유체밸런서와 서스펜션의 동적 거동을 고려한 탑로더 세탁기 구동부 진동 해석모델 개발

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확장요약문

탑로더 세탁기의 탈수 과정에서는 세탁물의 불균형 질량으로 인해 주기적인 가진력이 발생하며, 이는 구동부 진동의 주요 원인이 된다. 이러한 진동을 저감하기 위해 세탁기에는 서스펜션과 유체밸런서가 적용된다. 서스펜션은 탄성력으로 구동부를 지지하고 마찰력을 통해 진동 에너지를 소산하며, 유체밸런서는 내부 유체의 재분포를 이용하여 불균형에 의한 가진력을 완화한다. 따라서 탈수 과정에서 구동부의 진동을 예측하기 위해서는 서스펜션의 비선형 감쇠 특성과 유체밸런서의 동적 거동을 함께 고려할 필요가 있다.

본 연구에서는 서스펜션과 유체밸런서의 동적 특성을 고려한 탑로더 세탁기 구동부의 진동 해석모델을 개발하였다. 먼저 서스펜션의 비선형 감쇠 특성을 모사하기 위해 스프링의 탄성력과 펠트의 변형 및 상대속도에 따른 마찰 특성을 고려한 동역학 모델을 구성하였다. 다양한 가진 진폭과 주파수 조건에서 반력 응답과 하중–변위 이력 특성을 독립적으로 구성된 다물체 동역학 해석모델의 결과와 비교하여 서스펜션 모델의 동적 응답 재현성을 검토하였다.

또한 회전속도에 따른 유체밸런서 내부 유체의 운동을 모사하기 위해 입자 기반 유체해석 기법을 적용하였다. 이를 서스펜션을 포함한 구동부의 다물체 동역학 모델과 연계하여 유체의 운동과 구동부의 진동이 상호작용하는 통합 해석모델을 구축하였다.

구축한 통합 모델을 대상으로 불균형 질량과 회전속도 조건에 따른 변위 및 진동 응답을 비교하고자 한다. 또한 유체밸런서 내부 유체의 유무에 따른 진동 응답을 비교하여 유체의 동적 거동이 구동부의 진동 특성에 미치는 영향을 분석하고, 통합 해석모델의 적용 가능성을 평가하고자 한다.