속도장이 성능에 미치는 영향에 중점을 둡니다 8,17,18,19,20,21 . 또한 수많은 학자들이 Hydro-Viscous Clutch^22,23의 성능을 향상시키기 위해 마찰판 표면의 미세 질감과 마찰판에 사용된 재료에 대한 연구를 기반으로 했습니다. 많은 학자들이 유체 점성 클러치에서 회전 유동장의 캐비테이션 특성과 석유 저장소의 단면 모양 사이의 관계를 연구했습니다. 그들은 다양한 홈 구조 매개 변수에서 유막 전단 캐비테이션의 시작 위치를 분석하여 유막 전단 캐비테이션^24,25의 시작을 예측하기위한 이론적 기초와 기술적 지원을 제공했습니다. 이러한 방법 중 수치 시뮬레이션은 핵심 연구 도구가 되었으며 시뮬레이션 소프트웨어의 개발로 연구는 점차 더욱 정교해졌습니다. Fluent 모듈은 주로 홈 구조 ^26,27,28의 변화를 통해 유막 특성을 최적화하는 구체적인 목표로 유동 필드 성능에 대한 다양한 오일 그루브 구조의 영향을 시뮬레이션하고 분석하는 데 사용됩니다. 그러나 특정 요구 사항에 대해 얻은 시뮬레이션 분석 및 실험 결과는 지속적으로 기대치를 충족했지만 다양한 크기의 Hydro-Viscous 클러치의 마찰 플레이트 설계에 대한 적용 가능성에 대해서는 검증되지 않았습니다.

본 연구는 기존 연구 방법을 결합해 Fluent 시뮬레이션 소프트웨어와 RSM 응답 표면 방법론(RSM) 파라미터 최적화를 활용하여 다양한 크기의 마찰판에서 오일 홈 구조에 적합한 설계 방안을 제시한다. 여기에는 Fluent를 사용하여 다양한 홈 매개변수에서 유막의 특성을 분석하고, 이러한 특성에 큰 영향을 미치는 핵심 요인에 대해 논의하고, 다양한 홈 매개변수에 의해 형성된 유막의 토크 및 온도 변화를 계산하고, Box-Behnken 방법을 사용하여 마찰판 구조 매개변수를 통계적으로 최적화하는 작업이 포함됩니다.

이 연구는 호 모양의 단면의 방사형 홈과 결합된 직사각형 단면 원주 홈을 포함하는 복합 홈 구조를 가진 마찰판의 최적화 해석을 보여줍니다. 목표는 높은 토크 전달과 낮은 유막 온도를 동시에 달성할 수 있는 마찰판을 설계하는 것입니다. 다양한 크기의 마찰판에 대한 향후 설계는 동일한 연구 계획과 절차를 유지하면서 모델의 초기 치수만 변경하면 됩니다.

Protocol

참고: 설계 계획의 기술적 경로는 그림 1에 나와 있으며, 주로 모델 설정, 시뮬레이션 분석 및 매개변수 최적화를 포함합니다. 모델 설정에는 단일 요인 분석에 필요한 모델과 영향 요인을 결정한 후 RSM(Response Surface Methodology)에 의해 제공된 실험 설계에서 파생된 모델의 두 가지 주요 범주가 포함됩니다. 모델 설정은 SolidWorks에서 완료하고, 시뮬레이션 해석은 Fluent에서 수행하며, 매개변수 최적화는 Design-Expert에서 수행됩니다.

