Ⅰ 서론Ⅱ 본론1. 후크의 법칙이란?2. 탄성계수의 구분3. 응력-변형율 선도Ⅲ 결론Ⅳ 참고자료서론응력과 변형률 선도에 대해서 알아보기 위해서는 먼저 후크의 법칙을 알아야 한다.후크의 법칙(Hooke’s law)은 1678년 영국의 로버트 훅이 탄성 한도 내에서신장량은 힘과 길이에 비례하고 단면적에 반비례한다는 것을 실험적으로밝혀냈으며 이러한 관계식을 후크의 법칙 또는 정비례의 법칙이라 한다.즉, 제창된 탄성에 관한 법칙을 말하며 물체에 하중을 가하면 하중이 어떤한도에 이르기까지는 하중과 변형이 정비례 관계에 있다고 하는 법칙이다.그렇다면 후크의 법칙의 식은 무엇인가?후크의 법칙은 우리 주위에서 흔히 볼 수 있는 다리나, 책상, 의자 같은 하중을 받는 물체들에 적용되어지고 건축구조나 하중을 받는 모든 물체를 제작 시에 응용되어지는 법칙임을 알고 더 자세하게 알아보기 위해 조사하였다.본론후크의 법칙을 발견한 로버트 후크(Robert Hooke, 1635~1703)는 1662년 창립된영국 왕립협회의 창립회원으로 뉴턴과 동시대에 런던에서 살았던 사람이었다.그는 권위의식이 강하고 논쟁을 좋아했던 사람으로 유명했었지만 뛰어난 물리학자로도 불리며 많은 실험과 발명을 하는 사람이었다.후크의 법칙(Hooke’s law)은 고체에 힘을 가해 변형시키는 경우, 힘의 크기가 어떤 한도를 넘지 않는 한 변형의 양은 힘의 크기에 비례한다는 법칙을 말한다.즉 탄성 한도 내에서 신장량(delta )은 힘(P)과 길이(L)에 비례하고 단면적(AE)에 반비례한다는 법칙으로 식으로 나타내면delta = {PL} over {AE}로 나타낼 수 있고, 여기서 AE를단위 길이당 변형을 일으키는 데 필요한 힘으로 축강도(axial rigidity)라 한다.또한{L} over {AE}를 유연도(Flexibility)라 하고,{AE} over {L}를 강성도(Stiffness)라고 한다.여기까지의 식을 관계식으로 정리 하면※E= {Pl} over {A delta } = {{P} over {A}} over {{delta } over {l}} = {sigma } over {epsilon } (kg/cm ^{2)}※sigma ``=`E epsilon※ 탄성계수 = 재료정수 ={응력} over {변형률}식에서 E는 각 재료에 따라 그 값이 다른 정수이며 탄성계수(modulus of ela ? sticity)라 부르고 탄성계수는 후크의 법칙이 성립되는 힘의 한계를 비례한계, 이 한계 내에서의 힘과 변형량과의 비를 말한다.단위는 kg/cm², N/m², lb/in²가 된다.탄성계수는 3가지 방법으로 구분되는데①종탄성계수(Modulus of longitudinal elasticity) : E수직응력와 그에 따른 종변형률 사이에는 식의 후크의 법칙을 만족시키는 비례상수 E가 존재하며 Young이 처음을 수치적으로 측정하였다.따라서 재료정수 E는 Young의 계수 또는 종탄성계수라 부르며 동일재료에 대한 인장과 압축에 대한 종탄성계수 E는 거의 같다.연강의 경우 종탄성계수 E는 2.1 * 10{} ^{6} kg/cm² 또는 30*10{} ^{6}lb/in² 이다.