상태진단 센서를 활용한 도시철도차량 출입문 볼-너트 어셈블리의 볼트 풀림상태 패턴에 관한 연구
Study on the Bolt Looseness Pattern Analysis of Ball-Nut Assembly in Urban Train’s Electric Door using Condition Diagnostic Sensor
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초록
도시철도 전동차에 전기식 출입문이 2007년부터 도입된 후 약 10~13년이 경과되면서 출입문 모터의 회전운동을 직선 왕복운동으로 변환시키는 볼-너트 어셈블리의 리벳 파단 문제가 크게 증가하고 있다. 리벳이 파단 및 볼트 풀림 (신조전동차에서는 리벳 대신 볼트가 사용된다)이 발생하면, 출입문 개폐상태의 신뢰도가 저하되어 안전운전에 악영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 전기식출입문 장치 중 볼-너트 어셈블리의 리벳 또는 볼트의 상태를 진단할 수 있는 센서를 제안하였고, 유한요소해석을 통해 리벳 파단 및 볼트 풀림상태에 따른 센서의 변형률 변화를 확인하였다. 변형률을 바탕으로 3차원 그래프로 나타낸 결과 리벳 또는 볼트 상태에 따른 변형률 변화의 패턴을 이용하여 파단 리벳의 개수 또는 볼트의 풀림 정도를 확인할 수 있다.
Abstract
Electric type doors have been applied in urban railway vehicles since 2007. As about 10 ~ 13 years have passed, the problem of rivet breakages in ball-nut assemblies, which converts the rotational motion of a door motor into a linear reciprocating motion, is increasing significantly. When rivets are broken or bolts are loosened (bolts are applied instead of rivets in new urban trains), the reliability of the door operation would decrease. In this study, a sensor, which is capabel of diagnosing the state of rivets/bolts of a ball-nut assembly in an electric door, was proposed. The change in strain rates of the sensor according to the rivet breakage / bolt loosening condition was confirmed through the finite element analysis. As a result of a 3D graph based on the strain rates, the number of broken rivets or the degree of loosening bolts could be checked using a pattern of strain’s changes according to the conditions of rivets or bolts.
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