건설기계용건설기계용건설기계용건설기계용 PORT RELIEF VALVEPORT RELIEF VALVEPORT RELIEF VALVEPORT RELIEF VALVE

에 관한 신뢰성향상 지원에 관한 신뢰성향상 지원에 관한 신뢰성향상 지원에 관한 신뢰성향상 지원ASS'YASS'YASS'YASS'Y

최종보고서( )

2006. 6.

주관기업주관기업주관기업주관기업 :::: 주 동우정공주 동우정공주 동우정공주 동우정공( )( )( )( )

위탁기관위탁기관위탁기관위탁기관 :::: 한국기계연구원한국기계연구원한국기계연구원한국기계연구원

산 업 자 원산 업 자 원산 업 자 원산 업 자 원 부부부부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

한국부품소재산업진흥원장 귀 하한국부품소재산업진흥원장 귀 하한국부품소재산업진흥원장 귀 하한국부품소재산업진흥원장 귀 하

본 보고서를 건설기계용 에 관한 신뢰성향상 지원 사" PORT RELIEF VALVE ASS'Y "(

업기간 과제의 최종 보고서로 제출합니 다2005. 6, I~2006, 5. 31) .

2006 . 62006 . 62006 . 62006 . 6

주관기관명주관기관명주관기관명주관기관명 :::: 주 동우정공주 동우정공주 동우정공주 동우정공( )( )( )( )

주관책임자주관책임자주관책임자주관책임자 :::: 박 영 욱박 영 욱박 영 욱박 영 욱

연 구 원연 구 원연 구 원연 구 원 :::: 문 화 식문 화 식문 화 식문 화 식

연 구 원연 구 원연 구 원연 구 원 :::: 김 동 하김 동 하김 동 하김 동 하

연 구 원연 구 원연 구 원연 구 원 :::: 이 봉 주이 봉 주이 봉 주이 봉 주

위탁기관명위탁기관명위탁기관명위탁기관명 :::: 한국기계연구원한국기계연구원한국기계연구원한국기계연구원

위탁책임자위탁책임자위탁책임자위탁책임자 :::: 정 동 수정 동 수정 동 수정 동 수

연 구 원연 구 원연 구 원연 구 원 :::: 박 성 빈박 성 빈박 성 빈박 성 빈

연 구 원연 구 원연 구 원연 구 원 :::: 차 재 옥차 재 옥차 재 옥차 재 옥

- 3 -

부품소재신뢰성기반기술확산사업 보고서초록부품소재신뢰성기반기술확산사업 보고서초록부품소재신뢰성기반기술확산사업 보고서초록부품소재신뢰성기반기술확산사업 보고서초록

관리번호관리번호관리번호관리번호

사업명사업명사업명사업명 건설기계용 신뢰성 향상PORT RELIEF VALVE ASS'Y

키워드키워드키워드키워드 릴리프밸브 굴삭기 압력제어 평가기준 신뢰성/ / / /

사업목표 및 내용사업목표 및 내용사업목표 및 내용사업목표 및 내용

최종 목표최종 목표최종 목표최종 목표1 .1 .1 .1 .

건설기계용 의 신뢰성을 향상하여 신뢰수준 에서 만 사PORT RELIEF VALVE 80% 100◦

이클 의 신뢰수준 확보(B10)

제품 사양◦

설정압력- : 365kgf/㎠

내부누유 이하- : 1cc/min (140bar)

맥동폭 설정압의 이하- ; ±5%

신뢰성 저해요인 정밀진단 내용신뢰성 저해요인 정밀진단 내용신뢰성 저해요인 정밀진단 내용신뢰성 저해요인 정밀진단 내용2 .2 .2 .2 .

신뢰성 평가장비가 미흡하고 제품고장 기능 성능 내구성 고장 을 정밀 진단할 수 있- , ( , , )

는 기법이나 인력의 부족으로 제품고장에 대한 적절한 대처를 못함

실 사용조건을 고려하지 않은 성능시험평가에 의한 내환경성에 의한 불량요소잠재-

수명시험 기줄부족에 의한 제품 수명결정 및 제품수명 저하요인 분석의 한계-

고장 및 파손 데이터 미확보 고장분석 기술미흡에 의한 고장발생 인자 및 고장원인- ,

영향분석의 한계로 신뢰성 향상 어려움

고장원인분석 및 대처결과고장원인분석 및 대처결과고장원인분석 및 대처결과고장원인분석 및 대처결과3.3.3.3.

분석을 통한 고장 및 파손사례 고장원인 영향 분석을 실시하였으FMECA, FTA,QFD ,

며 이로인한 고장원인 양향도 분석을 통해 개선점 및 최적시험방안을 도출함,

고장원인분석 내부누설 시험에 있어서 기준치보다 누유량이 많아 릴리프밸브를 완- :

전 분해하여 기능 및 성능저하에 대한 원인규명을 실시함

대처결과 조립시 틈새 공차와 내경 부 형상이 적합하지 않아 틈새조정- : Sleeve Seat

및 형상변경과 내부 설비 제작에 의한 품질 수준 점검으로 성능을 향상시킴Leak Test

- 4 -

신뢰성 적용결과 사업전 후 정략적 비교신뢰성 적용결과 사업전 후 정략적 비교신뢰성 적용결과 사업전 후 정략적 비교신뢰성 적용결과 사업전 후 정략적 비교4. ( )4. ( )4. ( )4. ( )‧‧‧‧

내부누유가 에서 이하로 향상되었음- 4~5 cc/min 1 cc/min

소음이 에서 이하로 향상되었음- 95~100 dB 85 45

릴리프밸브 대를 만 사이클의 수명시험을 실시하여 무고장을 확인하여 신뢰수- 10 150

준 에서 만 사이클의 신뢰수준을 확보할80% 100 ()

기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과5. ( )5. ( )5. ( )5. ( )

기술적 효과◦

제품의 신뢰수준에 따른 수명 추정해석 기술 확보-

신뢰성 화보를 기반으로 부품 및 시스템 수명 해석 기술 확보-

조향밸브 신뢰성 시험 및 수명평가 기술 확보-

유사 릴리프밸브 개발시 신뢰성 화보 기술 활용 용이-

경제적 효과◦

신뢰성향상 대상제품의 신뢰성 향상을 통한 매출 확대 기여-

지원전 대비 매출증가 예상 총매출 백만원 국내 백만원 수출 백만원· 2,000 ( 1,200 800 )

제품 공정불량에 의한 제조 절감 기여- Claim

고객의 신뢰수준 만족을 통해 국내 및 해외 시장 진출 확대-

적용분야적용분야적용분야적용분야6.6.6.6.

굴삭기 등 건설기계의 에 적용- Main Control Valve

압력제어 유압밸브 개발에 응용됨-

유압제어밸브 개발에 신뢰성 분석 및 해석기술 활용-

- 5 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111

제 장 신뢰성향상 지원사업의 목표제 장 신뢰성향상 지원사업의 목표제 장 신뢰성향상 지원사업의 목표제 장 신뢰성향상 지원사업의 목표2222

제 장 대상제품의 개요제 장 대상제품의 개요제 장 대상제품의 개요제 장 대상제품의 개요3333

제 절 건설기계용 의 주요구성 및 작동 메카니즘제 절 건설기계용 의 주요구성 및 작동 메카니즘제 절 건설기계용 의 주요구성 및 작동 메카니즘제 절 건설기계용 의 주요구성 및 작동 메카니즘1 Port Relief Valve1 Port Relief Valve1 Port Relief Valve1 Port Relief Valve

제 절 대상제품의 신뢰성 현황제 절 대상제품의 신뢰성 현황제 절 대상제품의 신뢰성 현황제 절 대상제품의 신뢰성 현황2222

제 장 의 설계 및 제작제 장 의 설계 및 제작제 장 의 설계 및 제작제 장 의 설계 및 제작4 Port Relief Valve4 Port Relief Valve4 Port Relief Valve4 Port Relief Valve

제 절 시제품 설계제 절 시제품 설계제 절 시제품 설계제 절 시제품 설계1111

제 절 시제품 제작제 절 시제품 제작제 절 시제품 제작제 절 시제품 제작2222

제 장 고장분석 및 신뢰성 해결 방법제 장 고장분석 및 신뢰성 해결 방법제 장 고장분석 및 신뢰성 해결 방법제 장 고장분석 및 신뢰성 해결 방법5555

제 절 고장분석 자료해석 및 시험항목 결정제 절 고장분석 자료해석 및 시험항목 결정제 절 고장분석 자료해석 및 시험항목 결정제 절 고장분석 자료해석 및 시험항목 결정1111

제 절 무고장 데이터에 의한 신뢰도 추정제 절 무고장 데이터에 의한 신뢰도 추정제 절 무고장 데이터에 의한 신뢰도 추정제 절 무고장 데이터에 의한 신뢰도 추정2222

제 절 의 신뢰성 판정기준 개발제 절 의 신뢰성 판정기준 개발제 절 의 신뢰성 판정기준 개발제 절 의 신뢰성 판정기준 개발3 Port Relief Valve3 Port Relief Valve3 Port Relief Valve3 Port Relief Valve

제 장 신뢰성 시험평가 수행 및 결과 분석제 장 신뢰성 시험평가 수행 및 결과 분석제 장 신뢰성 시험평가 수행 및 결과 분석제 장 신뢰성 시험평가 수행 및 결과 분석6666

제 절 시험방법 및 평가기준 개발제 절 시험방법 및 평가기준 개발제 절 시험방법 및 평가기준 개발제 절 시험방법 및 평가기준 개발1111

제 절 시험장비 구성제 절 시험장비 구성제 절 시험장비 구성제 절 시험장비 구성2222

제 절 시험평가제 절 시험평가제 절 시험평가제 절 시험평가3 Port Relief Valve3 Port Relief Valve3 Port Relief Valve3 Port Relief Valve

제 절 시험결과 분석 및 검토제 절 시험결과 분석 및 검토제 절 시험결과 분석 및 검토제 절 시험결과 분석 및 검토4444

제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론7777

- 6 -

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111

건설기계용 는 주로 굴삭기 및 건설기계 전반에 적용되어 최초의Port Relief Valve

압력이 설정압력 이상이 되면 회로 유량의 일부 또는 전부를 탱크로 보내어 회로내

의 최고압력을 규제하는 역할을 하는 밸브이다.

