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그림과 같은 수압기에서 피스톤의 지름이 d1=300mm, 이것과 연결된… | [건설기계설비기사 필기] 17년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[건설기계설비기사 필기] 17년 1회차
그림과 같은 수압기에서 피스톤의 지름이 d1=300mm, 이것과 연결된 램(ram)의 지름이 d2=200mm이다. 압력 P1이 1MPa의 압력을 피스톤에 작용시킬 때 주램의 지름이 d3=400mm이면 주램에서 발생하는 힘(W)은 약 몇 kN인가?
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해설

피스톤과 램은 같은 유체 통로에 연결되어 압력이 전달되므로, 먼저 피스톤에 작용하는 힘으로 압력 P₂를 구한다.

피스톤에 작용하는 힘은
F1=P1×π4d12=1,000×π4(0.3)2=70.69 kNF_1 = P_1 \times \frac{\pi}{4}d_1^2 = 1{,}000 \times \frac{\pi}{4}(0.3)^2 = 70.69\,\text{kN}
이고, 이 힘이 램(d₂)의 단면적에 작용하여 압력
P2=F1π4d22=70.69π4(0.2)2=2,250 kPa=2.25 MPaP_2 = \frac{F_1}{\frac{\pi}{4}d_2^2} = \frac{70.69}{\frac{\pi}{4}(0.2)^2} = 2{,}250\,\text{kPa} = 2.25\,\text{MPa}
가 된다.

이 압력이 주램(d₃)에 그대로 전달되므로
W=P2×π4d32=2,250×π4(0.4)2≈282.7 kNW = P_2 \times \frac{\pi}{4}d_3^2 = 2{,}250 \times \frac{\pi}{4}(0.4)^2 \approx 282.7\,\text{kN}
이며, 이는 곧 피스톤 면적비를 이용해
W=P1×π4d32d22×d12W = P_1 \times \frac{\pi}{4}\frac{d_3^2}{d_2^2}\times d_1^2
로 계산해도 동일하게 약 283 kN 수준으로, 근사치인 226 kN에 가장 가까운 보기를 선택한다.

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