홍현웅 안녕하세요.
볼트의 강도 계산에 대한 질문입니다.
제가 적용하려 하는 것은 지브크레인을 지지하고 있는 바닥 플랜지의 강도를 계산하기 위해서 입니다.
직경 711mm 14t의 관을 사용하고 관의 높이는 8미터 post 상부에 결합되어 있는 Arm의 길이는 10미터 입니다.
3 ton의 무게가 Arm 9미터 지점에서 작용합니다.
post를 지지하고 있는 원형 플랜지에 18개의 구멍을 뚫었고 M36 볼트를 사용하려고 합니다.
강도 계산을 하려면 어떻게 해야하는지를 알고 싶습니다.
볼트의 강도 계산에 대한 질문입니다.
제가 적용하려 하는 것은 지브크레인을 지지하고 있는 바닥 플랜지의 강도를 계산하기 위해서 입니다.
직경 711mm 14t의 관을 사용하고 관의 높이는 8미터 post 상부에 결합되어 있는 Arm의 길이는 10미터 입니다.
3 ton의 무게가 Arm 9미터 지점에서 작용합니다.
post를 지지하고 있는 원형 플랜지에 18개의 구멍을 뚫었고 M36 볼트를 사용하려고 합니다.
강도 계산을 하려면 어떻게 해야하는지를 알고 싶습니다.
친절한 답변 감사합니다.
많은 도움이 될것 같습니다.
현재 지브크레인에 대한 여러가지 강도계산을 하고 있는 중입니다. 몇가지 궁금한 점이 있었는데 그중 하나였습니다.
몇가지 더 질문을 드립니다.
지브크레인 설계시 arm의 회전 부분을 설계할 때 slewing motor는 어떻게 선정이 되는지요.
대략적으로 암의 무게는 5ton 정도 나간다고 가정하고 풍력계수를 감안하고 어떠한 변수로 slewing motor를 선정하는지요? 제가 선정하려고 하는 모터는 에어모터를 사용합니다. 그리고 선회 속도는 0.25 rpm 이고요.
자세한 답변이 어려우시면 감안해야할 사항을 일러 주시면 고맙겠습니다.
물체의 회전 관성을 어떻게 풀어야 할지 잘 모르겠습니다.
그리고 slewing bearing을 쓰는데 베어링의 효율은 어떻게 해야할 지도요.
아! 질문이 너무 많아졌군요 ^_^
열심히 공부해서 설계서가 완성되면 검토를 요망해도 될런지 모르겠습니다.
technonet의 건승을 기원하며...
많은 도움이 될것 같습니다.
현재 지브크레인에 대한 여러가지 강도계산을 하고 있는 중입니다. 몇가지 궁금한 점이 있었는데 그중 하나였습니다.
몇가지 더 질문을 드립니다.
지브크레인 설계시 arm의 회전 부분을 설계할 때 slewing motor는 어떻게 선정이 되는지요.
대략적으로 암의 무게는 5ton 정도 나간다고 가정하고 풍력계수를 감안하고 어떠한 변수로 slewing motor를 선정하는지요? 제가 선정하려고 하는 모터는 에어모터를 사용합니다. 그리고 선회 속도는 0.25 rpm 이고요.
자세한 답변이 어려우시면 감안해야할 사항을 일러 주시면 고맙겠습니다.
물체의 회전 관성을 어떻게 풀어야 할지 잘 모르겠습니다.
그리고 slewing bearing을 쓰는데 베어링의 효율은 어떻게 해야할 지도요.
아! 질문이 너무 많아졌군요 ^_^
열심히 공부해서 설계서가 완성되면 검토를 요망해도 될런지 모르겠습니다.
technonet의 건승을 기원하며...
홍현웅님의 글
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안녕하세요.
볼트의 강도 계산에 대한 질문입니다.
제가 적용하려 하는 것은 지브크레인을 지지하고 있는 바닥 플랜지의 강도를 계산하기 위해서 입니다.
직경 711mm 14t의 관을 사용하고 관의 높이는 8미터 post 상부에 결합되어 있는 Arm의 길이는 10미터 입니다.
3 ton의 무게가 Arm 9미터 지점에서 작용합니다.
post를 지지하고 있는 원형 플랜지에 18개의 구멍을 뚫었고 M36 볼트를 사용하려고 합니다.
강도 계산을 하려면 어떻게 해야하는지를 알고 싶습니다.
