축 설계 계산 공식 정리 (정하중을 받는 직선축의 강도)

안녕하세요. 메카럽입니다.

이번 포스팅에서는 축 설계시 유용하게 사용하실 수 있는 계산 공식들을 정리해 드리도록 하겠습니다.

공식을 외우는 것도 좋지만 방대한 양이므로 그때그때 찾아 보시는 방법을 추천드립니다.

이번 포스팅에서는 여러 하중 중에서 정하중을 바대는 직선축의 강도 계산식에 대해 정리하고 다음 포스팅에서는 동하중 및 직선축의 비틀림 강성도에 따른 축설계 계산식을 정리해 드리도록 하겠습니다.

 

요즘들어 제 포스팅이 방문해주시는 이웃님들에게 공감대가 형성이 안되어 죄송한 마음도 들고 한 편으로는 그럼에도 불구하고 방문해주셔서 응원의 댓글과 좋은 말씀을 주셔서 더욱 힘이 나기도 합니다. 주말에는 최대한 공감대가 형성될 수 있는 여행이나 영화관련해서 포스팅해 이웃님들과의 소통이 끊기지 않도록 노력하는 메카럽이 되겠습니다.

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강도에 의한 축지름 설계

≪정하중을 받는 직선축의 강도≫

[용어정리]
T : 축에 작용하는 비틀림 모멘트[N·mm]
M : 축에 작용하는 굽힘 모멘트[N·mm]
N : 분당 회전 속도[rpm]
H = Hrs : 전달 마력[PS]
H' = Hkw : 전달 마력[kW]
d : 중실축(실체 원형축)의 지름[mm]
d1 : 중공축(속이 빈 원형축)의 내경[mm]
d2 : 중공축(속이 빈 원형축)의 외경[mm]
τ : 축의 허용전단응력[MPa]
η : 좌굴효과를 표시하는 계수
l : 베어링 사이의 거리
k : 축의 단면 2차반지름(회전반지름)
λ : 세장비, λ=l/k
σγ : 압축항복점
n : 축의 받침계수(단말계수)
l : 축의 길이[mm]
σ : 축의 허용굽힘응력[MPa]

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차축과 같이 굽힘 모멘트만을 받는 축

▣ 실체 원형축의 경우 공식

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▣ 속빈 원형축의 경우 공식

 

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비틀림 모멘트만을 받는 축

▣ 실체 원형축의 경우

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▣ 축이 전달하려는 동력을 마력 Hps로 표시

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▣ 축이 전달하려는 동력을 Hkw로 표시

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▣ 마력을 N[rpm]으로 전달시키는 축의 지름

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▣ kW의 동력을 전달시키는 축의 지름

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▣ 속 빈 원형축의 경우

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▣ 마력을 N[rpm]으로 전달시키는 축의 지름

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▣ kW의 동력을 전달시키는 축의 지름

 

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굽힘 모멘트와 비틀림 모멘트를 동시에 받는 축

▣ 실체 원형축의 경우

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▣ 속 빈 원형축의 경우

 

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굽힘 모멘트와 비틀림 모멘트 및 축방향의 하중이 동시에 작용하는 축

▣ 단축(짧은 축)의 경우

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▣ 장축(긴 축)의 경우

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무수히 많은 축 설계 공식 중에 필요로 하실 만한 부분을 정리하였습니다. 각 분야에서 사용하시는 설계 계산식의 경우 회사마다 사용하는 계산식이 따로 있지만 포스팅을 통해 정리해 드린 계산식은 처음 설계를 공부하시는 사회 초년생분들이나 설계관련 공부를 하시는 분들을 위해 KS규격에 맞는 계산식을 알려드린 것이니 참고하셔서 설계에 적용하시기 바랍니다.

위 포스팅을 통해 알려드린 계산식을 잘 숙지하셔서 축 설계 시 유용하게 사용하시기 바라며 설계하시는 분들 모두 화이팅하세요. 언제나 뒤에서 응원하겠습니다.