다물체 동역학을 이용한 좌초 기계(Stranding Machine)의 동작 검증

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ㆍ제품: 제품. 좌초 기계 (Planetary Stranding Machine)

ㆍ해석 목적: 동작 중에 발생할 수 있는 최대 하중 및 요구 동력에 대한 예측

좌초기계는 강연선(strand)이나 강선 로프(rope)를 생산하기 위한 대형 장비이다. 이 장비는 동일한 축에 대해서 재료를 엮으면서, 동시에 이들을 결합할 수 있도록 설계되어 있다. 재료들은 초기에 케이지에 장착되어 회전할 수 있는 릴에 감겨 있다. 좌초 기계는 엄청나게 큰 질량으로 동작할 뿐 아니라, 구조적 문제에 의해 발생할 수 있는 리스크도 있어 대단히 주의 깊게 설계되어야 한다. 이러한 좌초 기계 분야의 선두 업체인 이탈리아의 마리오 프리제리오(Mario Frigerio S.p.A.)는 고객으로부터 매우 어려운 사양을 만족하는 제품을 개발해 달라는 요청을 받았다. 이를 위해 가능한 모든 시나리오를 검증하는 데 있어서 RecurDyn이 사용되었다. 시뮬레이션을 통해 각 부품에 부하되는 최대 하중을 얻을 수 있었을 뿐 아니라 장비를 동작시키기 위한 거대 전기 모터의 적정 용량을 선정하는 데 필요한 정보도 얻을 수 있었다.

주요 작업 프로세스

① 100여 개의 바디에 대한 CAD 형상을 Import. 이들 바디는 다양한 종류의 조인트로 연결되었으며, 회전 축의 마찰도 고려

② 다양한 조건을 시뮬레이션 하기 위해 매개 변수를 이용하여 모델링 (파라메트릭 모델링)(예. 장비가 여러 종류의 로프를 만들 수 있도록)

③ 장비에 사용된 유성기어는 모두 커플러(Coupler) 요소로 모델링

④ 64가지 조건을 고려하였으며 특히 3가지 상황을 고려 – 가속, 정속, 긴급 정지

주요 해석 기술

마찰을 고려할 수 있는 조인트 요소
매개 변수를 이용한 형상 모델링
기어를 빠르게 모사하기 위한 커플러(Coupler) 요소
다양한 동작 시나리오를 손쉽게 시뮬레이션하기 위한 배치 시뮬레이션 (Batch simulation)

Toolkits

RecurDyn/Professional

고객에게 주어진 과제 및 이슈

다양하면서 예측하기 어려운 조건들을 포함한 고객의 요구 사항
불균형한 질량이 매우 빠르게 회전하는 매우 극단적인 조건의 동역학 문제
최적의 모터 용량 확인
- 너무 적은 용량의 모터를 사용하게 되면, 특정 동작 조건에 장비가 제대로 동작하지 않음
- 너무 큰 용량의 모터를 사용하게 되면 비용이 증가