는 몸체 포펫 슬리브 스프링 등으로 구성되어 있는 유압장치의Port Relief Valve , , ,

대표적인 제품으로 기능 특성상 유압시스템의 성능 및 안정성 확보를 위해서는 신

뢰성 향상에 초점이 맞춰지고 있다 이 때문에 의 신뢰성 평가 기. Port Relief Valve

준의 확립 유압 시스템 전체의 신뢰성을 향상시키기 위해서도 그 필요성이 요망된

다.

현 국내 관련 기술은 국내 수요업체의 도면에 의존하여 개발하는 수준Relief Valve

으로 핵심부품의 설계 기술 및 해석능력이 부족하다 제품의 신뢰성 향상 활동은.

작동시험 수준의 출하검사 및 품질관리 체계와 및 을 통한 개선Field Line Claim

활동 등이 전부로 제품에 대한 고장 예측 및 수명 결정을 하는데 어려움을 겪고 잇

는 것이 현실이다.

이에 반해 외국 선진업체는 최적설계 및 해석기술 확보하고 있어 고압에서도 제품

정밀도 및 고응답성 유지하며 제품 신뢰성 활동에 있어서도 문제점 분석에 따른,

체계적인 제품향상 활동을 하고 있다.

이러하여 국내 업체가 독자적으로 제품을 개발 생산하더라도 수요업체에서는 제품,

의 신뢰성 평가 기준 미 설정 측정기술 및 설비 부족 등에 의한 신뢰성 입증이 미,

비한 이유로 국산 제품 적용을 미루고 고 정밀도 및 고성능을 갖는 제품에 대해서,

는 선진업체 제품을 수입하고 있는 실정이다.

그러나 제품의 생산 판매에만 집중하고 있는 업계 현실로 볼 때 신뢰성 분석 및, ,

시험을 위한 고급인력 및 장비확보를 위해서는 많은 간접비용이 투자되어야 하므로

중소기업이 독자적으로 추진하기가 어려운 실정이다.

이에 따라 금번 신뢰성향상지원사업을 통한 밸브의 신뢰성 향상 연구개발을 통해

유압부품 제조업계의 과제인 제품의 신뢰성 입증을 위한 시험평가 및 분석기술을

개발하여 제품의 성능향상 및 신뢰성을 확보하였으며 더 나아가 동종밸브 제품에,

대해서도 설계 및 수명기술에 관한 신뢰성 향상 기술을 적용 가능하도록 체계적으

로 정립하였으며 신제품 개발시에도 이러한 기술을 적용할 수 있는 기반을 구축하,

여 유압밸브의 수입 대체 및 수출 기반확보에 큰 효과를 거둘 것으로 기대된다.

- 7 -

제 장 신뢰성향상 지원사업의 목표제 장 신뢰성향상 지원사업의 목표제 장 신뢰성향상 지원사업의 목표제 장 신뢰성향상 지원사업의 목표2222

최종목표최종목표최종목표최종목표1.1.1.1.

굴삭기 의 신뢰성 향상 기술 개발을 위하여 를Main Control V/V Port Relief Valve

신뢰수준 에서 만80% 100 ( 사이클의 신뢰성을 확보한다) .

표 최종평가항목 및 기준2.1

평가항목

기술적성능지표( )단위

세계 최고수준

보유기업 국가( / )

지원전

성능수준

최종목표

성능수준

시험기준

평가기관( )

설정압력1. kgf/㎠365

일본(TSB/ )365±5 365±3

신뢰성RS

평가기준

한국기계연구원( )

내부누유2. cc/min2

일본(TSB/ )2~3 1

신뢰성RS

평가기준

한국기계연구원( )

맥동폭3. kgf/㎠20

일본(TSB/ )25

설정압의

±5%

신뢰성RS

평가기준

한국기계연구원( )

전누유4. cc/min3

일본(TSB/ )4 2

신뢰성RS

평가기준

한국기계연구원( )

소음5. dba85

일본(TSB/ )90 85

신뢰성RS

평가기준

한국기계연구원( )

수명6. hr

보증수명

만100

일본(TSB/ )

-

보증수명

만100

신뢰수준(

80%)

신뢰성RS

평가기준

한국기계연구원( )

- 8 -

신뢰성 향상 추진내용신뢰성 향상 추진내용신뢰성 향상 추진내용신뢰성 향상 추진내용2.2.2.2.

가 제품 성능 향상.

현 원인분석 및 제품 개선을 통한 성능향상- Trouble

나 고장원인 분석방법.

실시- FMECA (Failure Mode Effects & Criticality Analysis)

릴리프밸브 적용부품의 고장형태예측 및 고장영향분석을 통한 개선점 도출‧

실시- FTA(Fault T.ee Analysis)

제품의 고장 원인 영향 분석‧

린 실시- 2 Stage QFD( uality Function Deployment)

릴리프밸브의 역할정의를 통한 고장형태분석 및 최적 실험방안 도출‧

다 고장원인 해결방안.

릴리프밸브의 신뢰성 향상목표 설정-

릴리프밸브의 신뢰성향상 설계 및 제조기술 지원-

설계 별 민감도 해석 및 설계검증Parameter‧

신뢰성 입증을 위한 시험 및 평가기술 지원-

신뢰성평가기준 세계 등 품질에 둥가 수준적용Up C.ade( 1 )‧

신뢰성시험 결과 분석 및 설계 피드백Data‧

환경시험 개발 저장 수송 및 사용 환경 분석Code ( , )‧

본 사업에서는 로트에 대한 무작위 발췌시료 개를 만 사이클까지 수명시험한10 150

후 개 모두 고장이 없고 또한 시험평가 기준의 합격기준을 만족하면 신뢰수준, 10 , ,

에서 작동시간 만 사이클80% 100 ( 을 만족하도록 신뢰성 향상을 추진하였다) .

- 9 -

그림 신뢰성향상사업 추진처계2.1

- 10 -

제 장 대상 제품의 개요제 장 대상 제품의 개요제 장 대상 제품의 개요제 장 대상 제품의 개요3333

제 절 건설기계용 의 주요구성 및 작동 메카니즘제 절 건설기계용 의 주요구성 및 작동 메카니즘제 절 건설기계용 의 주요구성 및 작동 메카니즘제 절 건설기계용 의 주요구성 및 작동 메카니즘1 Port Relief Valve1 Port Relief Valve1 Port Relief Valve1 Port Relief Valve

작동원리작동원리작동원리작동원리1.1.1.1.

유압시스템의 압력이 어떤 이유로 과대하게 되면 회로의 일부가 파손될 수 있다.

그래서 밸브로 설정한 압력까지는 회로압력을 허용하지만 그것 이상이 되면 작동유

의 일부 또는 전부를 누출시켜 그 후의 압력을 일정하게 운지하는 압력제어밸브가

필요하게 되며 이것을 릴리프밸브라고 한다 릴리프밸브는 직접 작동되는 직동형.

릴리프밸브와 파이로트 압력으로 제어되는 파이로트 조작 릴리프밸브가 있다.

구 분 파일로트작동형 직동형

구 조

메인스풀과 파이로트스풀이 있

으며 메인스풀을 유압으로 밸런,

스시켜 압력을 유지

압력조정은 파일로트부로 함( )

메인스풀밖에 없어 메인스풀을

스피링으로 눌러 그 스프링의,

힘으로 압력을 조정함

조 작

파일로트 부분의 작은 스프링

을 조작하기 위하여 걸리는 핸

들 힘이 작아 쉽게 조정할 수

있음

메인스풀의 강력한 스프링을 조

작하기 위하여 핸들에 걸리는 힘

이 커서 압격조절에는 큰 힘이

필요

압력조절범위하나의 스프링으로 광범위하게

조정할 수 있음

스프링을 누르는 힘이 크리 때문

에 작은 범위만 조정할 수 있음

원방조작

리모트 콘트롤밸브로서 원격압

력조정이 가능하며 방향전환밸,

브로서 언로드도 가능

원격압격조절이 불가능

응답성메인스풀의 작동이 다소 지체

되어 서어지압이 발생

메인스풍의 움직임이 빨라서 서

어지압이 적음

압력오버라이드

유량 압력곡선( ~ )

압력변화가 적고 효율이 좋다

곡선변화( )

압력변화가 커서 효율이 나쁘다

직선변화( )

- 11 -

그림 은 굴삭기에 많이 적용되고 있는 직동형 릴리프밸브를 보여주고 있다 시3.1 .

스템의 압력이 설정압력 이하일 때는 메인포펫에 눌리어 유량이 출구로 흘러가는

것을 막고 있다.

그림 3.1 PORT RELIEF VALVE

의 주요구성의 주요구성의 주요구성의 주요구성2. Port Relief Valve2. Port Relief Valve2. Port Relief Valve2. Port Relief Valve

릴리프밸브픈 유압 액추에이터의 과부하에 의하여 할생되는 유압펌프의 최대압력을

제한함으로서 유압시스템의 안전을 도모한다 과부하에 빠르게 대응하면서 시스템.

을 보다 안전하게 하기 위해서는 응답속도가 우수하고 오버슈트가 적어야 하며 또

한 유량에 대한 압력변화율이 적고 맥동이 적어야 한다 이러한 내용들은 밸브의.

성능으로 간주되므로 설계시에 고려되어야 할 사항이여 시험을 통하여 검증되어야

한다.

주요 구성부품은 압력 유량의 동특성을 결정하는 과 보- Main Poppet Pilot Poppet,

조압력을 형성하는 과 그리고 압력을 조절하는 압축스프링과Piston Seat Screw &

로 구성 된다Nut .

