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지름 3mm의 철사로 코일의 평균지름 75mm인 압축코일 스프링을 만들… | [건설기계설비기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[건설기계설비기사 필기] 21년 3회차
지름 3mm의 철사로 코일의 평균지름 75mm인 압축코일 스프링을 만들고자 한다. 하중 10N에 대하여 3cm의 처짐량을 생기게 하려면 감은 횟수(n)는 대략 얼마로 해야 하는가? (단, 철사의 가로탄성계수는 88GPa 이다.)
1
n = 9.9
2
n = 8.5
3
n = 5.2
4
n = 6.3
해설

압축 코일 스프링의 처짐량 공식으로 구하면 감은 횟수는 약 6.3이다.

처짐량 공식은 δ=8PD3nGd4\delta = \frac{8PD^3n}{Gd^4}이며, 여기서 P는 하중, D는 평균지름, n은 감은 횟수, G는 가로탄성계수, d는 철사지름이다. 주어진 값을 정리하면 P = 10N, D = 75mm, δ = 30mm(3cm), G = 88GPa = 88,000MPa, d = 3mm이다.

공식을 n에 대해 정렬하면
n=δGd48PD3n = \frac{\delta Gd^4}{8PD^3}
값을 대입하면
n=30×88,000×348×10×753=30×88,000×818×10×421,875=213,840,00033,750,000≈6.34n = \frac{30 \times 88,000 \times 3^4}{8 \times 10 \times 75^3} = \frac{30 \times 88,000 \times 81}{8 \times 10 \times 421,875} = \frac{213,840,000}{33,750,000} \approx 6.34이다.

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