안녕하세요.
저는 자동화설비 업체에서 일하고 있습니다.
동력전달 장치의 설계(축, 기어, 벨트, 체인)에 있어서 하중은 보통(약간의 충격이나 진동)인 경우로 해서 안전률을 얼마정도로 하는것이 적당한지 알고 십습니다. 또 충격이 심한경우는 얼마를 더 높여야 하는지도 알려 주시면 감사하겠습니다.
질문내용이 막연하시면 안전율을 선정하는 일반적인 기준이나 방법을 알려
주세요.
안전률은 간단하게 말하자면 설계(하중)응력(일반적으로 인장강도)에 대한 작용하중(응력)의 비라고 할 수 있읍니다.
여기서 주의할 것은 작용하중(응력)을 얼마나 정확하게 정의하느냐인데 (1)부재의 형상변경에 따른 응력집중, (2)정하중이냐 반복하중이냐, (3)충격이 있는지, (4)하중이 복합적으로 작용하는지, 등등을 파악해야합니다.
1 --> 동력전달계의 경우라면 갑작스런 형상의 변경이 불가피할 것으로 보입니다. 응력집중계수는 핸드북에 많이 나와있기는 하지만 실제의 경우 여러개의 변경 형태가 중첩되어있어 계산이 쉽지 않고 간단한 실험을 하기도 합니다. 이때 작용하중에 응력집중계수를 곱한 값으로 안전율을 산출하게 됩니다.
2 --> 이 경우는 매우 어려운 문제입니다. 정하중의 경우는 1번의 경우에서처럼 계산하면 됩니다. 반복하중이 가해지는 경우 안전율은 큰 의미가 없읍니다. 항복응력보다 낮은 응력값을 가지는 반복응력이 가해지더라도 부재가 임의의 시간이 경과한 후에 부러지는 경우가 발생하는데 이를 피로파괴라고 합니다. 이것에 대해서는 기술문서 등에 잘 기술되어 있으니 참조하십시요. 반복하중이 가해지는 경우 표면 거칠기, 주변 온도, 재료의 선정, 하중-수명 곡선, 재료의 물성치에 대한 자료가 필요합니다. 강의 경우 인장강도나 경도를 이용하여 안전측으로 수명곡선을 결정하긴 합니다만 실험을 하는 것이 낫습니다. 필요한 데이타는 현 사이트에서 구할 수 있을 겁니다.
3 --> 축의 경우 정격토크의 1.5배~2배가 기동시 정지시 충격으로 부재에 가해지는 것으로 알려져 있읍니다. 전단(토크)하중에 대한 전단강도는 인장강도의 1/2 또는 1/1.732배로 가정하고 계산하시면 됩니다. 일반적으로 충격하중에 대한 안전율은 3배 정도로 가정하고 있지만 부재가 커질 수 있죠.
4 --> 하중이 복합적으로 작용하는 경우 등가응력을 산출한 뒤에 이 값과 인장강도를 비교해서 안전율을 산출합니다. 등가응력 계산식은 주된 하중 형태에 따라 결정하는 것이 적절하며 von Mises, Tresca, 주응력값 등등이 있읍니다.
김종길
여기서 주의할 것은 작용하중(응력)을 얼마나 정확하게 정의하느냐인데 (1)부재의 형상변경에 따른 응력집중, (2)정하중이냐 반복하중이냐, (3)충격이 있는지, (4)하중이 복합적으로 작용하는지, 등등을 파악해야합니다.
1 --> 동력전달계의 경우라면 갑작스런 형상의 변경이 불가피할 것으로 보입니다. 응력집중계수는 핸드북에 많이 나와있기는 하지만 실제의 경우 여러개의 변경 형태가 중첩되어있어 계산이 쉽지 않고 간단한 실험을 하기도 합니다. 이때 작용하중에 응력집중계수를 곱한 값으로 안전율을 산출하게 됩니다.
2 --> 이 경우는 매우 어려운 문제입니다. 정하중의 경우는 1번의 경우에서처럼 계산하면 됩니다. 반복하중이 가해지는 경우 안전율은 큰 의미가 없읍니다. 항복응력보다 낮은 응력값을 가지는 반복응력이 가해지더라도 부재가 임의의 시간이 경과한 후에 부러지는 경우가 발생하는데 이를 피로파괴라고 합니다. 이것에 대해서는 기술문서 등에 잘 기술되어 있으니 참조하십시요. 반복하중이 가해지는 경우 표면 거칠기, 주변 온도, 재료의 선정, 하중-수명 곡선, 재료의 물성치에 대한 자료가 필요합니다. 강의 경우 인장강도나 경도를 이용하여 안전측으로 수명곡선을 결정하긴 합니다만 실험을 하는 것이 낫습니다. 필요한 데이타는 현 사이트에서 구할 수 있을 겁니다.
3 --> 축의 경우 정격토크의 1.5배~2배가 기동시 정지시 충격으로 부재에 가해지는 것으로 알려져 있읍니다. 전단(토크)하중에 대한 전단강도는 인장강도의 1/2 또는 1/1.732배로 가정하고 계산하시면 됩니다. 일반적으로 충격하중에 대한 안전율은 3배 정도로 가정하고 있지만 부재가 커질 수 있죠.
4 --> 하중이 복합적으로 작용하는 경우 등가응력을 산출한 뒤에 이 값과 인장강도를 비교해서 안전율을 산출합니다. 등가응력 계산식은 주된 하중 형태에 따라 결정하는 것이 적절하며 von Mises, Tresca, 주응력값 등등이 있읍니다.
적절한 답이 되었는지 모르겠읍니만 현재의 사이트에서 기술자료를 찾을 수 있을겁니다.