건설 중장비에 사용되는 릴리프밸브는 주행모터 선회모터 유압실린더 등 각종 유, ,

압 액추에이터의 과부하를 방지하기 위하여 여러 개의 사용된다 이러한 여러 개의.

릴리프밸브들은 설치공간을 최소화하기 위하여 유로의 방향을 제어하여 액추에이터

들의 작업을제어하는 에 탑재된다MCV .

- 12 -

의 작동구조의 작동구조의 작동구조의 작동구조3. Port Relief Valve3. Port Relief Valve3. Port Relief Valve3. Port Relief Valve

그림 작동구조3.2 PORT RELIEF VALVE

그림 와같이 굴삭기에서 시동과 동시에 가 작동되면 를 통하여3.2 Main Pump MCV

각 액추에이터에 유압동력이 공급된다 각 액추에이터는 작업조건에 따라 최대압력.

이 설정된다 릴리프밸브는 각 액추에이터의 최대 작업조건을 유지하여 안정성을.

보장하는 역할을 한다 만약 액추에이터의 과부하에 의하여 시스템의 압력이 설정. ,

압력 이상이 되면 릴리프밸브를 통하여 유량이 흐르게 된다.

- 13 -

제 절 대상재품의 신뢰성 현황제 절 대상재품의 신뢰성 현황제 절 대상재품의 신뢰성 현황제 절 대상재품의 신뢰성 현황2222

포트 릴리프밸브는 건설중장비의 유압시스템에 필수적인 품목으로 각 장이의 작업

환경이 옅악한 거친 산악지역 고 하중 고열 미세먼지 진동 조건에서 작동되므로( , , , , )

작업조건의 부하 변동에 대응하고 시스템의 해석 및 내구성 예측을 통해 가장 적합

한 설계가 이루어져야 한다.

기술적인 노하우의 부족으로 간단한 작동시험에 거치며 시스템에 완벽한 적응성에

대한 자신감이 부족하고 신뢰성 시행 또한 수행하지 못하고 있는 실정이다 신뢰성.

에 대한 개념이 결여되어 있을 뿐만 아니라 사양의 불일치 및 분석을 통한 원인분

석도 미흡한 상태로서 밸브에 대한 신뢰성이 의문시 되는 상황이다 외국 선진사의.

경우는 장기간의 축적된 경험을 바탕으로 초도 제품 설계에서부터 신뢰성 수명 측

정 기술을 적용하여 최적의 설계를 실시하고 신뢰성 재고를 위하여 각종 성능 수,

명 환경 경제성 시험을 실행하여 신뢰성 향상을 기하고 완제품의 고장 불일치, , ,

를 수집 분석하여 지속적인 개선 활동을 하고 있다 이에 본 사업을 통하여 현Data .

제품의 성능 및 내구 수명시험을 통하여 잠재된 문제점을 찾아내고 불일치, Spec

요인을 찾아 분석 확인을 통하여 설계의 보완 제조 공정을 개선하여 외국 선진사와

동등한 신뢰성을 확보하여 건설 중장비 수출에 일조 하고자 한다 그림 은 건썰. 3.3

중장비 제조업체에서 의 내용을 분석한 를 보여Port Relief Valve Claim Data Sheet

주고 있다.

그림 의3-3 PORT RELIEF VALVE CLAIM Sheet

- 14 -

제 장 설계 및 제작제 장 설계 및 제작제 장 설계 및 제작제 장 설계 및 제작4 Port Relief Valve4 Port Relief Valve4 Port Relief Valve4 Port Relief Valve

제 절 시제품 설계제 절 시제품 설계제 절 시제품 설계제 절 시제품 설계1111

용도용도용도용도1.1.1.1.

굴삭기의 메인펌프에서 공급되는 유압유의 압력을 일정하게 유지하거나 최고의 압

력을 제어하여 유압 액추에이터의 과부하에 의하여 야기되는 유압시스템의 손상을

방지 한다.

그림 굴삭기용 얘 탑재된4.1 MCV PORT RELIEF VALVES

설계사양2.

최대압력o : 420bar

정격유량o : 240 /minℓ

설정압력o : 365bar

압력 설정압력o Cracking : x 0.9

압력 설정압력o Reset : x 0.85

내부누유 이하o : Icc/min (at 140ba.)

전누유 이하o : 3cc/min (at reset pressure)

맥동 이하o : ±20bar

- 15 -

압축 스프링 설계압축 스프링 설계압축 스프링 설계압축 스프링 설계3.3.3.3.

압축스프링의 설계는 다음의 절차에 의하여 얻을 수 있다.

크래킹 압력과 흐름이 통과하는 입구면적을 알 때 는 다음과 같다1) Static Force .

반각이 인 원추모양 포펫의 행정은2) θ

설정된 유량에서 포펫밸브가 완전히 열렸을 때 는 다음과 같다3) Dynamic force .

스프링 정수은 다음과 같다4) .

평균직경과 선경을 구한다5) .

코일의 유효 감김수 는6) (N)

유효감김수는 이다N+2 .

- 16 -

압축스프링의 길이는7)

스프링의 자유장 길이는8)

만약9)

이면 스프링은 좌굴을 받으므로 다시 설계하여야 한다<4 .

스프링의 자유진동수는10)

공명이 일어나거나 손상이 발생되지 않도록 설계되어야 한다.

운량이 릴리프밸브를 통과할 발생되는 작동유의 온도변화운량이 릴리프밸브를 통과할 발생되는 작동유의 온도변화운량이 릴리프밸브를 통과할 발생되는 작동유의 온도변화운량이 릴리프밸브를 통과할 발생되는 작동유의 온도변화4. uR4. uR4. uR4. uR

중량유량o : [min]

열발생량o :

∆×[]

작동유의 온도변화o : ∆

[ ]℃

여기서 [ min 릴리프밸브의 유량] :

∆ 릴리프밸브의 압력차[bar] :

[ 작동유 비열] :℃

작동유 비중:

- 17 -

제 절 시제품 제작제 절 시제품 제작제 절 시제품 제작제 절 시제품 제작2222

시재품 보완제작시재품 보완제작시재품 보완제작시재품 보완제작1.1.1.1.

릴리프밸브는 유압시스템의 압력 조정 및 안전을 수행하는 부품으로서 시스템이 요

구하는 성능에 부합 되어야 한다 압력과 유량 내구정 진동 소음 등 각. , , System

부품의 설계 기술 및 해석능력이 요구되며 정밀한 부품 가공 및 보증 능력이 준비

되어 있어야 한다.

부의 진원도와 내마모성- Seating

작동중의 압력 요동성 해결-

부의 부드러운 운동성 및 작동성- Sliding

소음 삐음 등을 고려한 설계-

허용 공차의 적정성-

이러한 요인은 장비에 장착되어 부하가 걸릴 경우에 무 부하 때와 따른 문제점을

유발 할 수 있으므로 주의 깊게 검토 되어야 한다.

본 신뢰성 향상 사업에서는 의 분석으로 개선설계를Relief v/v field Claim Data

수행하였으며 초기에 적정 성능 검증을 수행하여 성능을 확인하고 품질과 고장 평,

가를 위해 설정압력시험 압력시험 압력시험 유량특성 내부누유, Cracking , Reseat , , ,

반복성능 역류 압력특성 및 환경 적응 시험 가진시험 저온고온시험 습도시험 을, , ( , , )

실행하여 개선 필요요인을 검출하여 보완하였다.

또한 각 부품의 설계 공차 수정 및 조립 틈새별 결과분석을 통하여 고압조건 내에

서의 채터링 이상소음 등 결함 요소를 제거하였으며 와 활동부의 표면조도, , Sleeve Poppet

를 획기적 개선을 통하여 원활한 작동성을 확보하였다.

- 18 -

그림 의 주요핵심 부품4.2 PORT RELIEF VALVE

고장분석 후 주요 개선2. Point

그림 조립 상태4.3 PORT RELIEF VALVE

- 19 -

가 틈새조정.

조 립 체 개선 전 공차 개선 후 공차 개선효과

Sleeve+Poppet 0.03~0.09 0.04~0.06 내부누유 감소

내경 원통도Sleeve 0.014 0.005 내부누유 감소

내경 부 각도Sleeve Seat 형상R 72° 응답성 향상

내경Poppe +Piston 0.03~0.06 0.02~0.04 내부누유 감소

내경Sleeve +Seat Sliding 압입(0.01) 응답성 향상

나 내경 부 형상변경. Sleeve Seat

다 내경 부 공정 및 조도개선. Poppet

- 20 -

라 내부 설비 제작 및 품질 수준 확인. Leak Test

개선 전 개선 후 개선 효과

실시안함 전수 확인 불량률 200 PPM ↓

그림 내부 설비4.4 LEAK TEST

- 21 -

제 장 고장분석 및 신뢰성 해결 방법제 장 고장분석 및 신뢰성 해결 방법제 장 고장분석 및 신뢰성 해결 방법제 장 고장분석 및 신뢰성 해결 방법5555

제 절 고장분석 자료해석 및 시험항목 결정1

1. FMMA (Failure Mode & Mechanism Analysis)

No

주요구성품

(Primary

Component)

기 능

(Function)

고 장 형 태

(Failure modes)

고장 메카니즘

(Failure Mechanism)

1릴리프 밸브

조립체

유체압력을 동력으로 사용

하는 제어시스템에서 유압

관로의 압력을 제한하는 압

력제어밸브 또는 안전밸브

역할을 한다.

압력제어불능 1-1 마모 열화,

이상소음 1-2 재료변형 노화,

파손 변형고장/ 1-3 피로크랙

2 몸체

압력유체를 감싸고 있는 내

압부재역할과 유압을 연결

하는 포트역할

크랙 파손/ 2-1 피로크랙

영구변형,

조립부 풀림2-2 재료변형

부식 및 들뜸 2-3 부식

3 포 펫

시스템의 고압측과 저압측

통로를 연결하는 관로를 개

폐하는 역할 고압측의 압.

