유용수
2001-06-19 15:24:00
4
190
나사가 견딜수 있는 최대 하중을 구하려 합니다.
책을 보았는데(기계요소 설계) 적당한 설명과 식이 나오질 않습니다.
나사의 피치는 1.0이고 m36 나사입니다. 하중은 오로지 축방향으로만
발생합니다. 도움 부탁합니다.
책을 보았는데(기계요소 설계) 적당한 설명과 식이 나오질 않습니다.
나사의 피치는 1.0이고 m36 나사입니다. 하중은 오로지 축방향으로만
발생합니다. 도움 부탁합니다.
유용수님의 글
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답변감사드립니다.
그런데 몇가지 의문이 있습니다.
제 혼자의 생각인데, 피치는 하중에 영향을 주지 않는가요?
제가 지금 계산중인것은 나사산을 보로 생각하여 모멘트를 구하여 굽힘응력을 구하는 공식인데 너무 복잡하군요..이 방법이 맞는것인지요
님의 공식은 너무 간단해서 혼동스럽군요^^
----------------- [답 변] -------------------
아마 최소체결 높이를 구할려고 하시는 것 같습니다.
그게 아니라면 앞의 유봉렬님 답이 정확합니다.
볼트가 전달할 수 있는 최대 하중은 볼트 재질의 인장(또는 항복)응력값에
볼트의 골지름에 해당하는 면적을 곱한값이 됩니다. 안전을 생각한다면
적당한 안전율을 적용하고, 피로강도를 고려한다면 나사의 각종 노치계수와
재질의허용 피로응력 값을 고려한 값이 볼트의 하중이 됩니다.
최소체결 높이를 구하는 것은 유용수 님이 시도하신 것 처럼 나사산을
일종의 외팔보로 봐서 최대 굽힘응력값을 구하는 것입니다.
일반적으로 3각나사는 굽힘으로, 4각이나 사다리꼴 나사, 주철재 나사 등은
전단으로 파손이 됩니다.
그리 복잡하지 않은 유도과정을 거쳐서 나오는 식은,
sigma_b ~ = ~ 0.691 ` d_1 over { n ` p} sigma_t
입니다.
여기에서
sigma_b : 최대 굽힘응력
d_1 : 골지름
sigma_t : 골지름에 해당하는 면적에 작용하는 응력
n : 나사산수
p : 피치
최소 체결 높이를 H 라 하면 H = n p
H ~ = ~ 0.691 ` sigma_t over sigma_b ` d_1
일반적으로
sigma_b ~ Approx ~ sigma_t
그러므로
H ~ = ~ 0.691 ` d_1
근데 대개 볼트의 재질이 체결부 재질 보다 강하므로 아래 식을 적용합니다.
H ~=~ sigma_bB over sigma_bN ` d_1 ~=~ sigma_bB over sigma_bN ` ( 0.85 `d )
여기에서
sigma_bB : 볼트 재질의 허용 굽힘응력
sigma_bN : 너트 또는 체결부 재질의 허용 굽힘응력
d : 산지름 ( 예- M30 이면 30)
최소 체결 높이 H 의 일반적인 경험 값
볼트 (강) : 너트 (강) H = d
볼트 (강) : 너트 (주철) H = 1.5 d
볼트 (강) : 너트 (동) H = 1.25 d
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답변감사드립니다.
그런데 몇가지 의문이 있습니다.
제 혼자의 생각인데, 피치는 하중에 영향을 주지 않는가요?
제가 지금 계산중인것은 나사산을 보로 생각하여 모멘트를 구하여 굽힘응력을 구하는 공식인데 너무 복잡하군요..이 방법이 맞는것인지요
님의 공식은 너무 간단해서 혼동스럽군요^^
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아마 최소체결 높이를 구할려고 하시는 것 같습니다.
그게 아니라면 앞의 유봉렬님 답이 정확합니다.
볼트가 전달할 수 있는 최대 하중은 볼트 재질의 인장(또는 항복)응력값에
볼트의 골지름에 해당하는 면적을 곱한값이 됩니다. 안전을 생각한다면
적당한 안전율을 적용하고, 피로강도를 고려한다면 나사의 각종 노치계수와
재질의허용 피로응력 값을 고려한 값이 볼트의 하중이 됩니다.
최소체결 높이를 구하는 것은 유용수 님이 시도하신 것 처럼 나사산을
일종의 외팔보로 봐서 최대 굽힘응력값을 구하는 것입니다.
