개념 한 쪽
전산응용기계제도기능사 체결요소 설계 — 키 길이와 토크 전달
체결요소 설계는 걸리는 힘을 견디도록 치수와 형식을 정하는 일이다. 키는 축 지름을 기준으로 길이를 잡고, 형식에 따라 전달할 수 있는 토크가 달라진다. 축을 설계할 때 무엇을 계산 변수로 삼고 무엇을 제외하는지도 함께 본다.
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뜻
키의 길이는 축 지름을 기준으로 정한다. 전단 하중만 받는 경우 키가 파손되지 않도록 하는 일반적인 설계 길이는 축 지름의 1.5배다. 지름 50mm 축에 성크 키를 설치한다면 키 길이를 75mm로 잡는다. 지나치게 짧으면 전단에 견디지 못하고, 지나치게 길면 재료만 낭비한다.
키의 형식은 전달할 수 있는 토크를 바꾼다. 접선 키는 축과 보스 양쪽에서 쐐기 작용을 하므로 키 가운데 토크 전달 능력이 가장 크다. 두 키를 120도 중심각으로 배치해 양방향 회전에 대응한다. 안장 키나 평 키는 단면으로 버티는 방식이라 큰 토크를 전달하는 자리에는 접선 키만 못하다.
축을 설계할 때는 강도와 피로, 응력집중을 핵심 변수로 본다. 하중을 지지하는가, 반복 하중을 받는가, 형상이 바뀌는 곳에 응력이 몰리는가를 따진다. 표면조도는 가공 정밀도와 마찰에 관계되는 요소이지 설계 단계의 직접적인 강도 계산 변수는 아니다. 힘과 구조를 다루는 설계와 표면 상태를 다루는 가공을 나눠 읽으면 된다.
예제
선지 판단은 전단 하중만 받는 키의 길이를 축 지름의 1.5배로 잡는지, 지름 50mm 축에서 75mm를 고르는지, 토크 전달이 가장 큰 키를 접선 키로 읽는지, 접선 키의 중심각을 120도로 잡는지, 축 설계의 핵심 고려사항에 강도와 피로, 응력집중을 넣고 표면조도는 직접 변수로 보지 않는지에서 갈린다.
자주 묻는 물음
- 전단 하중만 받는 키의 길이는 어떻게 정하나요?
- 축 지름의 1.5배로 잡습니다. 지름 50mm 축이라면 키 길이는 75mm입니다.
- 키 가운데 토크 전달 능력이 가장 큰 것은 무엇인가요?
- 접선 키입니다. 축과 보스 양쪽에서 쐐기 작용을 하며, 두 키를 120도 간격으로 배치해 양방향 토크를 전달합니다.
- 축 설계에서 고려하지 않아도 되는 것은 무엇인가요?
- 표면조도입니다. 강도와 피로, 응력집중은 설계의 핵심 변수이지만 표면조도는 가공과 마찰에 관계되는 요소입니다.
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