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1[7급 국가직 기계설계] 24년 1회차
균일한 원형 단면을 갖는 축의 양쪽 끝이 단순지지되어 있고 축의 중앙에 벨트 풀리가 설치되어 회전하고 있을 때, 축 자중만에 의한 최대 처짐양이 0.1 mm, 중앙의 풀리만에 의한 최대 처짐양이 0.4 mm이다. 던커레이(Dunkerley) 실험식에 따른 축 전체의 위험속도[rpm]는? (단, π=3\pi=3, 중력가속도 g=9\mathrm{g}=9 m/s2이다)
1
600
2
6005600\sqrt{5}
3
1,000
4
1,00051{,}000\sqrt{5}
해설

축 전체의 위험속도는 6005 rpm600\sqrt5\ \mathrm{rpm}이다. 던커레이 식은 각 하중별 위험속도의 제곱 역수의 합으로 전체를 구한다.

자중만: N0=30πgδ0=1090.0001=3,000 rpmN_0=\dfrac{30}{\pi}\sqrt{\dfrac{g}{\delta_0}}=10\sqrt{\dfrac{9}{0.0001}}=3{,}000\ \mathrm{rpm}
풀리만: N1=1090.0004=1,500 rpmN_1=10\sqrt{\dfrac{9}{0.0004}}=1{,}500\ \mathrm{rpm}

1Nc2=13,0002+11,5002=53,0002\dfrac{1}{N_c^2}=\dfrac{1}{3{,}000^2}+\dfrac{1}{1{,}500^2}=\dfrac{5}{3{,}000^2} → Nc=3,0005=6005 rpmN_c=\dfrac{3{,}000}{\sqrt5}=600\sqrt5\ \mathrm{rpm}

  • 600: 5\sqrt5로 한 번 더 나눈 값이다.
  • 1,000 및 1,00051{,}000\sqrt5: 처짐 단위(mm→m) 환산이나 합성식을 잘못 적용한 값이다.

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