스웨이징 행정에 따른 고압호스의 변형 특성에 관한 연구

Abstract

The mechanical components with high-pressure hoses are generally produced by the swaging process. The hoses are composed of the rubber materials and the reinforced braids to support tensile forces. In case they are subjected to high mechanical and thermal loads under severe operating conditions, the oil in hoses can leak at the parts of small clamping forces. In this paper, the deformation characteristics of a fiber-reinforced hose are analyzed with respect to the jaw strokes using the finite element method. The manufacturing process is modeled with a contact problem in consideration of a real situation, and the material properties based on the experimental results are used in the analysis. Examinations of the relationship between the swaging strokes and the deformation behaviors of the hose were made on the basis of the stress and strain values of the hose components. The relations between clamping forces and separating forces are also proposed, in order to estimate clamping forces corresponding to separating forces for the given model.선박용 기계나 자동차, 기타 산업 기계에 널리 사용되고 있는 고압 호스는 일반적으로 인장력에 대한 저항강도를 증대시키기 위하여 고무 내부에 강선이나 합성섬유 등의 보강층을 포함하고 있다(SAE, 1997; Bregman et al., 1993). 이러한 호스 내에는 일반적으로 고압의 유체가 유동하고 있을 뿐만 아니라, 유체 온도도 운전 초기부터 상승하기 시작하여 정상상태에서 상당히 높은 값을 유지하게 된다. 따라서 호스가 기계장치에 조립되어 원활한 기능을 수행하기 위해서는 설치 이전에 밀봉 유지에 관한 고려가 필요하며, 이를 위하여 부품 제작시에 호스의 양쪽 끝에 금구(금속재 용구)를 체결하여 기밀성과 조립시 정밀도를 증대시키고 있다. 그러나 운전 중의 호스내 하중상태는 일정하지 않으며, 짧은 시간에 매우 높은 압력이 작용할 경우도 있다. 기계장치가 이와 같은 가혹한 조건에서 운전될 경우, 고무 재질의 연화와 함께 체결력이 약한 부분에서 누유 등이 발생하여 호스 수명을 단축시킬 수 있을 뿐 아니라, 호스 주변 온도 등의 외부 조건도 호스의 성능이나 수명(Nicols and Pett, 1995; Goettler et al., 1979)에 영향을 미치므로 이에 대한 종합적인 고려와 대책이 필요하다.