1. 모델 수립

1. 마찰 패드의 기본 치수를 결정하고 마찰 패드의 내부 반경을 110mm, 외부 반경을 160mm, 유막 두께를 0.3mm로 설정합니다.
2. XY 평면에서 내부 지름이 110mm이고 외부 지름이 160mm인 원형 스케치를 작성하여 기본 모델을 설정한 다음 원을 0.3mm로 돌출시킵니다. 생성된 환형 모양이 오일 홈이 없는 유막 모델을 형성하도록 하여 기본 모델을 만듭니다.
3. 환형 모델의 한쪽 면에서 스케치 2를 작성하고 균일한 분포와 3mm 너비로 5개의 원형 면을 그린 다음 0.3mm로 돌출시킵니다. 원주 방향 오일 홈에 의해 생성된 직사각형 단면을 가진 유막을 형성합니다.
4. YZ 평면에 스케치 3을 작성하여 원주 방향 오일 홈에 의해 형성된 유막에 접하는 3mm 호 길이의 반원형 호를 그린 다음 유막의 외부 표면으로 방사형으로 돌출시키고 내부 루프의 둘레를 따라 솔리드를 배열하여 14개의 구성 요소를 형성합니다.
5. XY 평면에 스케치 4를 작성하고 반지름이 110mm인 원을 그린 다음 스케치를 사용하여 초과 모델을 잘라내어 14개의 방사형 반원형 오일 그루브 유막 설정을 완료합니다.
6. 확립된 모델을 원래 오일 그루브 매개변수에 의해 형성된 유막의 기하학적 모델로 저장합니다.
7. 스케치 2를 수정하여 각각 너비가 3mm인 균일하게 분포된 3-7개의 원주 오일 홈을 그리고 원주 오일 홈만 다른 5개의 유막 모델을 생성합니다. 이러한 모델을 STEP 형식으로 저장합니다.
8. 스케치 3을 수정하여 반원형 호의 호 길이를 3-6mm로 조정하고 호 길이를 매번 0.5mm씩 늘리고 방사형 반원형 구조에서만 다른 7개의 유막 모델을 생성합니다. 이러한 모델을 STEP 형식으로 저장합니다.
9. 돌출 두께를 0.1-0.4mm로 조정하고 매번 두께를 0.05mm씩 늘려 스케치 2를 수정하고 오일 홈의 깊이만 다른 7개의 유막 모델을 생성합니다. 이러한 모델을 STEP 형식으로 저장합니다.
10. 스케치 3에서 원주 배열 수량을 조정하여 방사형 오일 그루브 수를 10-16으로 수정하고, 방사형 그루브 수만 다른 7개의 유막 모델을 생성합니다. 이러한 모델을 STEP 형식으로 저장합니다.

2. 시뮬레이션 분석

참고: 시뮬레이션 해석에는 모델 사전 처리, 메쉬 분할 및 시뮬레이션 계산이 포함됩니다. 모든 단계는 ANSYS Workbench에서 완료됩니다.

