한국산학기술학회논문지 (Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society)

  • 제14권6호
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  • Pages.2581-2587
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  • 2013
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  • 1975-4701(pISSN)
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  • 2288-4688(eISSN)
한국산학기술학회 (The Korea Academia-Industrial cooperation Society)
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TRIZ/CAE를 활용한 철도차량 윤축용 캡의 창의적 설계

Creative Design of Cap for Wheel and Axle of Railway Vehicle by Using TRIZ/CAE

  • 허용정 (한국기술교육대학교 메카트로닉스공학부) ;
  • 김재민 (한국기술교육대학교 메카트로닉스공학부) ;
  • 홍성도 (한국기술교육대학교 대학원 메카트로닉스공학과)
  • Huh, Yong-Jeong (School of Mechatronics, Korea University of Technology and Education) ;
  • Kim, Jae-Min (School of Mechatronics, Korea University of Technology and Education) ;
  • Hong, Sung-Do (Graduate School of Mechatronics, Korea University of Technology and Education)
  • 투고 : 2013.04.04
  • 심사 : 2013.06.07
  • 발행 : 2013.06.30
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초록

철도차량의 안전성을 위해 사용되는 윤축은 차량 전체 중량의 16%를 차지하는 요소로서, 철도차량의 경량화에 있어 필수적으로 연구되는 대상이다. 본 연구는 기존 윤축의 중량을 요구강도에 만족시킴과 경량화를 목적으로 창의적 문제해결이론인 TRIZ의 6SC를 적용하여 중공구조의 윤축 내부에 사용될 수 있는 캡을 설계하였고, 설계에 대한 검증을 위해 해석 툴인 ANSYS를 활용하였다. 본 연구에서 제안한 캡의 재질은 SM45C이며 중공구조이다. 또한, 윤축에 요구되는 강도를 만족하기 위해 중공 윤축의 베어링 시트 부 내부에 위치한다. 본 연구를 통해 설계 및 해석된 캡을 삽입한 윤축은 전동차의 윤축에 요구되는 기준을 만족하였으며 무게는 중실축과 비교하였을 때, 약 6.75%를 감소시켰다. 윤축 강도에 대한 평가 기준은 EN13103 및 EN13104의 규격을 적용하였다. 또한, 캡을 장착한 윤축의 최대응력 및 중량에 대해 기존의 중실축, 중공축과 비교함으로써 설계에 대한 효과를 검증하였다.

This paper aims at the design of wheel and axle with cap. The cap is conceptually designed by using TRIZ/CAE. Wheel axle is used at railway vehicle to safety and it is always investigated to reduce the railway vehicle weight. The cap has hollow shaft with the material of SM45C. Cap is located in the bearing seat of wheel and axle. The cap becomes durable within the allowable stress of EN13103, 13104 standard. In this study, the strength of wheel and axle with cap becomes higher than that of hollow shaft. The weight of wheel and axle with cap becomes lower by about 6.75 percent than that of solid shaft. The confidence of wheel and axle with cap can be improved by comparing with solid and hollow shafts.

키워드

참고문헌

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