휠로더 캐빈용 반능동 MR 마운트 설계 :Design of Semi-active Magneto-rheological Mount for a Wheel Loader Cabin

양순용

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자료유형: 학위논문

저자정보: 양순용 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수: 최승복

발행연도: 2017

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이용수3

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

휠로더 캐빈용 반능동 MR 마운트 설계

양순용 일반 2017.01 학위논문

2016

진동제어를 위한 휠로더 캐빈용 반능동 MR 마운트 설계

양순용 , 김인동 , 김성재 외 2명 한국소음진동공학회 학술대회논문집 2016.04 학술대회자료

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본 논문에서는 휠로더 캐빈의 진동절연성능 개선을 위한 반능동 MR 마운트의 설계과정을 다룬다. 실제 캐빈 시스템을 단순화하여 1/4 캐빈 모델을 세워 진동절연에 중요한 특성 값을 정의했다. 힘-변위 선도, 힘-속도 선도를 이용하여 마운트 시스템의 특성을 파악하고, 전달율 실험을 통해 성능을 평가하였다. 평가 결과, 두 가지 수동형 마운트는 저주파수/고주파수에서 각각 우수한 성능을 가지는 것을 확인하였고, MR 마운트가 두 수동형 마운트의 우수한 특성을 모두 가질 수 있도록 강성과 댐핑 계수를 결정하였다. 원하는 강성을 가지기 위하여 고무 마운트와 Belleville 스프링을 연결하였고, 원하는 댐핑계수를 얻기 위하여 Navier-stoke’s 방정식으로부터 압력강하를 구하여 구체적인 치수를 결정하였다. ANSYS 시뮬레이션을 통한 최적화를 통해 MR유체의 효과를 극대화할 수 있는 재료와 세부 치수를 설계한 후 제작하였다. 제작된 MR마운트를 이용하여 힘-변위 선도, 힘-속도 선도를 측정한 결과, 전류에 따라 MR마운트에서 발생되는 힘의 범위가 두 수동형 마운트가 발생시키는 힘을 포함하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 전달율 실험을 통해 반능동 MR마운트가 두 수동형 마운트보다 모든 주파수범위에서 우수한 진동절연성능을 가질 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

In this paper, design procedure of passive mount and semi-active mount is researched to improve performance of vibration isolators. First, simplified quarter cabin model including one mount is estabilished to characterize a real system including a cabin and four mounts. Then, passive mount having proper characteristics is selected among commercialized mounts for wheel loaders. Experiments of force-displacement and force-velocity diagram of passive mounts are conducted to compare characteristics of each mounts. Experimental result of transmissibility of each mounts verify appropriateness of design and shows aroused problem of passive mount.
To solve aroused problem of passive mount, magneto-rheological(MR) mount is proposed and designed. Quarter cabin model is modified to include MR fluid effect and design method to deterimine passive characteristics, stiffness and damping coefficient, is explained. Stiffness is determined by adding stiffness of rubber part and spring part due to parallel connection. Equation to determine damping coefficient is derived by calculating pressure drop through fluid flow path and damping coefficient is determined using specific dimensions of fluid flow path. Ussing computer simulation, optimization was executed to maximize MR fluid effect by determining materials and specific dimensions and generated force was calculated. Force-displacement diagram of MR mount with constant current is obtained and it shows superiorities comparint to passive mounts. A result of transmissibility test with constant current shows that MR mount can cover the problem of passive mounts. Finally, field test result is inserted to validate quarter cabin model and to show result of designed passive mount. According to a results of this paper, we can infer that MR mount can improve performance of vibration isolation at overall frequency ranges. Further experiment is planned to be executed after additional design of MR mount.

요약문 i
Abstract ii
List of Tables and Figures iv
CHAPTER 1 Introduction 1
1.1 Research Background 1
1.2 Research Contents 4
CHAPTER 2 Modeling of Passive Cabin Mount System 5
2.1 Vibration Issue in Wheel Loader 5
2.2 Mechanical Model and Transmissibility Analysis 5
CHAPTER 3 Experimental Results of Passive Mounts 15
CHAPTER 4 Design of MR Mount 27
4.1 Properties of MR Fluid 27
4.2 Cabin Model with MR Mount 28
4.3 Design of Damping Coefficient 31
4.4 Analysis of Magnetic Field Intensity 34
CHAPTER 5 Experimental Results of MR Mount 45
5.1 Transmissibility of MR Mount 45
5.2 Comparison between Passive Mounts and MR Mount 47
CHAPTER 6 Conclusion 53
REFERENCE 56

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