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1[9급 지방직 기계설계] 16년 1회차
동력을 전달하는 단판의 원판 클러치가 있다. 클러치 디스크의 접촉면의 외경이 2d[mm], 내경이 d[mm], 전달토크가 T[Nㆍmm]일 때 디스크 접촉면의 평균압력[MPa]은? (단, 접촉면은 균일마모 조건이며 μ는 마찰계수이다)
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해설

디스크 접촉면의 평균압력은 p=16T9μπd3p=\dfrac{16T}{9\mu\pi d^3} 이다.

균일마모 조건에서 마찰력의 작용 반경은 평균 반경 Rm=2d+d4=3d4R_m=\dfrac{2d+d}{4}=\dfrac{3d}{4} 이고, 축방향 힘은 평균압력 × 접촉면적이다.
F=p×π{(2d)2−d2}4=3πd2p4F=p\times\dfrac{\pi\left\{(2d)^2-d^2\right\}}{4}=\dfrac{3\pi d^2p}{4}

T=μFRm=μ×3πd2p4×3d4=9μπpd316T=\mu F R_m=\mu\times\dfrac{3\pi d^2p}{4}\times\dfrac{3d}{4}=\dfrac{9\mu\pi pd^3}{16}
따라서 p=16T9μπd3p=\dfrac{16T}{9\mu\pi d^3}

  • 2Tμπd3\dfrac{2T}{\mu\pi d^3}: 접촉면적과 평균 반경을 모두 단순화한 값으로 계산값과 다르다.
  • 8T9μπd3\dfrac{8T}{9\mu\pi d^3}: 평균 반경 대신 평균 지름을 써서 절반으로 작아진 값이다.
  • 12T4μπd3\dfrac{12T}{4\mu\pi d^3}: 면적과 반경 계수를 잘못 조합한 값이다.

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