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베어링 사이의 길이가 3a인 축에 무게가 W인 회전체를 단독으로 설치하… | [국회직 9급 기계설계] 18년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[국회직 9급 기계설계] 18년 1회차
베어링 사이의 길이가 3a인 축에 무게가 W인 회전체를 단독으로 설치하였을 때와 두 회전체를 설치하였을 때 축의 위험속도는 어떻게 변하는가? (단, 축의 자중은 무시한다. 2개 이상의 회전체로 구성된 축의 위험속도 계산은 던커레이(Dunkerley) 공식을 이용하라.)

문제 이미지
1
2배 증가한다.
2
2\sqrt{2}배 증가한다.
3
변화없다.
4
12\frac{1}{\sqrt{2}}배 감소한다.
5
12\frac{1}{2}배 감소한다.
해설

회전체를 하나 더 설치하면 위험속도는 12\dfrac{1}{\sqrt{2}}배로 감소한다.

그림의 두 회전체는 각각 한쪽 베어링에서 aa, 다른 쪽에서 2a2a 떨어져 있다. 축의 좌우 대칭 위치이므로 각각을 단독으로 설치했을 때의 처짐과 위험속도 N1N_{1}은 서로 같다.

던커레이 공식에 대입한다.
1Nc2=1N12+1N12=2N12\dfrac{1}{N_{c}^{2}}=\dfrac{1}{N_{1}^{2}}+\dfrac{1}{N_{1}^{2}}=\dfrac{2}{N_{1}^{2}}
Nc=N12N_{c}=\dfrac{N_{1}}{\sqrt{2}}

  • 2배 증가는 위험속도가 커진다는 내용으로, 질량이 늘면 고유진동수가 낮아진다는 점과 어긋난다.
  • 2\sqrt{2}배 증가도 던커레이 결과의 역수를 취한 값으로, 위험속도가 커지는 방향이라 맞지 않는다.
  • 변화없다는 내용은 추가된 회전체의 항을 던커레이 공식에서 빠뜨린 결과다.
  • 12\dfrac{1}{2}배 감소는 공식의 제곱 관계를 무시하고 위험속도 자체를 반으로 본 결과다.

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