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1[국회직 9급 기계설계] 17년 1회차
그림과 같은 단식 블록 브레이크에서 드럼의 좌회전을 정지시키기 위해 레버(lever) 끝에 가할 힘 F1F_{1}은 몇 N인가? (단, 제동토크는 22,500 N·mm, aa= 500 mm, bb= 250 mm, cc= 50 mm이고, 드럼의 지름은 300 mm, 마찰계수는 0.3이다.)
문제 이미지
문제 이미지
블록
드럼
1
235
2
265
3
295
4
325
5
355
해설

수직력과 마찰력의 모멘트를 지점에 대해 세우면 레버 끝에 가할 힘은 235 N이다.

제동토크에서 마찰력을 구하고, 마찰계수로 수직력을 구한다.
f=TD/2=22500150=150 Nf=\dfrac{T}{D/2}=\dfrac{22500}{150}=150\ \mathrm{N}
N=fμ=1500.3=500 NN=\dfrac{f}{\mu}=\dfrac{150}{0.3}=500\ \mathrm{N}

드럼이 좌회전하면 블록이 닿는 드럼 왼쪽 면은 아래로 움직이므로, 블록이 받는 마찰력은 아래쪽이다. 이 마찰력은 레버를 드럼 쪽으로 돌려 조작력을 줄여 준다.
F1a=Nb−fcF_{1}a=Nb-fc
F1×500=500×250−150×50F_{1}\times 500=500\times 250-150\times 50
F1=117500500=235 NF_{1}=\dfrac{117500}{500}=235\ \mathrm{N}

  • 265 N은 마찰력의 모멘트를 더한 값으로, 드럼이 반대로 회전할 때의 조작력이다.
  • 295 N은 마찰력 모멘트 자리에 제동토크를 그대로 더한 값이다.
  • 325 N은 마찰력의 팔 길이를 cc가 아닌 bb로 잡아 더한 값이다.
  • 355 N은 수직력 항만으로 구한 250 N보다 큰 값으로, 마찰력이 조작력을 줄여 주는 좌회전 조건과 맞지 않는다.

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