②횡탄성계수(Modulus of lateral elasticity) : G탄성 한도 내에서는 전단응력tau 와 그에 따른 전단변형률gamma 의 비는 동일 재료에대하여 일정하고, 이러한 비례 상수를 횡탄성계수 또는 전단탄성계수(shear modulus of rigidity) G로서 표시하여 철강재료의 경우 그 크기는 대락 종탄성 계수 E의 2/5 정도이다.연강의 경우 횡탄성계수 Gsms 0.81* 10{} ^{6} kg/cm² 또는 11.5*10{} ^{6}lb/in² 이다.G`=` {tau } over {epsilon _{s}} `=` {{P} over {A}} over {{delta } over {l}} `=` {Pl} over {A delta } (kg/cm ^{2)}tau `=`G gamma (kg.cm ^{2} )③체적탄성계수 : K수직응력sigma 와 체적변형률epsilon _{v}의 비는 동일 재료에서는 일정하다. 이 비를 체적탄성계수 K라 하고 다음 식으로 표시한다.K`=` {sigma } over {epsilon _{v}} ``=` {{P} over {A}} over {{DELTA V} over {V}} `=` {PV} over {A DELTA V} (kg/cm ^{2)}sigma `=` epsilon _{v} K고체역학의 기본법칙인 후크의 법칙은 1678년 용수철의 늘어남에 대한 실험적연구를 통해 발견하였는데 (F=kx) 용수철에 추를 달아 놓으면 어느 일정 수준까지 추의 무게에 비례하여 용수철이 늘어난다.따라서 이 관계를 그래프로 그리면 용수철의 길이와 추의 무게가 서로 비례하는 결과를 얻게 된다. 그러다가 더 이상 비례의 관계가 성립하지 않고 길이가 잘 늘어나지 않게 되는데 그때가 바로 비례한계이다. 일반적으로 이 관계는 늘어남 변형 뿐 아니라 고체의 어떠한 변형에 대해서도 성립한다.한편, 물체에 작용하는 추(하중)에 의해 내부에 생기는 응력(변형력)과 변형과의 관계를 나타내는 선도를 응력변형도선도(應力變形度線圖)라고 한다.변형률 선도는 물체의 탄성한계·항복점(降伏點)·극한강도·신장률 등 재료가 가지는 기계적 성질을 조사하는 데 이용된다.원점 O에서 P까지 응력에 비례하여 직선적으로 변형률이 증가하여 후크의 법칙이 성립한다.탄성 한계: 변형이 생기더라도 하중을 제거하면 원래대로 되돌아가는 점
-서론- 자이로 계기란 고속 회전하고 있는 무거운 회전체를 짐벌(gimbal)이라는 2개의 둥근 고리로 이루어지는 부착구로 받혀 주면 회전체는 외부에서 받는 토크가 전체로서 언제나 제로가 되도록 동작함으로써 자이로의 회전축은 관성 공간에서의 기준축으로서 이용 할 수 있다. 기준축은 보통, 수평으로 유지하도록 설치되는데, 수직으로 유지하는 자이로도 있다. 디렉션 자이로(DG), 수직 자이로(VG), 수평의(gyro-horizon)기타의 계기에 기준을 주기 위해 사용되고 있다. 이러한 자이로 계기에 대하여 원리/동력원/종류에 대해 알아보도록 하자.-본론-1.자이로의 원리 한 점이 고정되어 있는 축 주위를 회전하는 것을 팽이라 하며 그 고정점이 회전체의 중심인 것을 자이로스코프(gyroscope) 줄여서 자이로(gyro)라 한다.
