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1[7급 국가직 기계설계] 26년 1회차
그림과 같은 단식 블록 브레이크(a=70a = 70 cm, b=15b = 15 cm, c=5c = 5 cm, D=40D = 40 cm, F=16F = 16 N)에서 드럼이 좌회전과 우회전을 할 때, 제동 토크[Nㆍcm]를 바르게 연결한 것은? (단, 마찰계수는 0.2이다)

좌회전  우회전
문제 이미지
1
280  300
2
280  320
3
300  280
4
320  280
해설

제동 토크는 좌회전 320 N·cm, 우회전 280 N·cm이다.

힌지에 대한 모멘트 평형에서 마찰력 μW\mu W가 힌지에서 c만큼 떨어져 작용한다. 좌회전이면 마찰력이 레버를 미는 방향을 돕고, 우회전이면 반대로 작용한다.

좌회전: Fa=Wb−μWc⇒W=16×7015−0.2×5=80 NFa = Wb - \mu W c \Rightarrow W = \dfrac{16 \times 70}{15 - 0.2 \times 5} = 80\ \mathrm{N}
우회전: Fa=Wb+μWc⇒W=112015+1=70 NFa = Wb + \mu W c \Rightarrow W = \dfrac{1120}{15 + 1} = 70\ \mathrm{N}

제동 토크 T=μWD2T = \mu W \dfrac{D}{2}에 대입하면 좌회전 0.2×80×20=3200.2 \times 80 \times 20 = 320, 우회전 0.2×70×20=2800.2 \times 70 \times 20 = 280이다. 자기작동 효과가 있는 쪽의 토크가 더 크다.

  • 좌회전 280·우회전 300 조합은 두 방향의 값이 계산과 맞지 않는다.
  • 좌회전 280·우회전 320 조합은 회전 방향에 따른 마찰력 모멘트 부호를 뒤바꾼 것이다.
  • 좌회전 300·우회전 280 조합은 좌회전 토크가 계산값 320과 다르다.

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