1. 모델 전처리
   1. Workbench 워크스테이션을 열고 Toolbox > Component Systems > Geometry 에서 프로젝트 회로도 영역으로 형상을 끌어옵니다.
   2. 형상(Geometry)을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 형상 모델 가져오기(Import Geometry Model)를 선택하여 완료된 모델을 가져온 다음 Space Claim에서 형상 모델을 클릭하여 편집합니다.
   3. Space Claim 도구 모음에서 Repair를 클릭한 다음 Additional Edges(추가 모서리) 및 Split Edges(가장자리 분할)를 선택하여 복구를 완료하고 영향을 받는 분할선을 병합합니다.
   4. Toolbar > Design > Selection을 차례로 클릭한 다음 모델의 내부 표면을 선택하고 그룹에서 Create NS를 클릭하여 이름을 Inlet으로 지정합니다.
   5. 동일한 프로세스를 사용하여 외부 표면을 클릭하고 이름을 Outlet으로 지정합니다. 매끄러운 아래쪽 벽면을 클릭하고 B를 유 막이 수동 마찰 패드와 접촉하는 벽면으로 명명합니다. 명명되지 않은 모든 표면을 선택하고 오일 필름이 활성 마찰 패드와 접촉하는 회전 벽 표면으로 이름을 Z 로 지정합니다.
   6. Space Claim을 종료하고 파일을 저장하여 모델의 사전 처리를 완료합니다.
      참고: 시뮬레이션이 완료되기 전의 기하학적 모델의 모든 사전 처리는 위의 단계에 따라 완료됩니다. 유일한 차이점은 활성 벽 모델이 일치하지 않지만 어떤 작업에도 영향을 주지 않는다는 것입니다.
2. 메쉬 파티셔닝
   1. Workbench 워크스테이션에서 Fluent > Component Systems > Fluent의 Fluent를 형상이 추가된 프로젝트 회로도 영역으로 끌어옵니다.
   2. Geometry( 지오메트리 )를 클릭하고 마우스를 Fluent 프로젝트의 메시로 드래그하여 메시 모듈을 지오메트리의 업스트림 데이터에 연결합니다.
   3. 두 번 클릭하여 메쉬를 열고 메쉬 분할을 위해 Watertight Geometry 를 선택합니다. 워크플로우를 단계별로 수행하여 지오메트리 모델을 가져오고 로컬 크기 조정을 추가합니다.
   4. Generate Surface Mesh를 클릭하고 Minimum Size(최소 크기)를 0.3mm, Maximum Size(최대 크기)를 8mm, Curvature Norm Angle(곡률 정규화각)을 10으로 설정합니다. 이러한 매개변수를 설정한 후 Generate the Surface Mesh(표면 메쉬 생성)를 클릭합니다.
   5. 생성된 표면 메시를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 Insert Improved Surface Mesh Quality를 선택하여 표면 메시 품질을 확인합니다. 최소 메쉬 품질을 0.7로 설정하고 확인을 클릭하여 표면 메쉬 개선을 완료합니다.
   6. 형상 모델 설명(Describe Geometry Model)을 클릭하여 형상 모델을 간격이 없는 유체 영역으로만 구성되도록 선택하고 다른 옵션은 기본 설정으로 유지합니다.
   7. Describe Geometry Structure(형상 구조 설명) 및 Update Region Type Settings(영역 유형 설정 업데이트)를 순차적으로 클릭하여 기본 설정을 유지하고 프로세스를 완료합니다.
   8. 경계 레이어 추가(Add Boundary Layer)를 클릭하고 레이어 수로 3을 선택하고 다른 설정은 기본값으로 유지합니다.
   9. Generate Volume Mesh(볼륨 메시 생성)를 클릭하고 Improved Volume Mesh Quality(향상된 볼륨 메시 품질)를 삽입하여 품질이 0.12를 초과하도록 합니다.
      참고: 완료된 메쉬 파티셔닝은 보충 그림 1에 나와 있습니다.
   10. 메시를 생성한 후 Switch to the Solver Mode(솔버 모드로 전환)를 클릭합니다. 메시 분할이 완료될 때까지 기다렸다가 해석 모듈로 가져옵니다.
       참고: 메쉬 요소의 수량과 품질은 계산 결과의 정확성에 매우 중요합니다. 수밀 형상은 셀 크기를 변경하여 메쉬의 수와 품질을 제어하는 데 사용됩니다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 지정된 최소 메쉬 요소 크기를 0.8mm에서 0.1mm로 줄이면 요소 수가 534,595개에서 2,649,371개로 증가합니다. 원소의 수가 변함에 따라 유막의 평균 온도와 전달된 토크 결과는 안정적으로 유지되며, 이는 메쉬 품질의 추가 증가가 결과에 미치는 영향이 최소화됨을 나타냅니다. 따라서 메싱을 위해 최소 0.3mm의 요소 크기가 선택됩니다.
