비틀림 (4) - 전동축의 설계 /동력,각속도

 

 

 

지금까지 축에서 토크가 작용하였을때 비틀림각과 전단응력 등에 대해 알아보았다.

비틀림 힘이 들어가는 전동축을 설계할때에는 동력과 회전 속도를 생각해 보아야하는데

이는 전동축을 설계할때 축이 특정한 속도에서 필요한 동력을 줄때 재료가 얼마만큼의

전단응력을 견딜 수 있는지 계산 해야 하기 때문이다. 또한 그에따라 재료와 축의 단면의 치수도 

맞춰 주어야 할 것이다.

축에 토크 T를 받고 각속도 ω로 회전하는 재료를 생각해보자.

이때 동력P 는 Tω가 된다.

P=Tω

ω=2πf (f=회전주파수=회전수/초) =단위:s^-1=Hz(헤르츠)

cf) rpm = 분당 회전수 rpm/60 = Hz 

이므로 P=2πfT가 된다. 이때 동력 P 의 단위는 N*m/s = W(와트)

따라서 T=P/2πf 

이때 허용가능한 전단응력을 알아보기 위해

\(\tau_{max}\)=Tc/J 식을 사용한다.

결과적으로  \(\tau_{max}\) 값을 알 수 있게 된다.

원형축에서는 단면의 치수가 바뀌는 부분에 응력의 집중이 일어난다.

불연속점 에서 최대응력이 발생한다고 볼 수 있다.

이때 최대 전단응력값 \(\tau_{max}\)는

\(\tau_{max}\)=K*\(\frac{Tc}{J}\) 로 나타낼 수 있다.

여기서 K는 응력집중계수 이고, 그 계수는 불연속점의 원형 단면 치수 차이로 실험치가 있다.