역제어를 위해 잉여유체를

저압축으로 유출시킴으로서

압력을 제어한다.

압력제어불능 포/

펫마모 손상포펫/

소착

3-1 마모 부식,

압력설정불능 파/

일롯압력불량

내부누설

3-2 입자오염

이상소음 포펫채/

터링3-3 재료변형 노화,

4 슬리브

포펫을 내부에 수용 안내,

하여 유압 통로를 형성하는

역할

누설 슬리브/

마모 시트손상4-1 마모

누설 슬리브/

씰손상4-2 열화

압력설정불능 스/

릴브표면 시트이,

물 부착

4-3 마모 부식,

5 스프링

압력에 의한 힘에 대항하여

포펫 또는 플런저의 위치를

복귀시키는 역할을 한다.

압력제어불능 스/

프링 손상5-1 열화 부식,

6 표시고장정비 및 서비스 시 제

품정보전달.

지워짐 변색 쉽게, ,

떨어짐6-1 노화

- 22 -

2. Criticality Matrix Analysis

고 장

심각도

(Severity)

고장발생빈도

(Failure Frequency)

중요도 :※ Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ

- 23 -

3. FMECA (Failure Mode Effects & Criticality Analysis)3. FMECA (Failure Mode Effects & Criticality Analysis)3. FMECA (Failure Mode Effects & Criticality Analysis)3. FMECA (Failure Mode Effects & Criticality Analysis)

No

주요

구성품

(Primary

Componets)

고장형태

(Failure

modes)

고장 메카니즘

(Failure

Mechanism)

고장원인

(Failure

Causes)

고장영향

(Effects)

치명도평가

고장

발생

빈도

심

각

도

치

명

도

1릴리프밸브

조립체

압력제어불능 마모 열화,포펫고착 누설/

시트마모 씰열화,

압력제어불능,

응답특성저하,

시스텝불안전

상 중 7

이상소음 재료변형 노화,

포펫채터링

작동유기포

온노상승,

시스템

신뢰성저하중 중 5

파손 변형고장// 피로 크랙,재료 구조,

강도부족

압력제어불능

응답특성저하하 중 3

2 몸 체

크랙 파손/ 피로 크랙,재료 구조,

강도부족외부누설 하 중 3

영구변형 조립,

부풀림재료변형 내압력부족 외부누설 중 중 5

부식 및 들뜸 부식내식성결여

표면처리부적절

내구수명저하

시스템오염하 하 1

3 포 펫

압력제어불능

포펫마모 손사/

포펫소화

마모 부식,

이물유입 포펫,

마모 부식에의한,

소착

포펫누설압력설

정

불능 포펫소착, ,

응답특성저하

상 상 9

압력설정불능

내부누설입자오염

오피리스오염

포펫스트손상고압설정불량 상 중 7

이상소음 포펫/

채터링

재료변형

노화

포펫채터링작동

유기포온도상승

시스템

신회성저하상 중 7

4 슬리브

누설 슬리브마/

모 시트손상마모

이물유입,

스리브표면처리

부적절 마모- ,＞

눌림 찍힘등, .

내부누설 상 중 7

누설 슬리브씰/

손상열화

적절치못한조립

작동유에의한

열화

내부누설 하 중 3

압력설정불능

슬리브표면 시,

트 이물부착

마모 부식,

이물유입

슬리브소재긁힘,

부식에의한

소착등

압력설정불량

응답특성저하중 중 5

5 스프링압력제어불능

스프링손상열화 부식,

스프링재질의

열화 부식또는,

부적절한 설계

포펫 플런저,

동작불량 압-＞

력제어불량

중 상 7

6 표 시

지워짐,

변색 쉽게떨어,

짐

노화

부적절한

재료선정및부착

방법

고장정비및

서비스장애하 하 1

- 24 -

4. FTA (Fault Tree Analysis)4. FTA (Fault Tree Analysis)4. FTA (Fault Tree Analysis)4. FTA (Fault Tree Analysis)

- 25 -

5. Quality FuncHon Deployment Level I5. Quality FuncHon Deployment Level I5. Quality FuncHon Deployment Level I5. Quality FuncHon Deployment Level I

(Requirements versus Failure Mode/Mechanisrn Matrix)(Requirements versus Failure Mode/Mechanisrn Matrix)(Requirements versus Failure Mode/Mechanisrn Matrix)(Requirements versus Failure Mode/Mechanisrn Matrix)

No

주요구성품 밸브조립체 몸체 포펫 슬리브

스

프

링

표

시

고장형태

(Failure

Mode)

요구사항

(Requirement)

이

상

소

음

외

부

누

설

재

료

변

형

조

립

부

풀

림

부

식

/

들

뜸

균

열

/

파

손

포

펫

소

착

압

력

맥

동

/

채

터

링

마

모

/

손

상

내

부

누

설

압

력

설

정

불

능

이

물

유

입

오

염

알

벽

제

어

불

능

들

뜸

/

변

색

1 안정적인 압력제어 △ ◎ ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎

2 구조와 강도 유지 ○ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ○ ○ ◎ ○

3 응답성능 △ ◎ ○ △ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎

4 균열 변형방지, ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ○

5 기계적 장착 ◎ ◎ ◎ ◎ △

6 내식성 ○ △ ○ ◎ ○ ◎

7 압력제어 신속성 ◎ ○ △ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎

8 소음방지 ◎ △ ◎ ○ ◎ △ △ ○ ○

9 설정압력유지 ◎ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎

10 내마모성 △ ○ ○ ○ ◎ ○ ◎ ○ △ ◎ ○ △

11 유로형성 ◎ ○ ○ △ ○ ◎

12 압력설정원활 △ ○ △ ◎ ○ ◎ ○ ◎ ○ ◎

13 반복작동원활 △ ○ ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ◎

14 외부표시유지 △ ○ ○ ◎

Importance Ranking 15 39 37 42 19 44 45 39 47 39 34 44 46 18

가장중요 ◎ 중요 보통(5) , (3) , (1)○ △

- 26 -

6. Qualitly Funrtion Deployment Level ll6. Qualitly Funrtion Deployment Level ll6. Qualitly Funrtion Deployment Level ll6. Qualitly Funrtion Deployment Level ll

(Failure Mechanism versus Standard Tests Matrix)(Failure Mechanism versus Standard Tests Matrix)(Failure Mechanism versus Standard Tests Matrix)(Failure Mechanism versus Standard Tests Matrix)

주요구성품

(Primary

Componets)

고장형태

(Failure

modes)

점수

시험항목(Standard Test)

설

정

압

력

시

험

C

r

a

c

k

i

n

g

압

력

시

험

R

e

s

e

a

t

압

력

시

험

유

량

특

성

시

험

내

부

누

설

시

험

반

복

성

시

험

내

압

력

시

험

압

류

시

험

압

력

특

성

시

험

가

진

시

험

저

온

및

고

온

시

험

습

도

시

험

수

명

시

험

밸브

조립체

이상소음 15 ○ ○ △ ○ △ △ ○

외부누설 39 ○ ◎ ○ ○ ○

재료변형 37 △ ◎ ○ ○

몸 체

조립부풀림 42 ◎ ◎ ◎ ○

부식 들뜸/ 19 ◎ △

균열 파손/ 44 △ ◎ △ ◎ ○

포 펫

포펫소착 45 ◎ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

압력맥동/

채터링39 ○ ◎ ○ △ ○ ◎ △

마모 손상/ 47 ○ ○ ○ ○ ◎ ○ ○ △ △ ○

슬리브

내부누설 39 ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ○

압력설정

불능34 ◎ ○ ○ ○ ○ ○ ◎ ○

이물유입

오염44 ◎ △ △ ○ ◎ ○ ○ ○ △ △

스프링압력제어

불능46 ◎ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ ○ ◎

표 시 들뜸 변색/ 18 △ ◎ ◎ ◎

중 요 도 1264 995 897 702 1337 809 1005 546 680 603 576 414 1448

우 선 순 위 3 5 6 8 2 7 4 12 9 10 11 13 1

가장중요 ◎ 중요 보통(5) , (3) , (1)○ △

- 27 -

국내외 시험규격 조사국내외 시험규격 조사국내외 시험규격 조사국내외 시험규격 조사7.7.7.7.

의 시험항목 및 방법의 정립을 위해 고장분석을 통하여 종합성능Port Relief Valve

시험 내환경성시험 수명시험에 대한 평가항목을 선정하였고 규격과 국제적으, , , KS

로도 권위가 있는 등 국제 규격과 선진 외국 규격을 참ISO, JIS, MIL, NFPA, SAE

고하여 평가기준을 검토하였다.

가 참고규격 조사 및 정리.

