제어용 기계요소

기계요소 설계 핵심요약 - 제어용 기계요소

 

 

제어용 기계요소

 

스프링

 

스프링의 정의

- 스프링은 재료의 탄성을 이용하여 충격과 진동을 완화하는 것이다.

스프링의 사용 목적

- 충격 완화 - 진동 흡수 - 힘의 축적 - 힘의 측정 - 운동과 압력의 억제

스프링의 재질

- 금속뿐만 아니라 고무나 공기 등도 이용한다.

 

 

스프링의 종류

종 류	특 징
압축 코일 스프링	- 코일 중심선 방향으로 압축 하중을 받는 코일 스프링 - 자동차 현가 장치, 자전거 안장 등 충격 및 진동 완화용으로 사용
인장 코일 스프링	- 코일 중심선 방향으로 인장 하중을 받는 코일 스프링 - 재봉틀의 실걸이 스프링, 자전거 앞 브레이크 스프리어용으로 사용
비틀림 코일 스프링	- 코일 중심선 주위에 비틀림을 받는 코일 스프링 - 인장 코일 스프링과 비슷한 용도로 사용
원뿔형 코일 스프링	- 스프링의 모양이 원뿔형으로 감긴 코일 스프링
장구형 코일 스프링	- 스프링의 모양이 장구형으로 감긴 코일 스프링
판(겹판) 스프링	- 하중을 받칠 수 있는 가늘고 긴 판 모양의 스프링 - 자동차나 철도 차량의 주행 중 진동 감쇄, 자대와 바퀴 사이에 완충 장치로 사용
벌류트 스프링	- 스프링의 모양이 고둥같이 보인다고 하여 벌류트라고 불린다. - 직사각형 단면의 평강을 코일 중심선에 평행하게 감아 원뿔 형태로 감아서 만든 스프링
스파이럴 스프링	- 단면이 일정한 밴드를 감아서 중심선이 한 평면상에서 소용돌이 모양을 만든 스프링 - 한정된 공간에서 비교적 큰 에너지를 저장할 수 있어 태엽스프링으로 사용
원판 스프링	- 원판의 양쪽 끝에 물건을 꽂을 수 있도록 만든 스프링 - 메모용지 등을 꽂아 놓는 용도로 사용
토션 바	- 긴 봉의 한 끝을 고정하고 다른 쪽 끝을 비틀어, 그때의 비틀림 변위를 이용하는 스프링
쇽 업소버	- 축 방향의 하중 작용 시 피스톤이 이동하여 작은 구멍인 오리피스로 기름이 유출되면서 진동을 감소시키는 완충장치
고무 완충기	- 고무를 사용하여 충격을 흡수, 완화하는 완충기
링 스프링 완충기	- 스프링을 포갠 압축된 스프링으로 큰 에너지를 흡수하는 완충기

 

스프링 지수

 

 

스프링 상수(K')

스프링의 단위 길이(mm) 변화를 일으키는 데 필요한 하중(P 또는 W)이다.

 

P : 작용 힘

W : 하중

δ : 코일의 처짐량

 

 

 

 

 

스프링 상수(K)값 구하기

병렬 연결 시	K = K1 + K2
직렬 연결 시

 

 

겹판 스프링

스프링 제도 시 원칙적으로 상용 하중 상태에서 그리는 스프링은 겹판 스프링으로써 항상 휘어진 상태로 표시된다.  겹판 스프링은 너비가 좁고 길이가 조금씩 다른 몇 개의 얇은 강철판을 포개어 긴 보의 형태를 만들어 스프링 작용을 하도록 한 것으로 차대와 바퀴 사이에 완충 장치로 많이 사용된다.

 

 

 

 

 

핵심 문제

 

01. 압축코일스프링에서 코일의 평균 지름(D)이 50mm, 감 김수가 10회, 스프링 지수(C)가 5.0일 때 스프링 재료의 지름은? (2013년 2회 - 기출)

① 5

② 10

③ 15

④ 20

 

 

 

정답 : ②

 

 

 

01 - 해설.

스프링 지수(C') 구하는 식

 

 

 

02. 스프링에서 스프링 상수(K) 값의 단위로 옳은 것은? (2013년 5회 - 기출)

① N

② N/mm

③ N/㎟

④ mm

 

 

 

 

정답 : ②

 

 

 

01 - 해설.

스프링 상수(K) : 스프링상수 단위 길이(mm) 변화를 일으키는 데 필요한 하중(P 또는 W)이다.

 

P : 작용 힘

W : 하중

δ : 코일의 처짐량