(주)유현시스템즈
부품낙하충격시험기(Compont Free Fall Drop Impact Tester)구매
7년
주장비
시험
기계가공·시험장비 > 재료물성시험장비 > 달리 분류되지 않는 재료물성시험장비
2017-03-28
744,700,000원
기관의뢰
고정형
건별
1,200,000원
장비설명
1. 시험기의 개요
고 비용의 실차 충돌시험을 대체하여 부품 단위의 충격 및 충격 모사 시험이 가능한 자유낙하 방식의 충격시험 수행
시험체 혹은 충격체의 자유낙하를 통해 충돌 속도, 충격에너지, 감가속도 등의 요건을 충족하도록 충격시험 수행
충격시 발생하는 하중, 가속도, 변형 량, 충격 변형 영상 등의 데이터를 실시간 계측하고, 충격에너지, 에너지 흡수량, 최대 변형 량, 변형 패턴 등을 평가
2. 시험기의 레이아웃
-시험기의 설치에 필요한 공간 (폭×길이×높이) : 8×8×8.5~9 m
-기초 지반공사 범위 (폭×길이×깊이) : 6×5×1.5 m
3. 제진 구조물
- 시험 시 충격에 의한 진동이 건물 및 주변 시설로의 전달 최소화
- 철근 콘크리트 블록과 방진 패드로 구성
- 철근 콘크리트와 기초 지반 사이에 50mm 두께의 방진 패드 시공
- 제진 구조물과 실험실 바닥 사이에 높이차 없도록 시공하고, 틈새를 최소화 하도록 신축이음 시공
4. 제진 설계의 적합성 검토
- 충돌해석을 통해 3,000kg의 Rigid Sphere가 15m 높이에서 자유낙하 하는 경우 기초에 전달되는 Peak 하중 계산 (41,685 kN)
- 위 Peak 하중을 기준으로 충격지점으로부터 10m 떨어진 곳의 진동 가속도 계산 시 건물 내 진동 허용 한도의 약 0.4% 이하로 충분히 작은 것을 확인 (0.0023 m/s2)
5. 안전 펜스
- 충격실험 시 파편의 비산을 막아 운영 인원의 안전 확보
- 실험 관찰이 용이하도록 철망과 투명 플라스틱(폴리카보네이트)의 2중 구조의 펜스 적용
- 펜스 높이 : 2m
- 센서 장착된 출입문 설치
6. 안전 센서
- 모든 출입문에는 문 열림 센서 설치ㅎ 및 열림 경고음 발생
- 충돌이 발생하는 구역에는 Light Curtain 센서를 설치하고, 통합 제어기와 연계하여 알람 발생 시 모든 시험이 중단되도록 구성
7. 시험체 장착 구조물 (Surface Plate)
- 시험체 혹은 로드셀을 바닥에 고정하는 기능
- T 홈 정반으로 제작하여 시험체 크기 및 위치 고정의 자유도 확보
- 충격에 견딜 수 있도록 주철(FC30)재질, 두께 150mm Solid 정반 적용
- T 홈의 각 열에는 T 너트 삽입 홀 가공
- 정반의 상면은 바닥면과 일치하도록 매립
8.낙하 구조물 (Drop Tower Structure)
- 타워 형태의 철골구조물로 구성
- 낙하체를 시험높이까지 인양하고, 자유낙하 시 낙하체를 안내하는 기능
- 메인 프레임, 상부 프레임, 정비 사다리 및 난간 등으로 구성
- 메인 프레임은 대칭 형상의 2개의 구조물로 구성
- 메인 프레임의 내측에 낙하추의 승강 및 자유낙하를 위한 안내레일 설치
- 상부 프레임은 좌우 메인프레임의 상부를 연결하고 낙하추 승강장치 배치
9. 낙하체 (Drop Carriage)
- 시험체 혹은 낙하체를 장착하여 자유낙하하는 기능 수행
- 낙하체 구조물, 낙하 안내 로울러, 시험체 및 로드셀 장착부, 무게 추 고정부, 견인 고리 등으로 구성
- 추가 무게추는 낙하체 상부에 볼트로 고정
