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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 손정현
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 부경대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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Since the performance of a circuit breaker which has the spring operating mechanism mainly depends on the dynamic behavior of a coil spring, the analysis of the dynamic behavior of a coil spring is required for a performance evaluation of a circuit breaker. Since a large load spring moves with large acceleration, the mass effect of a spring is considered significantly. When a spring moves so fast from the releasing state, a lot of energy is used to move a self-weight of a spring. For that reason, the energy stored by compression of a spring is not all transferred to the follower. Thus, the analysis of the mass effect of a spring during high-speed motion is required for the performance evaluation of a circuit breaker accurately.
In this study, a release test bed is designed for evaluating the dynamic behaviors of a coil spring. From the release tests, the dynamic behaviors of a coil spring are analyzed. Three types of spring models such as a linear spring model, a nodal spring model and a lumped parameter spring model are established for comparing the modeling error of a spring due to the mass effect. RecurDyn is employed to carry out the computer simulation and results are compared with test results. The actual energy transferred to the follower during high-speed motion is analyzed through the comparisons of the kinetic energy between the experiment and the computer simulation. The design variables of a coil-spring are optimized by using design of experiments(DOE) based optimization method. According to this result, the release velocity of the spring is increased by 2.90% and the energy transfer efficiency is increased by 2.60%.
In this study, a release test bed is designed for evaluating the dynamic behaviors of a coil spring. From the release tests, the dynamic behaviors of a coil spring are analyzed. Three types of spring models such as a linear spring model, a nodal spring model and a lumped parameter spring model are established for comparing the modeling error of a spring due to the mass effect. RecurDyn is employed to carry out the computer simulation and results are compared with test results. The actual energy transferred to the follower during high-speed motion is analyzed through the comparisons of the kinetic energy between the experiment and the computer simulation. The design variables of a coil-spring are optimized by using design of experiments(DOE) based optimization method. According to this result, the release velocity of the spring is increased by 2.90% and the energy transfer efficiency is increased by 2.60%.
목차
1. 서 론 11.1. 연구 배경 11.2. 연구 동향 51.3. 연구 목적 및 범위 62. 스프링 특성 시험 72.1. 스프링 정적 특성 시험 72.1.1. 시험 개요 72.1.2. 시험 결과 92.2. 스프링 방출 시험 112.2.1. 시험 개요 112.2.2. 시험 장치 구성 112.2.3. 시험 결과 133. 스프링 해석 모델 153.1. 스프링 모델링 153.1.1. 선형 스프링 모델 153.1.2. 절점좌표 스프링 모델 153.1.3. 집중 매개변수 스프링 모델 163.2. 시험과 해석의 비교 173.2.1. 정적 특성 시험과 해석 비교 173.2.2. 스프링 방출 시험과 해석 비교 194. 스프링의 동적 효율 분석 214.1. 스프링의 에너지 전달 효율 정의 214.2. 에너지 전달 효율 분석 234.2.1. 시험기의 기구 요소 234.2.2. 효율 분석 결과 255. 스프링의 효율 최적설계 275.1. 압축 코일스프링 설계 기본식의 구성 275.2. 스프링 효율 최적화 문제의 정식화 305.2.1. 목적함수의 구성 305.2.2. 제약조건의 구성 305.3. 등가질량을 고려한 집중 매개변수 스프링 모델 335.3.1. 집중질량 모델링 345.3.2. 등가강성 모델링 355.3.3. 운동방정식 385.3.4. 계의 등가질량 405.3.5. 운동방정식의 해법 445.3.6. 해석 모델 검증 465.4. 실험계획법을 이용한 스프링의 최적설계 495.4.1. 실험계획법의 정의 및 종류 495.4.2. 완전요인 배치법을 이용한 설계변수 효과 분석 505.4.3. 혼합수준 요인배치법을 이용한 스프링 최적설계 585.4.4. 스프링 최적설계 결과 605.4.5. 시뮬레이션을 통한 최적설계 결과 검증 626. 결 론 64참고문헌 65
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