유압 및 공기압 용어KS B 0120

비례 전자식 릴리프 밸브 시험 방법KS B 6507

ISO 1219 Fluid power systems and components - Graphic symbols and

circuit diagrams

ISO 4411 Hydraulic fluid power-valves

ISO 5781 Hydraulic fluid power- pressure reducing valves, sequence

valves,unloading valves, throttle valves and check valves- mounting surfaces

ISO 6403 Hydraulic fluid power - Valves controlling flow and pressure- Test

methods

JIS B 0125 Graphic symbols for fluid power systems

JIS B 8651 Test Methods for electro-hydraulic Proportional pressure relief

valve

MIL-C-24714 Connector tubes, hydraulic component, general specification

MIL-V-23255B Valve, pressure relief

MIL-STD-69OC Failure rate sampling plans and procedures

MIL-STD-8IOF Environmental engineering considerations and laboratory tests

NFPA/T3.5.28 Hydraulic fluid power-valves-pressure differential

NFPA/T3.5.24 Hydraulic fluid power-pressure relief valves

SAE J1117 Measuring the pressure differential-flow characteristtcs of a

hydraulic fluid power valve

SAE J1235 Measuring and reporting the internal leakage of a hydraulic fluid

power valve

SAE J747 Hydraulic control valve test procedure

- 28 -

나 건설기계용 세계 품질인증 규격 비교. Port Relief Valve

시 험 항 목

세계 유명 규격신뢰성

평가기준

KS JIS SAE NFPA ISO MIL

종합

성능

시험

시운전시험 ○ ○ × × ○ × ○

설정압력시험 △ △ × × × △ ○

압력시험Cracking × × × △ × △ ○

압력시험Reseat × × × △ × △ ○

유량특성시험 ○ ○ × ○ ○ ○ ○

내부 누설시험 ○ ○ ○ ○ ○ × ○

반복성시험 ○ ○ × × × × ○

내압력시험 ○ ○ × × × ○ ○

역류시험 △ △ × × △ × ○

압력특성시험 ○ ○ × × × ○ ○

내환경성

시험

가진 시험 ○ ○ × × × ○ ○

저온 및 고온시험 × × × × × ○ ○

습도 시험 × × × × × ○ ○

수명 시험 △ △ × × × ○ ○

기호표시 직접관련규격 간접관련규격 관련규격없음: , : , ×:○ △

- 29 -

제 절 무고장데이터 에 의한 신뢰도 추정제 절 무고장데이터 에 의한 신뢰도 추정제 절 무고장데이터 에 의한 신뢰도 추정제 절 무고장데이터 에 의한 신뢰도 추정2 (No Failures)2 (No Failures)2 (No Failures)2 (No Failures)

실제로 수명시험을 시행할 때 흔히 겪는 문제의 하나는 관측되는 고장 데이터 수가

매우 적거나 무고장인 경우가 많다는 점이다 이 해설서에서는 기계류 부품의 수명.

분포로 널리 사용되는 와이블 분포의 무고장 데이터 분석에 대해 설명한다 데이터.

수가 적을 경우 형태 및 척도모수 모두에 대한 추정의 신뢰도는 더욱 떨어진다 따.

라서 여기서는 형태모수 의 값은 알려져 있다고 가정한다 실제로 경험적이나 이.

론적으로 재료의 특성 연구 등( ) 값이 알려져 있거나 어느 정도의 범위 내에 있

다고 볼 수 있는 경우가 많다 그렇지 않다면 먼저 가능한. 값을 추측하여 사용하

고 그 값을 변화시켜 가면서 결과를 비교 분석해 볼 수도 있다.

참 고 Nelson W. (1985). Weibull Analysis of Reliability Data with Few or No

Failures, Journal of Quality Technology, Vol. 17, No. 3, pp140-146.

무고장 데이터 발생 상황무고장 데이터 발생 상황무고장 데이터 발생 상황무고장 데이터 발생 상황1.1.1.1.

기계류 부품 수명시험에 소요되는 비용 시험장비 에너지 사용료 등 은 다른 전자( , ) ,

전기 등 부품류에 비해 월등히 높은 경우가 많다 따라서 총 시험비용과 시간의 제.

약으로 불가피하게 소수의 시료로 한정된 시간동안에 시험을 종료해야 하는 상황이

발생한다 그 결과 관측되는 고장 수도 극히 적어 대부분의 경우 무고장 고장수. ( =0)

상태에서 시험이 종료된다 시료수도 적고 고장수도 인 이러한 극단적 상황에서. 0

시험대상부품의 요구신뢰도에 대한 추정값을 구하여 신뢰성 평가지표로 사용하는

방안을 제시한다.

척도모수 의 추정척도모수 의 추정척도모수 의 추정척도모수 의 추정2.2.2.2. θθθθ

개 부품으로n 시간까지 수명시험을 실시하여 시간 이내에서 개의 고장시간r

,‥‥ 이 관측되고 개는 고장이 발생하지 않았다면(n-r) 100(1-a) %

신뢰수준에서 의 신뢰하한은 아래와 같다θ

- 30 -

따라서 시간까지 수명시험 중에 고장수가 인 무고장시험의 경우에는0

신뢰수준에서 의 신뢰하한은 아래와 같다100(1-a) % .θ

척도모수 의 신뢰하한척도모수 의 신뢰하한척도모수 의 신뢰하한척도모수 의 신뢰하한a) 50%a) 50%a) 50%a) 50%θθθθ

척도모수 의 신뢰하한척도모수 의 신뢰하한척도모수 의 신뢰하한척도모수 의 신뢰하한b) 90 %b) 90 %b) 90 %b) 90 %θθθθ

백분위수백분위수백분위수백분위수3.3.3.3. ((((,,,, ,,,, 수명 등 의 추정수명 등 의 추정수명 등 의 추정수명 등 의 추정))))

신뢰수준에서 백분위수100(1-s) % 100p 는 신뢰도 함수 ( )=

를 이용하

면

로 표현되므로 다음과 같이 추정한다.

평균수명 의 추정평균수명 의 추정평균수명 의 추정평균수명 의 추정4. MTTF4. MTTF4. MTTF4. MTTF

의 신뢰하한은 아래와 같이 추정한다MTTF 100(1-a) % .

신뢰도와 불신도신뢰도와 불신도신뢰도와 불신도신뢰도와 불신도5.5.5.5.

시간 에서의 신뢰도 . 및 불신도 는 아래와 같이 추정한다.

- 31 -

제 절 의 신뢰성 판정기준 개발제 절 의 신뢰성 판정기준 개발제 절 의 신뢰성 판정기준 개발제 절 의 신뢰성 판정기준 개발3 Port Relief Valve3 Port Relief Valve3 Port Relief Valve3 Port Relief Valve

국내 산업체를 대상으로 조사한 결과 건설기계용 의 수명은 실제Port Relief Valve

사용시간을 감안하여 신뢰수준 로80% 수명이 1.O×106평균 년 등가수cycle( 5

명 을 보장하는 것으로 하였다 또한 문헌조사에 의하면 릴리프 밸브의 수명은 형) . ,

태모수( 가 인 와이블 분포를 따른다 참고문헌) 1.1 . : Bloch, H. P. and F. K.〔

Ceiher.1997, Machinery Failure Analysis and Troubleshooting〕

신뢰성 평가기준에서 규정된 건설기계용 의, Port Relief Valve 1.O×106cycle(

수명 을 보장한다는 의미는 다음과 같다) .

무고장시험시간무고장시험시간무고장시험시간무고장시험시간1.1.1.1.

가 수명분포 형태모수. . ( 인 분포) = 1.1 Weibull

나 보증수명. : 수명 = 1.O×106cycle

다 신뢰수준. : CL = 80 %

라 시 료 수. : n = 10

무고장시험시간:

보증수명:

불신뢰도: (일 경우, p=0.1)

형태모수:

평가 기준평가 기준평가 기준평가 기준2.2.2.2.

개의 시료를 채취한 후 시험하여 개의 시료모두 무고장 시험시간인10 , 10 1.5x106

동안 고장 없이 작동하면 신뢰수준 에서 작동회수cycle , 80 % 1.O×106 cycle(

수명 을 보장하는 것으로 판정한다) .

- 32 -

제 장 신뢰성 시험평가 수행 및 결과 분석제 장 신뢰성 시험평가 수행 및 결과 분석제 장 신뢰성 시험평가 수행 및 결과 분석제 장 신뢰성 시험평가 수행 및 결과 분석6666

제 절 시험방법 및 평가기준 개발제 절 시험방법 및 평가기준 개발제 절 시험방법 및 평가기준 개발제 절 시험방법 및 평가기준 개발1111

평가기준평가기준평가기준평가기준1.1.1.1.

가 종합성능 평가기준.

No 시험 항목 시험조건 평가기준

1시운전

시험

밸브내부 고이 제거·

무부하에서 정격압력까지·

공급압력을 상승시킨 후 하강

정상작동 유무를 확인한다· .

2정격압력

시험

공급유량을 밸브의·

정격유량까지 서서히 상승

압력은 정격압력에 오차범위· ±2%

이내이어햐 한다.

3Cracking

압력시험

누유량이 정격유량의 가· 2%

될 때까지 공급압력을 서서히

증가

공급압력은 정격압력의 이상이· 90%

어야 한다.

4Reseat

압력시험

공급압력을 정격압력으로 한·

후 누유량이 정격유량의,

가 될 때까지 서서히 감소2%

공급압력은 정격압력의 이상이· 85%

어야 한다.

5유량특성

시험

공급유량을 최소유량과·

최대유량 사이에서

증가시켰다 감소

같은 유량에서 측정된 압력차가 정·

격압력의 이내이어야 한다2% .

최대유량의 일때 압력과 최대· 40 %

유량의 일때 압력차이가 정격10 %

압력의 이내이어야 한다3% .

6내부 누설

시험

공급압력이 각각· Cracking

압력의 압력50% Reseat

분간 내부 누설양이 압력·1 Cracking

의 에서 이내50% 1cc/min ,Reseat

압력에서 이내이어야 한다3cc/min .

7반복성

시험

공급유량은 밸브의 정격유량·

공급유량의 흐름과 차단을·

반복

밸브제어압력의 편차가 정격압력의·

이내어아야 한다2% .

8내압력

시험

밸브 출구를 막음·

공급압력은 최대압력의· 133%

분간 외부누설 영구변형 및 파손이·3 ,

없어야 한다.

9 역류시험

유류의 흐름을 반대로 하여·

밸브의 출구 쪽으로공급

공급유량을 서서히 증가·

유량 통과시 밸브출구 쪽 압력은·

이내0.15MPa

정격유량의 일때 압력손실은· 200%

이내0.2MPa

10압력특성

시험

공급유량은 밸브의 정격유량·

밸브에 스텝입력으로 유압을·

순간적으로 공급

과도압력은 정격압력의 이내· 120% ,

안정화 시간은 초 이내이어야 한1

다.

- 33 -

나 내환경성 평가기준.

종합성능 시험에 합격 제품에 한하여 사용 환경에 따라서 내환경성 평가시험을 실

시하여 평가기준을 만족하여야 한다.