- 무게추 추가 편의성을 위해 반자동 리프트 제공
10. 낙하 안내 레일 (Guide Rail) 및 안내 로울러 (Guide Roller)
- 낙하체 낙하운동을 안내하고 충격시 이탈을 방지하는 기능 수행
- 안내레일은 유지보수 용이하도록 분리형 레일 적용
- 복합 로울러 베어링을 적용하여 마찰에 의한 낙하속도 손실을 최소화 하고 강성 확보
11. 낙하체 인양장치 (Crane Device)
- 낙하체를 시험 높이까지 인양하는 기능 수행
- 전기모터 방식의 크레인 사용
- 낙하프레임 상부 프레임의 중앙 위치에 설치
- 무선 리모콘을 겸용으로 사용할 수 있도록 하여 시험 편의성 증대
12. 낙하 해제장치 (Drop Release Device)
- 낙하체를 해제하여 자유낙하 시키는 기능을 수행
- 2개의 유압 실린더로 구동
- 별도의 안내 구조물에 장착하여 낙하 해제 동작 후 흔들림 방지
- 낙하 해제장치 양 옆에 유압으로 작동하는 안전핀 설치
- 유압 실린더 위치검출 센서 장착하여 해제 핀 미 삽입 시 인양 방지
13.충격체 (Impactor)
- 낙하체 하면에 설치
- 로드셀 및 낙하추 두부를 장착이 용이하도록 안내 홈 설치
14. 낙하체 감속장치 (Braking Device)
- 낙하 안내레일 사이에 설치하여 낙하체 감속 기능 수행
- Sled 시험 모드에서 낙하체의 감가속도 구현
- 낙하체 충격 반동에 의한 2차 충격 방지 기능 (Anti rebound)
- 서보밸브로 구동되는 유압식 레일 브레이크
15. 안전장치 (Safety Device)
- 낙하체 낙하사고 예방을 위한 기구적 안전받침대 설치
- 낙하추 해제 안전핀 설치
- 높이조절 가능한 유압식 충격흡수장치(Shock Absorber) 설치
- 유지보수 및 점검용 안전 사다리, 발판 및 난간 설치
16. 데이터 획득 장치 및 프로그램 (Data Acquisition System & S/W)
- 충격력, 낙하 속도, 변위, 가속도 및 스트레인을 실시간 계측 및 저장
17. 실시간 데이터 처리장치 (Real-time Controller)
- 낙하 및 충돌 시 거리를 계측하는 센서는 선형 엔코더를 사용하며, 8333[kHz]의 고속 카운터 주파수 최대 25[m/s]까지 측정 가능한 센서임
- 낙하추의 낙하 시를 제외한 일반적인 조건에서 높이를 측정하는 센서는 레이저 거리 측정 센서를 사용하며, 반복 계측 속도는 100[ms]임
- 낙하추 낙하시 속도측정을 위한 트리거 발생센서는 광학식 센서를 사용함 센서 반응 속도: 50[us]
18. 로드셀 (Loadcell)
- 충격 하중 계측
- 제공 수량 : 10ton×4set, 20ton×8set, 50ton×4set, 100ton×2set
19. 가속도계 (Accelerometer)
- 충격 가속도 계측
- 제공 수량 : ±500g pk, ±2,000g pk triaxial, ±500g pk
20. 변위 센서 (Displacement Sensor)
- Linear Encoder : 낙하체의 변위(높이)를 실시간으로 계측
- LASER Displacement Sensor : 시험 준비 시 낙하체의 높이를 측정
21. 고속 영상 획득 장치 (High Speed Camera)
- 충격 순간 시험체 변형 형상 고속촬영, 영상 저장 및 후처리를 통한 국부 변형량 분석
- DAQ를 통해 수집되는 시험 Data와 동기화 가능
