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엔지니어는 넓게..,(축) | ||
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축을 설계한다는 것은 사람으로 따지면 관절을 생각한다는 의미와 같다. 관절은 직선운동 또는 선형운동의 중심점으로써 기계적 운동점의 주축이라 할 수 있고 역활이 그러다보니 각 부품들의 정역학 또는 동역학적 운동을 통해 발생되는 반력을 지탱하고 지랫대와 같이 모멘트를 전달(열역학적으로는 운동에너지(쥬울) 로 표현할 수 있다) 해주는 역활을 수행하기도 한다. 그러므로 축을 설계할 때는 축과 연결되어 있는 최종엔트리 부품까지도 그 영향력을 파악하여 설계해 줘야 함이 마땅하다. 축은 연결방식에 따라 주축, 중간축, 전달축으로 나누어 지고 축의 운동성분에 따라 스핀들, 회전축, 차축으로 분류되기도 한다. 축을 설계하는 메카니즘은 일반적으로 역학식과 factor에 의해 단면을 산정하고 또 특이형상에 따라 형상계수와 확대계수를 부여하기도 한다. d1=^3√(32Me/αxσπ) d2=^3√(16Te/αxτπ) - 형상계수 α=σn/σw (σw : 실응력 / σn : 공칭응력) - Te = √(M^2+T^2) - Me = (T2 + M) / 2 비록 고전적인 방법이지만 휨모멘트, 비틀림모멘트, 조합에 의한 조합력에 의해 자유단면상에서 생각할 수 있고 구동축의 경우는 기어의 동특성계수를 반영하여 부가적 안전율을 높이기도 한다. 물론 축에서의 notch, 단면결손, 파임, 키박음, 사용재료에 대해서도 면밀히 고려하기 마련인데 현재 연강이 아닌 고장력강이상에서는 USD(강도해석법)에서의 안전기준에 따라 변형률이 0.0002 인 점을 재료의 항복응력점(소성변형이 시작되기 직전)으로 고려하고 있다. 그러나 이러한 과학설계를 실시함에도 불구하고 사실 현업에서는 축의 파괴문제로 많은 골머리를 앓고 있는 것이 사실이고 원인규명 또한 쉽지 않아 대부분 추정성 REPORT 를 작성하여 원인을 규명하려는 노력이 소극적 방법에 의한 관례가 되어 버렸다. 대부분의 축 파손은 피로파괴에 대한 문제이다. 초기 조건을 만족하여 제작이 된 축은 가동일기준으로 수일내에 문제를 일으키지 않으나 서두에서도 서술했듯 축이 외부와 내부로 부터 흡수되고 전달되는 다양한 운동력에 대해 고려하지 않았기 때문이다. 단축성 운동에선 문제가 덜하겠지만 다축(2축이상의 운동과 연관된 축) 상태하에 놓여있는 축에 대해서는 주축또는 전동축으로 부터 최고 말단위치에 놓여있는 요소들의 힘의 관계를 파악하고 모든 연관부품에 대한 최종 영향을 상호고려하여 축에 새롭게 자극할 증감의 가중치로 재분배해야 할 것이다. 해석의 방법이 고전적이던 아니면 해석툴을 이용한 방법이던 각자의 스킬에 따를 것이나 축을 설계할 땐 "축" 자체만을 보지말고 축과 생사고락을 함께 하는 "축계" 를 함께 생각하는 엔지니어가 되기를 바란다. 
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| Toal 65 |
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