3. 시뮬레이션 해결
   1. 메쉬 파티셔닝에서 솔버 모드로 전환합니다. 메쉬 로드가 완료되면 General 메뉴에서 Check Case를 클릭하여 유한 요소 모델의 효과를 검증하고 메쉬에 음의 볼륨이 있는지 확인합니다.
   2. 모델 설정에서 에너지 방정식 을 엽니다. 점성 모델 설정 인터페이스로 들어가 층류 모델을 선택하고 점성 가열 옵션을 활성화합니다.
      참고: 점성 모델의 선택은 일반적으로 레이놀즈 수를 사용하여 평가되는 유막 유동장의 유동 상태에 의해 결정됩니다. 레이놀즈 수가 낮으면 유체 입자가 영향을 받지 않아 층류가 발생합니다. 반대로, 레이놀즈 수가 높으면 유체 간의 교란이 증폭되어 층류가 난류로 변환됨을 나타냅니다. 회전 디스크 주위의 흐름 이론을 기반으로 외부 반경에서 접선 속도와 관련된 레이놀즈 수는 Re = R²ω/v 공식을 사용하여 계산됩니다. 여기서 Re는 레이놀즈 수, R은 마찰 디스크의 외경, ω 는 마찰판의 회전 속도, v는 동점도입니다. Re < 1 × 10⁵일 때 흐름은 층류입니다. 2 × 10⁵ < Re < 3 × 10⁵일 때 흐름은 난류입니다. 이 논문에서 연구한 유체의 경우 v = 30mm²/s 및 R = 160mm에서 다음을 도출할 수 있습니다. 마찰판의 회전 속도가 ω = 1000rpm일 때 유막 유동장 Re < 1 ×^{10 5}의 레이놀즈 수는 유막이 층류 상태에 있음을 나타냅니다.
   3. 표 1에 나열된 두 재료의 속성에 따라 설정에서 재료 매개변수를 수정합니다. 시스템에서 "Air"라는 이름의 액체 재료 매개변수를 수정하고 솔리드 재료의 경우 "Aluminum"이라는 매개변수를 수정합니다.
      참고: 액체는 유막 재료에 대한 작동 유 #8 로 선택되고 고체는 마찰 패드 재료에 대해 구리 기반 재료를 사용합니다.
   4. 경계 조건을 클릭하고, "Z"라는 활성 마찰 패드 벽면을 선택하고, 모멘텀 설정을 클릭하고, 전단 조건이 슬립 없음으로 Y축을 중심으로 100rad/s만큼 회전하는 회전 벽면으로 설정합니다.
   5. 경계 조건을 클릭하고, "B"라는 이름의 수동 마찰 패드 벽면을 선택하고, 모멘텀 설정을 클릭하고, 전단 조건이 슬립 없음인 고정 벽면으로 설정합니다.
   6. 시스템 커플링을 통해 에너지 전달 관련 경계 조건을 설정합니다.
   7. 출구를 클릭하고 압력 배출구로 설정하고 게이지 압력을 표준 대기압에 해당하는 0으로 설정하여 입구 및 출구 경계 조건을 설정합니다.
   8. 유입구를 클릭하여 유속이 1m/s이고 유입구 온도가 30°C인 속도 유입구 로 설정하여 입구 경계 조건을 설정합니다.
   9. Solution settings(솔루션 설정)를 클릭하고 솔루션 방법 모델에 대한 SIMPLE 알고리즘을 선택합니다. Momentum and Energy(운동량 및 에너지)에 대해 First-Order Upwind 형식을 선택하고 잔차 값을 기본 설정으로 유지합니다.
   10. 위의 단계를 완료한 후 초기 순간(예: 초기 온도 26°C, 압력 0Pa, XYZ 방향의 속도를 0으로 설정)에서 계산 도메인의 상태를 설정합니다.
   11. Number of Iterations를 300 steps로 설정하고, Calculate 버튼을 클릭하여 계산을 시작하고, 결과를 기다립니다.
   12. 반복 계산이 완료되면 Results > Reports > Fluxes를 클릭합니다. Mass Flow Rate in Fluxes(플럭스에서 질량 유량)를 선택하고, Inlet(입구)과 Outlet(출구)에 대한 질량 유량을 확인하고, 둘 사이의 오차가 0.1% 미만인지 확인하여 계산 결과의 정확성을 검증합니다.
   13. 위의 단계를 완료한 다음 시뮬레이션 결과를 분석합니다. 결과 > > 하중 보고서를 클릭하고, 벽면 B에 대한 Y축 주위의 토크를 선택하고, 결과 점성 값을 유막이 전달하는 전단 토크로 해석합니다.
   14. 유체 흐름 계산 모듈을 종료하고 Workbench 워크스테이션에서 Toolbox > Component Systems > Results의 결과를 유체 흐름 시뮬레이션 계산을 완료한 프로젝트 회로도 영역으로 끌어옵니다. 유체 흐름 모듈에서 솔루션을 클릭하고 마우스를 결과로 드래그합니다.
   15. 결과를 입력하고 계산기를 클릭한 다음 함수 계산기 를 선택하여 전체 유막의 평균 온도를 구합니다. 계산을 클릭하여 유막의 전체 평균 온도를 구합니다.

