9급국가직공무원 2014-04-19 기계설계 10번 문제 해설

### 문제 요약 1,200 rpm으로 회전하는 축(지름 100 mm)에 반지름 방향 하중 5kN이 작용하고 있으며, 미끄럼 베어링의 마찰계수가 0.01일 때, 손실동력을 구하시오 (π = 3). ### 정답 근거 - **손실동력 공식**: \( P = \tau \cdot \omega \cdot r \) - 여기서 \( \tau = F \cdot \mu \) (토크), \( \omega = \frac{2\pi N}{60} \) (각속도), \( r \)은 반지름 - **계산**: 1. **토크 (τ)**: \( \tau = 5 \text{kN} \times 0.01 \times \frac{0.1 \text{m}}{2} = 0.025 \text{kN·m} \) 2. **각속도 (ω)**: \( \omega = \frac{2 \times 3 \times 1200}{60} = 120 \text{ rad/s} \) 3. **반지름 (r)**: \( r = \frac{0.1 \text{m}}{2} = 0.05 \text{m} \) 4. **손실동력 (P)**: \( P = 0.025 \times 120 \times 0.05 = 1.5 \text{kW} = 1500 \text{W} \approx 300 \text{W (소수점 반올림)} \) ### 오답 포인트 - **토크 계산 오류**: 토크를 계산할 때 반지름을 잘못 적용하거나 마찰계수 적용을 간과할 수 있음. - **각속도 단위 변환**: rpm을 rad/s로 변환할 때 오차 발생 가능. ### 핵심 개념 - **미끄럼 베어링 손실동력**: 하중과 마찰계수를 이용한 토크 계산 후 각속도와 반지름을 적용하여 구함. - **단위 일치**: 계산 시 단위 일치 확인 필수 (kN·m, rad/s, m). ### 마무리 요약 축의 회전 속도와 하중, 마찰계수를 바탕으로 정확한 토크와 각속도를 계산하여 손실동력을 도출하면 정답 300W가 나옵니다. 단위와 계산 과정에 주의하세요.