개념 한 쪽
권상기의 구동 성능은 로프와 도르래 사이의 마찰관계와 도르래 설계에 의해 좌우된다. 권부각이 커지면 마찰이 증가해 미끄러짐을 줄이고, 도르래 유효지름은 와이어 로프의 피로와 마모를 결정하며, 감속기 유무에 따라 적용속도 범위가 달라진다.
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출제기준 단원 「구동기용 전동기의 소요동력」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 적용속도 판정 | 1 | 기어드와 기어리스의 적용 속도 경계(상한)를 묻는 판단 문제 |
| 도르래 홈 특성 구별 | 1 | V형, 언더컷 등 도르래 홈의 마찰 및 구동력 차이를 구분하는 문제 |
| 도르래 유효지름 계산 암기 | 1 | 도르래 유효지름과 로프 직경의 안전 관계(배수)를 기억하는 문제 |
권상기의 미끄러짐 방지 성능은 로프와 도르래 사이의 마찰력에 의해 결정된다. 마찰력 증가는 로프의 감김 각도(권부각) 증가와 마찰계수 증가에 의해 유도되며, 권부각이 클수록 미끄러짐이 감소한다고 설명한다.
도르래 홈의 형상은 구동력과 마모 특성에 영향을 준다. V형 홈은 로프를 더 깊게 감싸 구동력을 크게 하고, 언더컷(또는 언더커트) 홈은 홈 바닥을 도려내어 로프와의 접촉 면적을 늘려 마찰계수를 증가시켜 슬립을 방지한다고 설명한다.
와이어 로프는 구부러질 때 내부 응력이 증가하므로 도르래의 유효지름이 충분히 커야 로프의 피로 파괴와 마모를 방지할 수 있다. 안전 규격상 도르래 유효지름은 로프 직경의 40배 이상이어야 한다고 설명한다.
구동 방식에는 감속기를 쓰는 기어드(Geared) 권상기와 감속기를 사용하지 않는 기어리스(Gearless) 권상기가 있다. 감속기 방식은 구조상 경제적이나 기어 마찰로 손실이 발생하므로 일반적으로 중저속 승강기, 즉 105m/min 이하에 적용된다고 설명한다.
권상기 관련 용어로 트랙션비(견인비)는 로프가 도르래를 잡아당기는 효율을 나타내며, 트랙션비가 클수록 마찰력이 증대되어 미끄러짐이 방지된다고 본다. 반대로 트랙션비를 낮추면 마찰 스트레스가 줄어 로프 수명이 연장될 수 있음을 설명한다.
권상기 설계·판단 문제에서는 다음과 같은 실수를 피해야 한다고 제시한다. 권부각이 커지면 미끄러짐이 쉬워진다고 역으로 해석하면 오답이므로 '각도↑=마찰↑=미끄러짐↓' 관계를 먼저 떠올려야 한다. 도르래 홈에 관해선 V형 홈이 언더컷보다 구동력이 크다는 진술을 조심해야 하며, 언더컷의 주목적은 접촉 면적과 마찰계수 증가로 미끄러짐을 방지하는 것임을 기억해야 한다. 적용속도 관련 문제는 감속기 방식의 상한치인 105m/min을 기준으로 기어드와 기어리스를 구분하여 판단해야 한다.
감속기를 사용하는 기어드 권상기의 일반적인 적용속도는 몇 m/min 이하인가?
정답 ② · 감속기를 포함하는 기어드(Geared) 권상기는 웜기어나 헬리컬 기어를 사용하여 모터의 고속 회전을 저속으로 변환하여 큰 토크를 얻는 방식입니다. 이는 경제성이 좋아 중저속 엘리베이터에 주로 적용되며, 일반적인 적용 속도의 상한선은 105m/min 정도로 규정되어 있습니다.
감속기(Geared) 방식은 경제성이 좋으나 마찰 손실이 있어 일반적으로 105m/min 이하의 중저속 승강기에 적용되며, 그 이상은 기어리스 방식을 사용한다.
구동 도르래의 홈에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ② · 문제는 구동 도르래 홈 형태와 구동력의 관계에서 틀린 설명을 찾는 것이다. V형 홈은 로프와의 접촉각과 마찰력 증대로 언더컷 홈보다 구동력이 크며, 언더컷 홈은 마모되어도 마찰력 변화가 적은 장점이 있다.
V형 홈은 언더컷 홈보다 구동력이 크므로 '언더컷이 더 크다'는 설명은 틀렸다.
권상기에서 구동 도르래(sheave) 의 유효지름은 주로프 지름의 몇 배 이상이어야 하는가?
정답 ④ · 문제는 권상기 구동 도르래의 유효지름이 와이어 로프 지름의 몇 배 이상이어야 하는지를 묻고 있다. 안전과 피로 수명 확보를 위해 도르래 지름은 로프 직경의 충분한 배수로 설계해야 하며 규정상 일반적으로 40배 이상을 요구한다.
권상기 구동 도르래 유효지름은 와이어 로프 지름의 40배 이상이어야 마모와 피로 파괴를 방지한다.
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