9급국가직공무원 2012-04-07 기계설계 8번 문제 해설

### 문제 요약 볼 베어링이 500N의 하중을 받고, 최대 허용 동정격하중이 1,500N일 때, 10,000시간 이상 안정적으로 작동하기 위한 최대 회전수([rpm])는? ### 정답 및 근거 **정답:** 2번 (45 rpm) - **근거:** 베어링의 수명은 **로ール링 수명 공식**에 따라 결정되며, 일반적으로 **Hertzian 접촉 스트레스**와 관련된 공식을 사용한다. 최대 허용 하중 (500N) 대비 동정격하중 (1,500N) 비율을 고려할 때, 수명 \(N\)은 다음과 같이 추정된다: \[ N = \left(\frac{C}{P}\right)^{-\frac{1}{3}} \times \text{기본 수명} \] 여기서 \(C\)는 기본 수명 상수, \(P\)는 실제 작용하는 하중이다. 수명 \(N\)이 10,000시간 이상이 되려면 하중이 낮아져야 한다. 동정격하중을 활용해 하중을 줄이는 것이 핵심이며, 주어진 옵션 중 **45 rpm**이 하중 분산을 최적화해 수명을 확보하는 적절한 값이다. ### 오답 포인트 - **1번 (30 rpm):** 하중 분산이 부족하여 수명이 부족할 가능성이 높다. - **3번 (300 rpm):** 과도한 저속으로 인해 효율성이 떨어질 수 있다. - **4번 (450 rpm):** 과도한 회전수로 인해 마찰 증가 및 열 발생으로 수명이 짧아질 수 있다. ### 핵심 개념 - **동정격하중 활용:** 하중 분산을 통해 수명 연장 - **회전수와 수명 관계:** 적절한 회전수 설정으로 수명 보장 ### 마무리 요약 최대 회전수를 **45 rpm**로 설정함으로써 하중 분산이 최적화되어 베어링이 10,000시간 이상 안정적으로 작동할 수 있다.