목 차1. 철금속에 관하여2. 비철금속에 관하여3. 열처리 종류와 방법4. 결론 및 참고자료서론항공기에는 여러 가지의 많은 재료들로 구성되어 있다. 그 중에서도 항공기에 쓰이고 있는 철금속과 비철금속에 대하여 알아보며 또한 그에 관한 열처리 종류에도 자세히 알아보려고 한다.본론1. 철금속에 관하여철이 많이 포함된 금속을 비철 금속과 구분하여 철금속이라 함. 강하고 값이 싸며, 비교적 쉽게 생산할 수 있는 장점이 있어 가장 많이 사용되고 있다. 일반적으로 철 혹은 강이라고 불리며 철광석을 원료로 하여 석회석과 코크스를 함께 넣어 용광로에서 녹여 생산한다. 철금속에는 철 이외의 다른 비철 금속이 포함되어 있는데, 그중에서 탄소가 철의 성질을 크게 좌우하기 때문에 탄소의 함유량에 따라 철금속을 구분한다. 불순물이 거의 없는 순수한 철을 순철, 0.035~2.0% 탄소 함유량을 가진 탄소강, 2.0% 이상의 탄소 함유량을 가진 주철, 특수 원소를 첨가하여 원하는 성질을 갖게 한 합금강 등이 있다.장점1. 강도와 경도가 우수하다.2. 열처리의 효과가 크다.3. 가격이 저렴하고 생산량이 많다.* 탄소강 : 약간의 탄소가 함유되어 있어 가장 많이 사용하는 철1. 가공 및 변형이 쉽다.2. 강도와 경도가 우수하다.3. 열처리의 효과가 크다.4. 탄소의 함유량에 따라 저탄소강, 중탄소강, 고탄소강으로 분류된다.* 주철 : 탄소의 함유량이 가장 많은 철1. 휘어지거나 늘어지지 않는다.2. 녹이 잘 슬지 않는다.3. 충격에 약해 잘 깨진다.4. 녹는점이 낮아 주조성이 좋다.* 합금강 : 탄소강에 여러 원소를 첨가시킨 특수강으로 절삭공구에 많이 사용된다.2. 비철금속에 관하여금속을 구분하는 방법 중 하나로서 철금속 이외의 모든 금속을 총칭하는 말. 모든 비철 금속의 생산량을 다 합쳐도 철의 생산량에 못 미치지만 합금의 재료나 다양한 공업적 특성 때문에 비철 금속의 중요성은 날로 커지고 있다. 구리, 주석, 아연, 금, 수은, 납 등이 대표적인 비철 금속이며, 우라늄, 티탄, 지르코늄, 몰리브덴, 게르마늄 등은 최근에 사용량이 크게 증가한 비철 금속이다. 철에 비해 일반적으로 녹는점이 낮고 열과 전기 전도도가 좋다.* 알루미늄1. 철강 다음으로 많이 사용하는 금속이다.2. 다른 금속에 비해 가볍다.3. 열과 전기 전도도가 우수하다.4. 공기 중에서 잘 녹슬지 않는다.5. 단단하지 못하다.* 알루미늄의 합금가볍고 기계적 성질과 내열성이 우수하여 건축자재나 자동차 및 비행기의 부품에 사용* 두랄루민1906년 개발자인 독일인 기술자 빌름이 속해있던 회사 이름 뒤렌과 알루미늄의 합성어알루미늄, 구리, 마그네슘 등의 합금 철강보다 1/3정도 가볍다.강도는 철강과 비슷하다. 비행기의 재료로 사용된다.* 구리1. 인류가 가장 오래 동안 사용해온 금속이다.2. 전성과 연성이 좋아 가공하기 쉽다.3. 우수한 전기 전도도로 생산되는 구리의 70%정도는 전기산업에 사용되고 있다.4. 강도가 약한 편이라 합금을 하여 사용한다.* 구리의 합급1.청동 = 구리 + 주석장점 : 황동에 비해 녹이 잘 슬지 않고, 마모에 잘 견딘다.2.황동 = 구리 + 아연장점 : 색깔이 아름답고, 녹이 잘 슬지 않고, 무독성이다.3. 열처리 종류와 방법1) 담금질 : 퀜칭(quenching) 이라고 합니다.