3. 매개 변수 최적화

참고: 매개변수 최적화는 모델링 및 분석을 위한 응답 표면 방법론을 사용하여 완료됩니다. 반응 표면 방법론에서는 유막의 전달 토크와 온도에 큰 영향을 미치는 세 가지 요소를 선택하여 높은 수준과 낮은 수준 값을 지정해야 합니다. 그런 다음 선택한 영향 요인 및 변수에서 생성된 새로운 조합에 대해 모델링 및 분석을 수행한 다음 얻은 데이터를 사용하여 최적화 계산을 수행합니다.

1. Design-Expert 소프트웨어에서 NEW DESIGN 을 클릭하여 새 설계를 생성합니다.
2. 새 설계에서는 반응 표면에서 BOX-Behnken을 선택하여 3-요인, 2-수준 최적화 모형을 설정합니다.
3. Numeric Factors(숫자 계수)를 클릭하여 세 가지 요인, 즉 마찰 패드의 방사형 오일 홈 수, 홈의 깊이, 오일 홈의 호 길이를 선택하고 해당 테이블을 채웁니다.
4. 세 가지 영향 요인의 분석에서 얻은 High- 및 Low-level 값을 해당 테이블에 입력합니다.
5. 블록당 중심점을 5로 설정하고 다음 단계를 클릭하여 반응 변수를 오일 필름에 의해 전달되는 토크와 오일 필름의 평균 온도인 2로 변경합니다. 마침 을 클릭하여 17개의 무작위 샘플 점 세트를 생성합니다.
6. 17개의 무작위 샘플 포인트 세트에서 세 가지 영향 요인을 재결합하여 모델 데이터를 설정하고 섹션 1을 반복하여 모델 설정을 완료합니다.
7. 재결합 후 유막의 전달 토크와 평균 온도를 얻기 위해 시뮬레이션 해석을 위해 섹션 2를 반복합니다. 세 가지 영향 조합의 예측된 변수 A, B 및 C를 전송된 토크 및 평균 온도의 시뮬레이션된 결과와 병합하여 새 변수 테이블을 형성합니다.
8. 그런 다음 모델의 프로세스 순서에 대해 2차(Quadratic)를 선택하고 모델 유형(Model Type)에 대해 다항식(Polynomial)을 선택하고 다른 설정은 기본값으로 유지합니다.
9. 반응 표면 모델 설정을 완료한 후 토크와 평균 온도를 모두 계산합니다.
10. 해석이 완료된 후 모델의 오류 분석을 수행합니다. 분산 분석(ANOVA)을 클릭하고 적합 통계량에서 R² 및 Adeq 정밀도 값을 분석하여 모형이 표준을 충족하는지 확인합니다.
11. Optimization > Numerical > Criteria를 클릭하여 세 가지 영향 요인의 범위를 변경하지 않고 유지합니다. Solutions(솔루션)를 클릭하여 근사치에 대한 최대 토크와 최소 평균 온도를 찾습니다.
12. 배열에 대한 다양한 결과를 계산하며, 1로 표시된 조합이 모델에 대한 최적의 솔루션이 됩니다.

Results

이 계획의 모델링 및 시뮬레이션 해석 단계는 마찰판 홈의 어떤 매개변수가 유막 온도와 전달 토크에 큰 영향을 미치는지 확인하는 것을 목표로 합니다. 샘플링된 데이터의 매개변수 최적화를 통해 유막 성능에 영향을 미치는 매개변수의 조합을 조정한 다음 반복적인 모델링 및 시뮬레이션을 통해 데이터를 생성하고, 궁극적으로 응답 표면 최적화를 통해 마찰판 홈에 대한 최적의 매개변수를 얻습니다.

그림 3, 그림 4, 그림 5 및 그림 6은 유막의 전달 토크 및 평균 온도에 대한 다양한 홈 매개변수의 영향을 보여줍니다. 홈 구조의 변화로 인해 형성되는 유막의 모양이 다르기 때문에 전달 토크와 온도가 모두 변합니다.

Discussion

본 연구에서는 Hydro-Viscous Clutch 마찰판의 오일 홈 구조에 대한 최적화 설계 방법을 제안한다. 구체적으로, 그것은 홈(¹⁰)의 수, 배열 및 기하학적 치수와 같은 매개변수를 변경함으로써 유막 성능을 향상시키는 것을 목표로 합니다. Fluent 소프트웨어와 RSM(Response Surface Methodology)을 사용한 수치 시뮬레이션의 조합은 방사형 그루브의 수, 그루브 깊이 및 방사형 그루브의 호 길이와 같은 매개변수를 분석하고 최적화하는 데 사용됩니다. 목표는 시간과 비용을 절약하는 동시에 유막 온도를 최소화하고 충분한 토크 전달을 유지하여 궁극적으로 클러치의 수명을 연장하는 설계 접근 방식을 구현하는 것입니다.

시뮬레이션 및 최적화 프로세스 중에 수렴 실패 또는 예상 결과와의 편차와 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다음...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
알다리	해당 사항 없음	해당 사항 없음	합금 소재
Ansys-워크벤치	앤시스	앤시스 2023R1	다목적 유한 요소법 컴퓨터 설계 프로그램 소프트웨어.
디자인 전문가	스탯 이쉬움	디자인 전문가 13	실험 데이터 분석 도구
No.8 유압 오일	해당 사항 없음	해당 사항 없음	액체
PC	해당 사항 없음	해당 사항 없음	컴퓨터 장비
솔리드웍스	다쏘시스템	솔리드웍스 2023	엔지니어링 소프트웨어 도면 도구
강철	해당 사항 없음	해당 사항 없음	합금 소재