No 시험 항목 시 험 조 건 평 가 기 준

1 가진 시험

가진수· :10~100Hz

주기· : 10min

가진가속도· : 4.9~44.1m/s2

진폭· : 0.4mm

시험시간· : 4 h

시험 후 시운전 시험 회· 10

실시하여 정상작동 및

조립부 풀림 외부누설이,

없어야 한다.

2 저온 시험

시간 저온저장·(-40±3) 4℃

시간 유지 후 작동시험·(-33±3) 4℃

시간 유지·(25±3) 2℃

시운전 시험을 실시하여·

정상 작동해야 한다.

3 고온 시험

시간 고온저장·(80±3) 4℃

시간 유지 후 성능시험·(50±3) 4℃

시간 유지·(25±3) 2℃

정격압력 시험과 유량특성·

시험을 실시하여 평가기준에

만족해야 한다.

4 습도 시험

온도 습도· (50±3) , (95±4)%℃

조건에서 시간6

온도 습도· (30±3) , (85±4)%℃

조건에서 시간을 주기로 하여16 1

주기 실시10

외관손상 변색 부식 변형 이· ( , , )

없어야한다.

시운전 시험을 실시하여·

정상 작동해야 한다.

다 수명 평가기준.

종합성능 평가시험에 합격한 제품에 한하여 개 샘플수에 대하여 유압릴리프밸브10

의 수명 평가시험을 실시하여 신뢰수준 에서 작동회수80 % 1.O×106cycle(수

명 를 보장하여 야 한다) .

시험 항목 시 험 조 건 평 가 기 준

수명 시험시료 수 개에 대하여10

수명시험을 실시한다.

개의 시료를 시험하여 개 모두10 10 1.5×106

까지 고장없이 작동하고 종합성능시험의cycle

평가기준을 만족하여야 한다.

- 34 -

시험사양2.

가 시험조건.

작동유의 종류는 상당으로 한다(1) ISO VG 46 .

작동유의 온도는 로 한다(2) (50±5) .℃

부착 자세는 특별히 사용상 지정하는 경우는 인수 인도 당사자간의 협의에 따(3) ·

라 정해진 조건에 따른다.

시험 압력 및 시험유량의 허용차(4)

가 시험 압력은 로 한다( ) ±0.2 % F.S .

나 시험 유량은 로 한다( ) ±0.5 % F.S .

나 시험장치 구성.

유압원 비례릴리프밸브 바이패스밸브 방향제어밸브 압력계1 : 2 : 3 : 4 : 5a, b :

테스트밸브 스톱밸브 메스실린더 유량계6 : 8a, 8b : 9 : 10 :

그림 시험장치 유압회로도6.1

다 측정 허용차.

압력은 로 한다(1) ±0.2 % F.S .

유량은 로 한다(2) ±0.5 % F.S .

- 35 -

종합성능시험 평가밖법3.

가 시운전 시험.

시험 전에 밸브내부에 존재하는 공기를 충분히 제거한다 무부하에서 정격압력까지.

공급압력을 상승시킨 후 하강시킨다 이를 회 수행하였을 때 정상작동 유무를. 10

확인한다.

나 정격압력 시험.

공급유량을 정격유량까지 서서히 상승시킨다 정격유량에 도달하였을 때 측정된 압.

력은 정격압력에 오차범위 이내이어야 한다±2 % .

다 압력 시험. Cracking

누유량이 정격유량의 가 될 때까지 공급압력을 서서히 증가시킨다 이때 공급2 % .

압력은 정격압력의 이상이어야 한다90 % .

라 압력 시험. Reseat

공급압력을 정격압력으로 한 후 누유량이 정격유량의 가 될 때까지 공급압력, 2 %

을 서서히 감소시킨다 이때 공급압력은 정격압력의 이상이어야 한다. 85 % .

마 유량 특성 시험.

공급유량을 최소유량과 최대유량 사이에서 증가시켰다가 감소시킨다 유량 증가 시.

와 감소 시 같은 유량에서 측정된 압력의 차가 정격압력의 이내이어야 하고2 % ,

공급유량이 최대유량의 일 때 압력과 최대유량의 일 때 압력과의 차이가40 % 10 %

정격압력의 이내이어야 한다3 % .

바 내부 누설 시험.

공급압력을 서서히 증가하여 압력의 로 한 후 내부 누설양을 분Cracking 50 % , 1

간 측정한다 이때 내부 누설양은 이내이어야 한다 그리고 다시 공급압. 1 cc/min .

력을 서서히 증가하여 압력으로 한 후 내부 누설양을 분간 측정한다 이Reseat , 1 .

때 내부 누설양은 이내이어야 한다3 cc/min .

- 36 -

사 반복성 시험.

공급유량을 밸브의 정격유량으로 한다 밸브 제어압력이 충분히 안정되는 시간을.

가진 주기로 공급유량의 흐름과 차단을 회 반복하여 밸브 제어압력의 편차를 측10

정한다 압력의 편차가 정격압력의 이내이어야 한다. 2 % .

아 내압력 시험.

밸브 출구를 막고 공급압력을 밸브 최대압력의 로 한다 그 상태를 분간133 % . 3

유지한 후 외부누설 영구변형 및 파손이 없어야 한다, .

자 역류 시험

밸브의 입구쪽은 개방하고 유류의 흐름을 반대로 하여 밸브의 출구쪽으로 공급유량

을 서서히 증가시킨다 유량이 통과하는 시점의 밸브 출구 쪽 압력은 이. 0.15 MPa

내이어야 하고 정격유량의 일 때 밸브에서의 압력손실은 이내이어, 200 % 0.2 MPa

야 한다.

차 압력 특성 시험.

공급유량을 밸브의 정격유량으로 설정한다 밸브에 스텝입력으로 압력을 순간적으.

로 공급했을 때 과도압력 및 맥동을 측정한다 과도압력은 정격압력의(Overshoot) .

이내이어야 하고 맥동이 정격압력의 이내가 되는 안정화 시간은120 % , ±5 % 1

초 이내이어야 한다.

내환경성 시험방법내환경성 시험방법내환경성 시험방법내환경성 시험방법4.4.4.4.

가 가진 시험.

시험밸브를 실제 사용 조건 또는 이와 동등한 조건으로 장착하고 MIL-STD-8IOF,

방법 에 따라 표 에 규정한 최소 가진수와 최대 가진수 사이를 왕복하514.5 6.1 1

는데 요하는 시간을 주기 로 하여 직교 좌표상의 상하 방향에 대해 시간(10 min) 4

동안 가진시험을 실시한다 시험 후 시운전 시험 회 실시하여 정상작동 및 조립. 10

부 풀림 외부누설을 확인한다, .

표 가진 시험 조건6.1

가진수 범위

(Hz)

주기

(min)

가진가속도

(m/s2)

진폭

(mm)

시험시간

(h)

5~100 10 4.9~44.1 최대0.4( ) 상하4( )

- 37 -

나 저온 시험.

시험대상을 방법 에 따라 시험한다 시험밸브를 환경시험장MIL-STD-810F, 502.4 .

비에 넣고 에서 시간 저온 저장한다 로 온도를 높인 다음(-40±3)'c 4 . (-33±3)'c 4

시간 유지한 후 시운전 시험을 실시하여 정상 작동해야 한다 로 시간, . (25±3)'c 2

유지하여 시험밸브를 안정화시키고 시험을 종료한다 저온 시험의 주기는 그림. 6.2

에 따른다.

그림 저온 시험 주기6.2

다 고온 시험.

시험대상을 방법 에 따라 시험한다 고온 시험 전 상온에서MIL-STD-810F, 501.4 .

종합성능시험을 실시한 밸브를 이용한다 시험밸브를 환경시험장비에 넣고

에서 시간 고온 저장한다 로 온도를 낮춘 다음 시간 유지한(80±3)'E 4 . (50±3)'c 4

후 종합성능시험 중 정격압력 시험과 유량 특성 시험을 실시하여 평가기준에 만족,

하여야 한다 로 시간 유지하여 시험 대상을 안정화시키고 시험을 종료. (25±3)'c 2

한다 고온 시험의 주기는 그림 에 따른다. 6.3 .

그림 고온 시험 주기6.3

- 38 -

라 습도 시험.

시험 대상을 방법 에 따라 시험한다 시험 전 성능 시험(1) MIL-STD-8I0F, 507.4 .

을 실시한 시험 대상을 이용한다.

환경시험장비 내에 시험 대상이 설치된 상태에서 온도 상대습도(2) , (25±3)'C,

로 시간 동안 유지한다 조절기간(50±5) % 24 ( ).

온도 상대습도 로 환경조건을 조정한다(3) (30±3) , (85±4) % .℃

온도 상대습도 환경에 시간 유지하고 환경조건을 온(4) (50±3) "C, (95±4) % 6 ,

도 상대습도 로 낮추어 이 환경에 시간 유지하는 것을 주(30±3)'C, (85±4) % 16 1

기로 하여 그림 와 같이 주기 동안 반복하였을 때 외관손상 부식 들뜸 기, 6.4 10 ( , ,

포 발생 변형 등 이 없어야 한다, ) .

시험 후 실시한 성능 시험의 결과 시험 전에 비하여 성능의 저하가 없어야 한(5)

다.

그림 습도 시험 주기6.4

수명 시험수명 시험수명 시험수명 시험5.5.5.5.

신뢰수준 무고장 시험작동을 기준으로 하여80%, (C=0) 1.0xI106cycle( 수명 의)

수명 등급을 부여한다 시험대상 밸브의 수량은 개로 하고 개 모두 시험절. 10 , 10

차에 따라 1.5x106동안 고장이 없이 작동해야 한다 시험 중 성능저하를 확cycle .

인하기 위해서 그림 와 같이 수명 시험 전 과 완료 후 에는 종합성6.5 (0 %) (100 %)

능시험을 실시하여 평가기준에 만족하여야 하고 수명 시험 구간에서는 대표, 50 %

성능 시험 정격압력 시험 압력 시험 압력 시험 내부 누설 시험( ,Cracking , Reseat , )

을 실시하여 평가기준에 만족하여야 한다

- 39 -

그림 수명 시험 개념도6.5

가 시험절차.