담금질은 재료의 경도와 강도를 높이기 위한 작업으로써 재료를 일정온도로 가열하여(오스테나이트화온도)일정시간 유지한후에 물이나 기름 (때에따라서는 공기중)중에빠르게 냉각하여 재료의 경도를 높이는 작업입니다.2) 뜨임 : 템퍼링(tempering) 이라고 합니다.뜨임은 담금질처리후 굉장히 경도가 높아져 있기때문에 인성이전혀 없습니다.너무 강해 부러지기 쉽다는 말이죠. 이재료를 뜨임을 통해 인성을 부여하는것입니다. 일반적으로 150~200도 사이에서 이루어지는 저온뜨임.200~400도에서 이루어지는 중온뜨임.500도 이상에서 이루어지는 고온뜨임으로 분류 됩니다.중온뜨임시에는 트루스타이트조직을 고온뜨임시에는 소르바이트조직을 얻는것이 일반적입니다.3) 불림 : 노말라이징(normalizing) 이라고 합니다.불림은 재료를 표준조직으로 만들기 위한 작업입니다. 때로는 가공성을 높이기위해서불림처리를 하기도 하지만 일반적으로는 가공후 담금질처리시 변형을 줄이기위한작업으로 행해지고 있습니다. 일반적으로 재료를 일정온도로 가열하여(오스테나이트화온도) 공기중에 냉각하여(강제송풍냉각) 재료의 표준조직을 얻을수 있습니다.4) 풀림 : 어닐링(annealing) 이라고 합니다.풀림은 말그대로 재료를 연하게 하기위한 처리입니다.가공을 쉽게하기위한 풀림(연화풀림), 응력을제거하기위한풀림(응력제거풀림),완전풀림 등으로 종류가 나뉘어집니다.
서론전동기는 전기에너지를 기계에너지로 바꾸어 기계가 움직이는데 가장 기본이 되는 기계라고 할 수 있다. 이것은 곧 기계를 제대로 이해하기 위해서는 전동기에 대한 깊은 이해가 전제가 되어야 한다는 것을 의미한다. 또한 전동기에 대한 전반적인 이해를 바탕으로 일상생활에서 밀접하게 쓰이는 여러 기계를 현명하게 사용할 수도 있을 것이다. 이렇게 우리의 생활과 밀접한 관계가 있는 전동기의 기본원리와 종류에 대해 조사하려고 한다.우선 전동기란 무엇인지 정확히 알아보고, 그 원리와 종류에 대해서 본격적으로 자세히 알아보도록 하자.본론1. 전동기의 정의전동기란 전기에너지를 기계에너지로 바꾸는 기계이며, 모터라고도 한다. 거의 대부분이 회전운동의 동력을 만들지만, 직선운동의 형식으로 하는 것도 있다. 전동기는 전원의 종별에 따라 직류전동기와 교류전동기로 구분된다. 교류전동기는 다시 3상 교류용과 단상교류용으로 구분된다. 3상 교류용은 1 kW정도 이상부터 수천 kW까지, 그리고 드물게는 1만 kW를 넘는 대형기가 있으며, 단상은 수백 kW 이하의 소형기에 채용되고 있다.직류와 교류의 종별이 있다고는 하지만, 원리상으로 보면 동일한 것으로 자기장 속에 도체를 자기장과 직각으로 놓고 여기에 전류를 통하면 자기장에도 직각 방향으로 전자기적인 힘이 발생한다는 전자유도현상을 응용한 것이다. 전자기력은 자기장의 세기, 전류의 세기 및 도체 길이의 곱에 비례한다.2. 전동기의 원리-직류전동기는 플레밍의 왼손법칙에 의해 설명할 수 있다.N극과 S극을 놓고 가운데 도체를 놓았을 때 도체에 전류를 공급하면도체는 빙글빙글 돌게 된다. ?N 과 S 극 사이에 ?자력선이 생기게 된다. 자력선은 N극에서 S극으로 흐르게 된다.그렇기 때문에 N극에서 S극으로 향하는 방향이 자력선의 방향인 것이다.그렇다면 전류의 방향과 전자력(힘)의 방향은 플레밍의 왼손법칙을 대입해보면 그림과 같이 방향이 정해진다. 