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1[설비보전산업기사 필기] 20년 1회차

실린더가 전진할 때 이론 출력을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, D:실린더 내경, P:사용공기압력, d:로드 직경, 마찰력은 무시하고 로드측 압력은 대기압이다.)

 $\dfrac{\pi D^2}{4} \times P$

 $\dfrac{\pi}{4} \times (D^2 - d^2) \times P$

 $\dfrac{\pi}{4} \times (D^2 - d^2) \times P^2$

 $\dfrac{\pi}{4 \times (D - d)} \times P^{2}$

해설

공기압 실린더의 이론 출력은 피스톤에 작용하는 유효 수압 면적 × 사용 공기압력으로 구한다. 전진(밀어내기) 행정에서는 압축공기가 로드가 없는 헤드측 피스톤 전면에 그대로 작용하므로, 유효 면적은 실린더 내경 D만으로 정해지는 원 단면적 $\dfrac{\pi D^2}{4}$ 이다.

따라서 전진 시 이론 출력은 $F=\dfrac{\pi D^2}{4}\times P$ 가 된다. 문제 조건대로 마찰을 무시하고 로드측 압력이 대기압이므로 되미는 힘이나 마찰 손실은 빼지 않는다.

반대로 후진 행정에서는 로드 단면적만큼 수압 면적이 줄어 $F'=\dfrac{\pi}{4}\left(D^2-d^2\right)\times P$ 가 되므로 전진 출력보다 항상 작다. 전진 출력식에 로드 직경 d가 들어가서는 안 되고, 압력 P는 면적에 1차로 곱해질 뿐 제곱으로 들어가지 않으며, 지름의 차 (D−d)를 그대로 쓰면 면적 차원이 성립하지 않는다.

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