그림 과 같이 수명 시험 유압회로도를 구성한다 그림 과 같이 시험밸브에6.7 . 6.6

공급압력을 무부하로 초간 유지한 다음 정격압력으로 초간 유지하는 것을1 1 1

주기로 하여 수명시험을 한다.

그림 수명 시험 주기6.6

그림 수명 시험 유압회로도6.7

- 40 -

제 절 시험장비 구성제 절 시험장비 구성제 절 시험장비 구성제 절 시험장비 구성2222

종합성능 시험장비 제작종합성능 시험장비 제작종합성능 시험장비 제작종합성능 시험장비 제작1.1.1.1.

종합성능 시험장비는 크게 부분으로 분류하면 피시험체를 설치하여 시험이 수행되3

는 유압동력을 공급하고 통제하는 그리고Test Mechanism, HPU Control System,

시험시스템을 제어하고 를 및 취득하는 계측장비시스템으로 구성Test Data Display

된다 을 상세히 살펴보면 피시험체 앞단에 유압 및 유량을 제어할.Test Mechanism

수 있는 비례릴리프밸브와 입구압력을 측정할 수 있는 압력 게이지 및 센서가 장착

되며 후단에는 출구압력을 측정할 수 있는 압력 게이지 및 센서와 유량센서가 장,

착되어있다 로 프로그램을 작성하여 압력 및 유량을 제어하고.Testing Software

를 취득하게 된다Data .

가 에 공급되는 유압동력 사양. Port Relief Valve

유압동력 : 250 HP

최대압력 : 400 bar

최대유량 : 300 1/min

나 의 주요 측정장비 사양. Port Relief Valve

압력센서- : 500 bar, 100 bar

유량센서- : 250 1/min

다 계측장비시스템의 주요사양.

_ Controller : CPU 3 CHz, RAM 256 MB, HDD 40 GB

_ Cable & Terminal Box : SCB-68

- Nl-DAQ Card PCI-6259

- Testing Software : LABVIEW 7.1

- 41 -

그림 종합성능 시험장비 조립체6.8 ,

그림 종합성능 시험장비 설계도면6.9

- 42 -

그림 종합성능 시험장비 재어반6.10

그림 종합성능 시험 제어화면6.11

- 43 -

수명 시험장비 제작수명 시험장비 제작수명 시험장비 제작수명 시험장비 제작2.2.2.2.

수명 시험장비는 를 종합성능시험 수행 후 고장이 없을 때 대를Port Relief Valve 10

동시에 내구성을 시험할 수 있는 장비로서 종합성능 시험장비와 마찬가지로 부분3

으로 분류하면 대의 피시험체를 설치하여 시험이 수행되는 유10 Test Mechanism,

압동력을 공급하고 통제하는 그리고 시험시스템을 제어하고HPU Control System,

를 및 취득하는 계측장비시스템으로 구성된다Test Data Display .

본 시험장비는 오랜 시간 시험이 수행되기 때문에 정밀계측장비의 파손이 우려되어

압력게이지만을 탑재하고 있다 압력게이지가 피시험체에 각각 탑재되어있어 수명.

시험 중에 특정 피시험체의 고장을 해당 압력게이지의 압력변화를 통하여 감지할

수 있다.

그림 수명 시험장비 조립처6_12

- 44 -

그림 수명 시험장비 설계도면6-13

- 45 -

제 절 시험평가제 절 시험평가제 절 시험평가제 절 시험평가3 Port Relief Valve3 Port Relief Valve3 Port Relief Valve3 Port Relief Valve

사양사양사양사양1. Port Relief Valve1. Port Relief Valve1. Port Relief Valve1. Port Relief Valve

가 정격 설정 압력. ( ) : 365 kgf/㎠

나 정격유량 정격압력시 유량. : 28 1/min ( )

다 최대압력. : 420 kgf/cm2

라 최대유량 최대압력시 유량. : 240 1/min ( )

종합성능 시험평가 결과종합성능 시험평가 결과종합성능 시험평가 결과종합성능 시험평가 결과2.2.2.2.

가 시운전 시험.

평가방법 시험전에 밸브내부에 존재하는 공기를 충분히 제거한다 무부하에서(1) : .

정격압력 까지 공급압력을 상승시킨 후 하강시킨다 이를 회 수행한(365 kgf/ ) . 10㎠

다.

평가기준 회 수행 중 정상 작동해야 한다(2) : 10 .

평가결과 정상작동(3) .

- 46 -

나 정격압력 시험.

평가방법 공급유량을 정격유량 까지 서서히 상승시킨다 정격유량에(1) : (28 1/min) .

도달하였을 때 압력을 측정한다.

평가기준 측정된 압력은 정격압력에 오차범위 이내(2) · ±2 % (357.7~372.3 kgf/

이 어 야 한다) .㎠

평가결과 오차범위(3) : - 364.g~366.9 kgf/㎠

다 압력 시험. Cracking

평가방법 누유량이 정격유량의 가 될 때까지 공급압력을 서(1) : 2 %(0.56 1/min)

서히 증가시킨다.

평가기준 공급압력은 정격압력의 이상이어야 한다(2) : 90 %(328.5 kgf/ ) .㎠

평가결과 공급압력을 정격압력의 이상으로 했을 시 누유(3) : 90 %(328.5 kgf/ )㎠

량은 없음

- 47 -

라 압력 시험. Reseat

평가방법 공급압력을 정격압력 으로 한 후 누유량이 정격유량의(1) : (365 kgf/ ) ,㎠

가 될 때까지 공급압력을 서서히 감소시킨다2 %(0.56 1/min) .

평가기준 공급압력은 정격압력의 이상이어야 한다(2) ; 85 %(310.35 kgf/ ) .㎠

평가결과 공급압력을 정격압력의 이상으로 했을 시 누(3) · 85 %(310.35 kgf/ )㎠

유량은 없음

- 48 -

마 유량 특성 시험.

평가방법 공급유량을 최소유량과 최대유량 사이에서 증가시켰다가 감소시킨(1) :

다.

평가기준 유량 증가 시와 감소 시 같은 유량에서 측정된 압력의 차가 정격압(2) :

력의 이내이어야 하고 공급유량이 최대유량의 일2 %(7.3 kgf/ ) , 40%(96 I/min)㎠

때 압력과 최대유량의 일 때 압력과의 차이가 정격압력의10 %(24 I/min) 3

이내이어야 한다%(10.95 kgf/ )㎠

평가결과(3)

같은 유량에서 압력편차 와 에서 압력편차24 I/min 96 I/min

1.1 kgf/㎠ 2.4 kgf/㎠

바 내부 누설 시험.

평가방법 공급압력을 서서히 증가하여 압력의(1) : Cracting 50 %(164.25 kgf/ )㎠

로 한 후 내부 누설양을 분간 측정한다 그리고 다시 공급압력을 서서히 증가하, 1 .

여 압력 으로 한 후 내부 누설양을 분간 측정한다Reseat (310.35 kgf/ ) , 1 .㎠

- 49 -

평가기준 압력의 인 경우 내부 누설양은(2) : Cracking 50 %(164.25 kgf/ ) 1㎠

이내 압력 인 경우 내부 누설양은 이내 이어cc/min , Reseat (310.35 kgf 3 cc/min㎠

야 한다-

평가결과(3)

공급압력 164.25 kgf/㎠ 310.35 kgf/㎠

내부누설양 없음 0.5 cc/min

그림 내부 누설 시험장비6.14

사 반복성 시험.

평가방법 공급유량을 밸브의 정격유량으로 한다 밸브 제어압력이 충분히 안(1) : .

정되는 시간을 가진 주기로 공급유량의 흐름과 차단을 회 반복하여 밸브 제어압10

력의 편차를 측정한다.

평가기준 압력의 편차가 정격압력의 이내이어야 한다(2) : 2 %(7.3 kgf/ ) .㎠

평가결과 압력편차 이내(3) : 1.6 kgf/㎠

- 50 -

아 내압력 시험.

평가방법 밸브 출구를 막고 공급압력을 밸브 최대압력의(1) : 133 %(558.6 kgf/

로 한다 그 상태를 분간 유지한다) . 3 .㎠

평가기준 외비누설 영구변형 및 파손이 없어야 한다(2) : , .

평가결과 외부누설 영구변형 및 파손 없음(3) : , .

그림 고압 공급용 파워유닛6.15

- 51 -

자 역류 시험.

평가방법 밸브의 입구쪽은 개방하고 유류의 흐름을 반대로 하여 밸브의 출구(1) :

쪽 으로 공급유량을 서서히 증가시킨다.

평가기준 유량이 통과하는 시점의 밸브 출구 쪽 압력은 이내이어(2) : 0.15 MPa

야 하고 정격유량의 일 때 밸브에서의 압력손실은 이내, 200 %(56 I/min) 0.2MPa

이어야 한다.

평가결과(3)

가 유량이 통과하는 시점의 밸브 출구 쪽 압력( ) : 0.11 MPa

나 일 때 밸브에서의 압력손실( ) 56 I/min : 0.18 MPa

- 52 -

차 압력 특성 시험.

평가방법 공급유량을 밸브의 정격유량으로 설정한다 밸브에 스텝입력으로 압(1) : .

력을 순간적으로 공급했을 때 과도압력 및 맥동을 측정한다(Overshoot) .

평가기준 과도압력은 정격압력의 이내이어야 하고 맥동이(2) : 120 %(438kgf/ ) ,㎠

정격압력의 이내가 되는 안정화 시간은 초 이내 이어야 한15 %(18.25kgf/ ) 1㎠

다.

평가결과 과도압력 및 안정화시간 없음(3) : .

- 53 -

내환경성 시험평가 결과내환경성 시험평가 결과내환경성 시험평가 결과내환경성 시험평가 결과3.3.3.3.

가 가진 시험.

평가방법 시험규격 및 시험방법은 방법 를 따른다(1) : MIL-STD-8IOF, 514.5 .

