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사각나사의 유효지름이 63mm, 피치가 3mm 인 나사잭으로 5t의 하… | [기계설계산업기사 필기] 18년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[기계설계산업기사 필기] 18년 3회차
사각나사의 유효지름이 63mm, 피치가 3mm 인 나사잭으로 5t의 하중을 들어올리려면 레버의 유효길이는 약 몇 mm 이상이어야 하는가? (단, 레버의 끝에 작용시키는 힘은 200N이며 나사 접촉부 마찰계수는 0.1이다.)
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해설

나사잭에서 필요한 레버 길이는 하중을 들어올리는 데 필요한 회전토크를 레버 끝 힘으로 나누어 구한다.

하중 5t은 W=5000 kgf×9.8=49000 NW = 5000\,\mathrm{kgf} \times 9.8 = 49000\,\mathrm{N} 이고, 사각나사의 리드각과 마찰각을 이용하면 토크는 T=Wde2⋅μπde+pπde−μpT = W\dfrac{d_e}{2}\cdot\dfrac{\mu\pi d_e + p}{\pi d_e - \mu p} 로 표현된다.

수치를 대입하면 T≈49000×632×0.1×π×63+3π×63−0.1×3≈1.78×105 N⋅mmT \approx 49000\times\dfrac{63}{2}\times\dfrac{0.1\times\pi\times63+3}{\pi\times63-0.1\times3} \approx 1.78\times10^{5}\,\mathrm{N\cdot mm} 이다.

레버 유효길이는 L=TP=1.78×105200≈890 mmL=\dfrac{T}{P}=\dfrac{1.78\times10^{5}}{200}\approx 890\,\mathrm{mm} 이므로, 보기 중 이를 만족하는 약 891mm 이상이 답이 된다.

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