일반적으로 3각나사는 굽힘으로, 4각이나 사다리꼴 나사, 주철재 나사 등은
전단으로 파손이 됩니다.
그리 복잡하지 않은 유도과정을 거쳐서 나오는 식은,
입니다.
여기에서
최소 체결 높이를 H 라 하면 H = n p
일반적으로
그러므로
근데 대개 볼트의 재질이 체결부 재질 보다 강하므로 아래 식을 적용합니다.
여기에서
최소 체결 높이 H 의 일반적인 경험 값
볼트 (강) : 너트 (강) H = d
볼트 (강) : 너트 (주철) H = 1.5 d
볼트 (강) : 너트 (동) H = 1.25 d
유용수님의 글
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답변감사드립니다.
그런데 몇가지 의문이 있습니다.
제 혼자의 생각인데, 피치는 하중에 영향을 주지 않는가요?
제가 지금 계산중인것은 나사산을 보로 생각하여 모멘트를 구하여 굽힘응력을 구하는 공식인데 너무 복잡하군요..이 방법이 맞는것인지요
님의 공식은 너무 간단해서 혼동스럽군요^^
----------------- [답 변] -------------------
처음에는 볼트(나사)가 견딜수 있는 하중을 문의한 줄로 알았는데 재질문 내용을 보니 그런것 같지는 않습니다.
일반적으로 나사산에 작용하는 전단력 항은 고려하지 않습니다. 볼트 나사산이 뭉개졌다면, 하중을 전달하는 나사산이 적게 걸쳐있거나, 재질이 물러서 뭉개졌거나 하는 경우외에는 발생하지 않습니다. (일반적으로 볼트 적용상 고려대상이 아니라는 예기입니다.)
나사산에 대한 응력 문제인지, 볼트에 작용하는 응력 문제인지 다시한번 정확히 언급해 주시고요 첨부된 자료는 NASA에서 출간된 자료입니다.
나사역학은 상당히 난해한 분야입니다. 저도 잘 이해하고 있지는 못하지만 첨부된 자료를 보시면 그 정도를 실감하실 수 있을 것입니다.
감사합니다.
NSTS-08307.pdf
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답변감사드립니다.
그런데 몇가지 의문이 있습니다.
제 혼자의 생각인데, 피치는 하중에 영향을 주지 않는가요?
제가 지금 계산중인것은 나사산을 보로 생각하여 모멘트를 구하여 굽힘응력을 구하는 공식인데 너무 복잡하군요..이 방법이 맞는것인지요
님의 공식은 너무 간단해서 혼동스럽군요^^
----------------- [답 변] -------------------
처음에는 볼트(나사)가 견딜수 있는 하중을 문의한 줄로 알았는데 재질문 내용을 보니 그런것 같지는 않습니다.
일반적으로 나사산에 작용하는 전단력 항은 고려하지 않습니다. 볼트 나사산이 뭉개졌다면, 하중을 전달하는 나사산이 적게 걸쳐있거나, 재질이 물러서 뭉개졌거나 하는 경우외에는 발생하지 않습니다. (일반적으로 볼트 적용상 고려대상이 아니라는 예기입니다.)
나사산에 대한 응력 문제인지, 볼트에 작용하는 응력 문제인지 다시한번 정확히 언급해 주시고요 첨부된 자료는 NASA에서 출간된 자료입니다.
나사역학은 상당히 난해한 분야입니다. 저도 잘 이해하고 있지는 못하지만 첨부된 자료를 보시면 그 정도를 실감하실 수 있을 것입니다.
감사합니다.
NSTS-08307.pdf
공지사항
1. 나사의 재질
2. 나사의 인장강도(A)
3. 하중의 종류
M36이면 이뿌리원의 직경 D는 34mm정도입니다.
정확하게 잴 수 있으면 좋겠지만...
나사가 견디는 정하중은 (나사의 이뿌리원 직경을 이용한 단면적X나사의 인장강도)입니다. 혹자는 유효경(이끝원과 이뿌리원 직경의 중간 값)을 사용하기도 합니다.
나사 인장강도는 재질을 결정하면 각종 편람이나 설계자료 또는 동일 재질에 대한 인장시험을 통해 알아낼 수 있읍니다.
반복적으로 가해지는 하중일 경우 계산은 복잡해지지요.
그럼...