----------------- [답 변] -------------------
우선 앵커볼트들에 작용하는 응력의 계산과 그 앵커볼트의 선정 및 공사방법으로 나눠서 봐야겠군요.
1) 앵커볼트에 작용하는 응력의 계산
작용모멘트 = (9m)*(3000kg) = 27,000 kgm
이 모멘트에 의한 18개의 볼트에 작용하는 축력은 당연히 모두 다르겠지요.
즉,
27,000 = F1*D1 + F2*D2 + .... + F18*D18
여기서 F1,F2,...F18은 각각의 볼트에 작용하는 힘
D1,D2,...D18은 각각의 볼트의 모멘트 거리
D1,D2,....D18은 플랜지의 직경과 볼트간의 각도(18개/360도=20도)를 알므로 계산이 가능합니다.
예를들어 플랜지의 직경이 900mm라면,
D1=900, D2=450+450*COS20=873mm, D3=450+450*COS40= 795mm ...와 같이 계산됩니다.
F1,F2,...F18은 가장응력이 많이걸리는 F1을 기준으로 Factor를 계산하는방향으로 하여 계산을 위해 변수를 줄여야 겠습니다.
F1=F1, F2= (873/900)*F1= 0.97*F1, F3= (795/900)*F1= 0.88*F1 ...와 같이 계산됩니다.
정리하면,
27,000 kgm = F1*900 + 0.97*F1*873 + 0.88*F1*795 + .....
즉, 지브크레인작업할때 가장 큰 하중이 작용하는 볼트에 걸리는 하중 F1 = 4,444kg입니다.
그래서 볼트에작용하는 응력 σ= F1/(π/4*d2 *0.77)= 약 5.7kg/mm2
물론 여기 계산에서 가정으로서 정하중이고, 플랜지는 900mm인 강체이고 볼트체결시의 인장응력과 비틀림응력은 알수 없어 무시했습니다.
사용하고자 하는 볼트의 인장강도,항복응력치를 찾아서 안전율이 얼마나 되는지 확인해 보세요.
2) 앵커볼트 공사
이미 잘아시는 내용이겠지만 앵커볼트에는 선시공용(즉 지브크레인 설치 바닥부를 절치전에 콘크이트,철근 포설)과 케미컬 앵커와 같은 후시공용이 있는데 크레인의 용량을 볼때 바닥공사부터 해야겠습니다.
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안녕하세요.
볼트의 강도 계산에 대한 질문입니다.
제가 적용하려 하는 것은 지브크레인을 지지하고 있는 바닥 플랜지의 강도를 계산하기 위해서 입니다.
직경 711mm 14t의 관을 사용하고 관의 높이는 8미터 post 상부에 결합되어 있는 Arm의 길이는 10미터 입니다.
3 ton의 무게가 Arm 9미터 지점에서 작용합니다.
post를 지지하고 있는 원형 플랜지에 18개의 구멍을 뚫었고 M36 볼트를 사용하려고 합니다.
강도 계산을 하려면 어떻게 해야하는지를 알고 싶습니다.
----------------- [답 변] -------------------
우선 앵커볼트들에 작용하는 응력의 계산과 그 앵커볼트의 선정 및 공사방법으로 나눠서 봐야겠군요.
1) 앵커볼트에 작용하는 응력의 계산
작용모멘트 = (9m)*(3000kg) = 27,000 kgm
이 모멘트에 의한 18개의 볼트에 작용하는 축력은 당연히 모두 다르겠지요.
즉,
27,000 = F1*D1 + F2*D2 + .... + F18*D18
여기서 F1,F2,...F18은 각각의 볼트에 작용하는 힘
D1,D2,...D18은 각각의 볼트의 모멘트 거리
D1,D2,....D18은 플랜지의 직경과 볼트간의 각도(18개/360도=20도)를 알므로 계산이 가능합니다.
예를들어 플랜지의 직경이 900mm라면,
D1=900, D2=450+450*COS20=873mm, D3=450+450*COS40= 795mm ...와 같이 계산됩니다.
F1,F2,...F18은 가장응력이 많이걸리는 F1을 기준으로 Factor를 계산하는방향으로 하여 계산을 위해 변수를 줄여야 겠습니다.
F1=F1, F2= (873/900)*F1= 0.97*F1, F3= (795/900)*F1= 0.88*F1 ...와 같이 계산됩니다.