가진수범위

(Hz)

주기

(min)

가진가속도

(m/s2)

진폭

(mm)

시험시간

(h)

5~100 10 4.9~44.1 최대0.4( ) 상하4( )

평가기준 시험 후 시운전 시험 회 실시하여 정상작동및 조립부 풀림 외부(2) : 10 ,

누설을 확인한다.

평가결과 정상작동하며 조립부 풀림 외부누설 없음(3) : ,

그림 가진 시험6.14

나 저온 시험

평가방법 시험대상을 방법 에 따라 시험한다 시험밸브(1) : MIL-STD-810F, 502.4 .

를 환경시험장비에 넣고 에서 시간 저온 저장한다 로 온(-40±3) 4 . (-33±3)℃ ℃

도를 높인 다음 시간 유지한 후 시운전 시험을 실시한다4 , .

로 시간 유지하여 시험밸브를 안정화시키고 시험을 종료한다(25±3) 2 .℃

평가기준 저온 시험 중 실시한 시운전 시험에서 정상작동하여야 한다(2) : .

평가결과 정상작동(3) :

- 54 -

그림 저온 시험6.15

다 고온시 험.

평가방법 시험대상을 방법 에 따라 시험한다 고온 시(1) : MIL-STD-810F, 501.4 .

험전 상온에서 종합성능시험을 실시한 밸브를 이용한다 시험밸브를 환경시험장비.

에 넣고 에서 시간 고온 저장한다 로 온도를 낮춘 다음 시(80±3) 4 . (50±3) 4℃ ℃

간 유지한 후 종합성능시험 중 정격압력 시험과 유량 특성 시험을 실시한다, .

로 시간 유지하여 시험 대상을 안정화시키고 시험을 종료한다(25±3) 2 .℃

평가기준 고온시험 중 실시한 정격압력 시험과 유량 특성 시험에서 평가기준(2) :

을 만족해야 한다.

평가결과(3)

시험 항목 기 준 결 과

정격압력시험 오차범위 ; 357.7~372.3kgf/㎠ 363.1~367.4kgf/㎠

유량 특성 시험

같은유량에서 압력편차

7.3 이내kgf/㎠2.3kgf/㎠

와 에서24 I/min 96 I/min

압력편차 10.95 이내kgf/㎠5.1kgf/㎠

- 55 -

그림 고온 시험6.16

라 습도 시험.

평가방법 시험 대상을 방법 에 따라 시험한다 시험(1) : MIL-STD-810F, 507_4 .

전 성능 시험을 실시한 시험 대상을 이용한다.

가 환경시험장비 내에 시험 대상이 설치된 상태에서 온도 상대습도( ) , 25±3 ,℃

로 시간 동안 유지한다 조절기간50±5% 24 ( ).

나 온도 상대습도 로 환경조건을 조정한다( ) 30±3 , 85±4% .℃

다 온도 상대습도 환경에 시간 유지하고 환경조건을 온도 린( ) 50±3 , 95±4% 6 , 3℃

상대습도 로 낮추어 이 환경에 시간 유지하는 것을 주기로 하여3 , 85±4% 16 1 ,℃

주기 동안 반복한다10 .

평가기준 외관손상 부식 기포발생 둥 이 없어야 한다(2) · ( , ) .

평가결과 외관손상 부식 기포발생 등 없음(3) : ( , ) .

- 56 -

수명 시험평가 결과4.

가 평가방법 시험밸브 개를 공급압력을 무부하로 초간 유지한 다음 정격압. : 10 1

력으로 초간 유지하는 것을 주기로 하여 동안 수명시험을 한1 1 1.Sx106 cycle

다.

나 평가기준. : 1.5x106동안 고장이 없이 작동해야 한다 시험 중 성능저하rycle .

를 확인 하기 위해서 수명 시험 전 과 완료 후 에는 종합성능시험을 실(0 %) (100 %)

시하여 평가기준에 만족하여야 하고 수명 시험 구간에서는 대표 성능 시험, 50 %

정격압력 시험 압력 시험 압력 시험 내부 누설 시험 을 실시하( , Cracking , Reseat , )

여 평가기준에 만족하여야 한다.

다 평가결과.

시운전 시험(1)

평가기준 정상작동 유무 확인- :

평가시기

평가결과

시료1 시료2 시료3 시료4 시료5 시료6 시료7 시료8 시료9 시료10

0%정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

100%정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

정상

작동

수명 시험 후[ (100 %) ]

- 57 -

정격압력 시험(2)

평가기준 오차범위- : - 357.7~372.3 kgf/㎠

수명 시험 후[ (100 %) ]

압력 시험(3) Cracting

평가기준 공급압력이 일 때 누유량이 없어야 한다: 328.5 kgf/ .㎠

평가시기

평가결과

시료1 시료2 시료3 시료4 시료5 시료6 시료7 시료8 시료9 시료10

0 %누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

5 %누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

100 %누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

- 58 -

수명 시험 후[ (100 %) ]

압력 시험(4) Reseat

평가기준 공급압력이 일 때 누유량이 없어야 한다- : 310.35 kgf/ .㎠

평가시기

평가결과

시료1 시료2 시료3 시료4 시료5 시료6 시료7 시료8 시료9 시료10

0 %누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

50 %누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

100 %누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

누유

없음

수명 시험 후[ (100 %) ]

- 59 -

유량 특성 시험(5)

평가기준 같은 유량에서 압력편차 이내- : 7.3kgf/① ㎠

와 에서 압력편차 이내24 I/min 96 I/min 10.95 kgf/② ㎠

수명 시험 후[ (100 %) ]

내부 누설 시험(6)

평가기준 공급압력 시 내부 누설양 이내: 164.25 kgf/ 1cc/min① ㎠

공급압력 시 내부 누설양 이내310.35 kgf/ 3 cc/min② ㎠

- 60 -

반복성 시험(7)

평가기준 압력편차 이내- ; 7.3kgf/㎠

수명 시험 후[ (100 %) ]

내압력 시험(8)

평가기준 외부누설 영구변형 및 파손이 없어야 한다- : , .

평가시기

평가결과

시료1 시료2 시료3 시료4 시료5 시료6 시료7 시료8 시료9 시료10

0 %이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

100 %이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

이상

없음

- 61 -

역류 시험(9)

평가기준 유량 통과시 압력 이내- : 0.15 MPa①

통과시 압력손실 이내56 I/min 0.2 MPa②

수명 시험 후[ (100 %) ]

- 62 -

압력 특성 시험(10)

평가기준 과도압력 이내- : 438 kgf/① ㎠

안정화 시간 초 이내1②

수명 시험 후[ (100 %) ]

제 절 시험결과 분석 및 검토제 절 시험결과 분석 및 검토제 절 시험결과 분석 및 검토제 절 시험결과 분석 및 검토4444

건설기계용 를 종합성능 시험장비 환경 시험장비와 수명 시험장Port Relief Valve ,

비 에서 각각의 시험을 수행하였다 종합성능 시험과 수명 시험은 시험 대상에 맞.

게 장비 제작 및 를 개발하여 수행하였고 환경 시험은LABVIEW Testing Software ,

한국기계연구원내 장비를 활용하여 수행하였다.

종전의 는 내부누유 및 소음 등에 문제점이 있어서 틈새조Port Relief Valve

정 내경 부 형상변경 내경부 공정 및 조도개선 내부,Sleeve Seat , Poppet , Leak

설비제작 및 품질 수준확인 등을 통하여 제품을 보완 및 개선하였다Test .

- 63 -

개선된 는 성능시험에서 전 부분에 거쳐서 평가기준보다 상당히Port Relief Valve

양호한 결과를 나타내었으며 추가적인 개선이 필요 없음을 시험 결과로 알 수 있

다 수명 시험 후 성능저하도 거의 없어 신뢰수준 로. 80% 수명 만 사이클을100

보장할 수 있다.

- 64 -

제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론7777

본 사업에서는 양산되고 있는 건설기계용 의 고장 이하 기능상실Port Relief Valve (

및 성능저하를 칭한다 에 대한 내용들을 조사하고 종합 성능시험 및 수명시험 중)

발생된 고장들을 수집하여 고장 원인들을 분석 및 해석하여 설계에 재 반영함으로

서 제품의 신뢰성을 향상시켰다.

규격과 국제적으로도 권위가 있는 등 국제 규격과KS ISO, JIS, MIL, NFPA, SAE

선진 외국 규격을 참고하고 고장분석을 통하여 종합성능시험 내환경성시험 수명시, ,

험에 대한 시험항목 및 방법을 수립하고 평가기준을 정립하였다.

시험평가를 통해서 나타난 의 내부누유 및 소음 등에 대한 문제점Port Relief Valve

을 해결하기 위하여 릴리프밸브를 완전 분해하여 기능 및 성능저하에 대한 원인규

명을 실시하였고 틈새조정 내경 부 형상변경 내경부 공정 및, , Sleeve Seat , Poppet

조도개선 내부 설비 제작 및 품질 수준확인 등을 통하여 내부누유는, Leak Test

에서 이하로 소음은 에서 이하로 제품을4~5 cc/min 1 cc/min , 95~100 dB 85 dB

보완 및 개선하였다.

개선된 는 성능시험에서 전 부분에 거쳐서 평가기준보다 상당히Port Relief Valve

양호한 결과를 나타내었고 수명시험 후 성능저하도 거의 없어 신뢰수준 로, 80%

수명 만 사이클을 보장할 수 있다100 .

본 사업을 통하여 확보된 건설기계용 의 최적 설계기술 가공기술Port Relief Valve , ,

신뢰성평가기술은 국내외 시장경쟁력을 강화하여 수입대체 및 수출증대의 기반을

확보하고 유사분야의 유압기기 제품개발에도 폭넓게 응용되어 기술적이 파급효과도

매우 확대 될 것이다.

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이 보고서는 산업자원부에서 시행한

부품 소재 신뢰성기반기술확산 사업의·

최종보고서 입 니다.