- 부대장치 공급 범위
◦제어용 PC
◦휴대형 외부 저장장치 : SSD 52GB, 12TB 각 1set
◦렌즈 : 원거리, 근거리 촬영용 각 1set (24~70 mm)
◦조명 : 1kW Xeon Light 4set
◦삼각대 : 볼 헤드, 조절용 원터치그립 등 포함
◦소모 부품 : 조명용 램프 8ea
22. 제어 시스템
- 전기 및 제어시스템의 전원은 자가 동력 발전이 아닌 외부로부터 공급 받음
- 외부 전원은 토목공사를 통해 상황실 내부에 1차 전원함을 설치하여 시스템으로 공급
- 1차 전원함에서 직접 또는 해당 장치내부의 전원변환을 통해 직/교류 전원을 공급
- 모든 장치는 중앙제어장치에 의해 제어되며 데이터를 실시간으로 감시
- 시스템의 연결 형태는 직접적인 선 연결을 기본으로 함
- 예외적으로 승강장치와 잠금해제장치는 무선으로 제어하되 무선 기능의 사용 가능 여부는 중앙제어장치l에 의해 선택 결정
- 안전 이상 상황 발생 시 중앙제어기는 실시간으로 설계 계획된 절차에 의해 안전상황 인지/전파 및 조치하도록 함
- ‘산업용 기계설비의 전기장치 설치에 관한 기술 기준(KOSHA CODE E-11-1198)을 적용하여 설계함을 원칙으로 함 (인명/장비 안전 및 운용에 관한 포괄적인 내용포함)
23. 소프트웨어 흐름 구성도
- 중앙제어기를 켜면 연결된 각 장치의 상태를 점검하여 시스템의 구동 가능 상태를 알려줌
- 장비 운용자는 시험에 필요한 상태와 입력 변수들을 확인하고 낙하 시험을 수행
- 프로젝트 관리 및 반복적 시험 가능
24. 유압 발생장치 (Hydraulic Power Unit)
- 낙하체 감속 장치용 유압 브레이크 구동
- 릴리프 밸브, 솔레노이드 밸브, 수냉식 냉각기, 어큐뮬레이터, 히터, 유온 센서, 레벨 센서, 리턴필터 부착
25. 냉각기 (Chiller)
- 유압 발생장치 냉각
- 물을 매체로 유압 발생장치의 열교환기를 통해 유압 작동유 냉각
- 통합 제어기와 별도로 구동
장비구성
1. 기초 설비
- 제진 구조물 (Vibration Damping Mass)
- 안전시설 (Safety Facility)
2. 자유낙하 시험기 (Drop Tester)
- 시험체 장착 구조물 (Surface Plate)
- 낙하 구조물 (Drop Tower Structure)
- 낙하체 (Drop Carriage)
- 낙하 안내 레일 (Drop Guide Rail)
- 낙하체 인양장치 (Crane Device)
- 낙하 해제장지 (Drop Release Device)
- 충격체 (Impactor)
- 낙하체 감속장치 (Braking Device)
- 안전장치 (Safety Device)
3. 계측 시스템
- 데이터 획득 장치 및 프로그램 (Data Acquisition System & S/W)
- 실시간 데이터 처리장치
- 센서 류 (로드셀, 가속도계, 변위 센서, 속도 센서)
- 고속 영상 획득 장치
4.제어 시스템
- 전원공급 장치
- 통합 제어 시스템
5. 부대장치
- 유압 발생장치 (Hydraulic Power Unit)
- 수 냉각기 (Water Chiller)
장비의 성능
-낙하 높이: 최대 5.5 m
-충격 속도: 최대 10.38 m/s
-낙하추 무게 : 최대 3,000 kg
-충격 에너지 : 161.7 kJ
-시험 면적 : 2×3 m
-시험 모드 : Crash / Sled