9급지방직공무원 2010-05-22 기계설계 11번 문제 해설

문제 요약:
다판식 원판 클러치에서 축방향 힘 10 kgf로 2 kgf·m 토크를 전달하려면 마찰면의 최소 개수는 몇 개인가? (안지름: 100mm, 바깥지름: 300mm, 마찰계수 μ=0.2)

정답: 2번 (10)

근거:
- 클러치의 토크 전달 공식: 토크 = \mu × F × n × (π/2) × ≤ft(\frac{D_{외부} - D_{내부}}{2}\right)
- 여기서 F 는 힘 (10 kgf), \mu 는 마찰계수 (0.2), n 은 마찰면 개수, D_{내부} 와 D_{외부} 는 각각 안지름과 바깥지름 (각각 100mm, 300mm)

2 kgf·m = 0.2 × 10 × n × (π/2) × ≤ft((300 - 100/2)\right)
- 계산 결과: n ≈ 10

오답 포인트:
- 1번 (5): 마찰면 수가 적어 토크 전달 부족
- 3번 (15): 과도한 마찰면으로 효율성 저하 및 구조적 복잡성 증가
- 4번 (20): 과도한 마찰면으로 비용 및 유지보수 증가

핵심 개념:
- 토크 전달은 마찰력과 직접적으로 연관되며, 마찰면 개수 증가로 토크 증가 가능하지만 최적 개수 필요.

마무리 요약:
마찰면 개수는 토크 전달 효율과 구조적 균형을 고려하여 정확히 계산된 10개가 최적입니다.