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전단을 위해 4,500 kgf․m의 일이 필요한 강판을 전단할 수 있는… | [7급 국가직 기계설계] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 기계설계] 21년 1회차
전단을 위해 4,500 kgf․m의 일이 필요한 강판을 전단할 수 있는 전단기를 제작하고자 한다. 전단기는 500 rpm의 회전축에 플라이 휠을 달아 플라이 휠에 저장될 에너지로 전단작업을 수행한다. 전단과정에서 플라이 휠 회전속도가 20 % 저하된다고 할 때, 이 플라이 휠의 질량관성모멘트값[kgf․m․s2]은? (단, π=3\pi = 3이다)
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해설

플라이 휠의 질량관성모멘트는 10 kgf⋅m⋅s210\ \mathrm{kgf \cdot m \cdot s^2}이다.

각속도: ω1=2πN60=2×3×50060=50 rad/s\omega_1 = \dfrac{2\pi N}{60} = \dfrac{2 \times 3 \times 500}{60} = 50\ \mathrm{rad/s}
20 % 저하: ω2=0.8×50=40 rad/s\omega_2 = 0.8 \times 50 = 40\ \mathrm{rad/s}

방출 에너지는 운동에너지 차이: E=12J(ω12−ω22)E = \dfrac{1}{2}J(\omega_1^2 - \omega_2^2)
대입: 4500=12J(2500−1600)=450J4500 = \dfrac{1}{2}J(2500 - 1600) = 450J → J=10J = 10

  • 5: 에너지식의 12\dfrac{1}{2}를 빠뜨린 값이다.
  • 3.6: 속도 저하를 고려하지 않고 12Jω12=4500\dfrac{1}{2}J\omega_1^2 = 4500으로 푼 값이다.

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