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1[7급 국가직 기계설계] 22년 1회차
그림과 같이 골지름이 5 mm인 리머볼트 8개가 결합된 플랜지 커플링에 15 kgf․m의 토크를 가했을 때, 각 리머볼트에 발생하는 전단응력[kgf/mm2]은? (단, 전단응력만 고려하며, D =100 mm, π=3\pi=3이다)

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해설

각 리머볼트의 전단응력은 2 kgf/mm2kgf/mm^{2}이다.

토크는 볼트 피치원(지름 D) 위의 전단력으로 전달된다. T=15 kgf⋅m=15000 kgf⋅mmT=15\ \mathrm{kgf\cdot m}=15000\ \mathrm{kgf\cdot mm}이므로 볼트 1개의 전단력은
F=2TzD=2×150008×100=37.5 kgfF=\dfrac{2T}{zD}=\dfrac{2\times 15000}{8\times 100}=37.5\ \mathrm{kgf}

볼트 단면적 A=πd24=3×524=18.75 mm2A=\dfrac{\pi d^2}{4}=\dfrac{3\times 5^2}{4}=18.75\ \mathrm{mm^2}이므로
τ=FA=37.518.75=2 kgf/mm2\tau=\dfrac{F}{A}=\dfrac{37.5}{18.75}=2\ \mathrm{kgf/mm^2}

  • 1 kgf/mm2kgf/mm^{2}은 D를 반지름으로 착각해 전단력을 절반으로 잡은 값이다.
  • 4 kgf/mm2kgf/mm^{2}·8 kgf/mm2kgf/mm^{2}은 볼트 개수나 지름 환산을 잘못 넣었을 때 나오는 값이다.

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