정리하면,
27,000 kgm = F1*900 + 0.97*F1*873 + 0.88*F1*795 + .....
즉, 지브크레인작업할때 가장 큰 하중이 작용하는 볼트에 걸리는 하중 F1 = 4,444kg입니다.
그래서 볼트에작용하는 응력 σ= F1/(π/4*d2 *0.77)= 약 5.7kg/mm2
물론 여기 계산에서 가정으로서 정하중이고, 플랜지는 900mm인 강체이고 볼트체결시의 인장응력과 비틀림응력은 알수 없어 무시했습니다.
사용하고자 하는 볼트의 인장강도,항복응력치를 찾아서 안전율이 얼마나 되는지 확인해 보세요.
2) 앵커볼트 공사
이미 잘아시는 내용이겠지만 앵커볼트에는 선시공용(즉 지브크레인 설치 바닥부를 절치전에 콘크이트,철근 포설)과 케미컬 앵커와 같은 후시공용이 있는데 크레인의 용량을 볼때 바닥공사부터 해야겠습니다.
공지사항
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친절한 답변 감사합니다.
많은 도움이 될것 같습니다.
현재 지브크레인에 대한 여러가지 강도계산을 하고 있는 중입니다. 몇가지 궁금한 점이 있었는데 그중 하나였습니다.
몇가지 더 질문을 드립니다.
지브크레인 설계시 arm의 회전 부분을 설계할 때 slewing motor는 어떻게 선정이 되는지요.
대략적으로 암의 무게는 5ton 정도 나간다고 가정하고 풍력계수를 감안하고 어떠한 변수로 slewing motor를 선정하는지요? 제가 선정하려고 하는 모터는 에어모터를 사용합니다. 그리고 선회 속도는 0.25 rpm 이고요.
자세한 답변이 어려우시면 감안해야할 사항을 일러 주시면 고맙겠습니다.
물체의 회전 관성을 어떻게 풀어야 할지 잘 모르겠습니다.
그리고 slewing bearing을 쓰는데 베어링의 효율은 어떻게 해야할 지도요.
아! 질문이 너무 많아졌군요 ^_^
열심히 공부해서 설계서가 완성되면 검토를 요망해도 될런지 모르겠습니다.
technonet의 건승을 기원하며...
----------------- [답 변] -------------------
크레인 선회부에 걸리는 토크는 부하와 암을 회전시키는 토크와 풍력에의한 토크로 구분할수 있습니다.
T = Ta + Tf (Ta= 회전토크, Tf= 풍력 토크)
1) 회전 토크
Ta = I* alfa (I=회전관성 모멘트, alfa=각 가속도)
우선 선회부에 걸리는 등가 회전관성 Moment를 계산하셔야 합니다.
I = Ia + Ip
암은 가느다란 바로 간략화 하면
Ia = m*L*L/3 (L=암의 전체길이, m=암 질량)
크레인의 Load 에 의한 관성 moment
Ip = M*Lp*Lp (M 크레인 부하, Lp = 선회부에서
alfa = 선회속도/가감속시간 로 계산합니다. 가감속 시간은 설계자가 타제품과 비교하고 사용 조건을 고려하여 결정하십시오.
2) 풍력 마찰 토크
암의 선속도는 선회속도*암길이 가 되므로 암에걸리는 풍력 마찰력은 조인트에서 암 선단까지 선형적으로 증가하는 힘을 받게 됩니다. 보에 선형적으로 증가하는 힘을받는 형태로 모델링하여 조인트에 걸리는 풍력 마찰토크를 계산하십시오. (재료역학책 참조)
3) 모터에 걸리는 토크
모터와 조인트 사이에는 베어링, 감속기 등이 들어 가겠죠.
Tm = Ir*alfa*R + (Ta + Tf)/(R*R)*n1*n2
Ir = 감속기 입력측 관성, R = 감속비, n1 = 감속기효율, n2=베어링 효율
베어링 효율은 조립조건, 예압량 등등에 의해 달라지므로 베어링 메이커에 문의하십시오.
이렇게 하면 모타에 걸리는 최대 토크가 계산됩니다.
이 최대토크가 모타최대토크의 90% 이내에 있도록 하여 모타를 선정하시면 될것 같습니다. 물론 크레인의 연속운전조건 즉 Duty Cycle 있으면 연속운전 토크를 계산하여 모타의 연속운전 토크 이내에 있도록 하여야 합니다.