편심회전축 기반의 전기기계식 제동장치의 피로수명 해석 (Fatigue Analysis for Electro-Mechanical Brake Caliper based on Eccentric Rotating Shaft)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 21권 / 9호 / 596 ~ 603페이지
· 저자명 : 오혁근, 백승구, 전창성

초록

전기기계식 제동장치(EMB : Electro-Mechanical Brake)는 자동차 및 철도차량의 차세대 제동장치로서 현재 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재의 철도차량용 제동장치는 공압 실린더를 이용하여 제동 압부력을 발생시키나 전기기계식 제동장치 (EMB)에서는 전기 모터 및 기어와의 조합을 통하여 압부력을 발생시킨다. 본 연구에서는 고압부력 발생이 가능한 편심회전축 기반의 전기기계식 제동장치에 대한 유한요소 모델링 및 내구 수명해석을 통하여 국내 기준에 부합하는 전기기계식 제동장치의 설계를 진행하였다. 이때 내구수명해석의 정확도를 향상하기 위하여 시제품에 사용되는 소재와 동일한 열처리 등을 거친 피로시험 시편을 3종을 제작하여 소재별로 피로시험을 진행하였다. 각각의 소재에 대한 피로시험 결과로부터 피로물성치(응력-수명 선도)를 획득하여 해석모델에 반영하였다. 피로해석 결과로부터 EMB 시제품의 설계가 국내 철도차량용 내구수명 조건인 상용최대 제동/완해 53 만회를 만족할 수 있음을 확인하였다. 또한, 이 설계를 바탕으로 시제품을 제작하고 내구시험을 완료하여 개발된 시제품의 내구성 특성을 입증할 계획이다.

영어초록

Electro-Mechanical Brake (EMB) is a novel braking system for automobiles and railway vehicles, and research in this area is actively underway. The current braking system for railway vehicles generates a braking force using a pneumatic cylinder, but the EMB system generates the force through a combination of an electric motor and gears. In this study, the design of an EMB system that meets the domestic standards was conducted through the finite element modeling and fatigue analysis of an eccentric rotating shaft-based EMB system capable of generating a high clamping force. At this time, to improve the accuracy of fatigue analysis, three types of fatigue test specimens, which were subjected to the same heat treatment as the materials used in the prototype, were produced, and the fatigue tests were performed for each material. The fatigue properties (S-N curves) were obtained from the fatigue test results for each material and reflected in the analysis model. The results of fatigue analysis confirmed that the design of the EMB prototype could satisfy the maximum commercial braking/relaxation of 530,000 times, which was the endurance life condition for domestic railway vehicles. In addition, based on this design, a prototype will be manufactured, and endurance testing will be completed to demonstrate the durability characteristics of the developed prototype.

참고자료

· 없음