도체가 힘의 방향으로 움직이기 때문에 도체가 빙글빙글 도는 것이다.이것을 자동차의 축전지와 전동기의 구동방식으로 설명하자면 축전지의 전류가 브러시, 정류자, 전기자코일을 통과하게 되면서 계자철심(위 그림으로 따지면 S극 자석)에는 강력한 자력선이 생기게 되므로 플레밍의 왼손법칙에서 전자력의 방향대로 전기자가 회전하는 것이다.?직류 전동기는 속도제어가 용이하기 때문에 전철, 엘리베이터, 압연기 등과 같이 속도 조정이 필요한 경우에 널리 이용된다.-유도 전동기의 회전 원리는 Arago의 원판의 실험에서 발전하였다. 아래 그림과 같이 회전 가능한 도체 원판 위에서 자석의 N극을 시계 방향으로 회전 시키면 상대적으로 원판은 자기장 사이를 반시계 방향으로 움직이는 것과 같다.따라서 플레밍의 오른손 법칙에 따라 원판의 중심으로 향하는 기전력이 유도된다. 이 기전력에 의한 맴돌이 전류가 흐르고, 이 전류에 의해 플레밍의 왼손 법칙에 따라 원판은 전자기력을 받아 시계 방향으로 회전한다.즉, 원판은 자석이 회전하는 방향과 같은 방향으로 움직인다. 이 때, 원판은 자석 보다는 빨리 회전할 수는 없다. 또한, 원판이 자석과 같은 속도로 회전한다면 원판이 자석의 자기장을 쇄교할 수(자를 수)없으므로 원판은 반드시 자석보다 늦게 회전한다. 자석을 회전시키는 대신에 3상 교류로 회전자기장을 만들어 주면, 같은 원리로 원판은 회전한다.-단상유도전동기는 외부의 자석을 회전시키면 내부에 있는 도체 원통도 유도 전동기의 회전원리에 의해서 자석의 회전방향과 같은 방향으로 도는 현상을 이용한다.두 코일의 감는 방향을 같은 방향으로 하면 마치 자석의 N극과 S극이 되어 여기에 교류 전원을 연결하면 자기장이 형성된다. 그러나 단상 교류에 의한 교번 자기장은 생기지만, 일정 방향으로의 회전 자기장이 생기지 않기 때문에 자체적으로 기동하지 못한다. 따라서 단상 유도전동기는 먼저 일정 방향으로 기동 회전력을 주는 장치가 있어야한다.3. 전동기의 종류위의 표는 모터의 전원에 의한 분류이다.1) 직류형 전동기1.정자와 회전자로 구성되어 있으며, 고정자는 계자극(field poles)과 Frame으로 되어있으며 계자극은 대개 스크류나 볼트로 Frame에 고정되어있고, 회전자는 전기자와 정류자 및 Brush로 구성 되어있다.2.계자극이 자기장을 형성하는 방법에 따라서 wound-field motor와 permanent motor로 분류할 수 있다.Permanent magnet motor는 계자극으로 영구자석을 사용하며, Wound-field motor는 계자극으로 계자철심과 계자권선으로 구성된 전자석을 사용한다.3.동일 방향의 회전 토크를 계속 얻기 위해서는 외부에서 공급되는 직류 전류를 전동기 내에서 전기자가 180 도 회전할 때마다 전류의 방향을 절환 시켜주어야 하며, 이 역할을 하는 것이 정류자와 브러쉬이다. 고정된 브러쉬에 정류자가 면 접촉을 하면서 회전하게 되므로 브러쉬와 정류자에서 마모, 분진 및 소음이 발생 하며 정류자가 더러워지게 된다. 전자 스위칭 기술을 이용하여 브러쉬를 없앤 것이 브러쉬레스 전동기이다.2) 직권전동기1.계자극 권선과 전기자 권선이 직렬로 연결된 직류전동기이다.2.기동 토크가 크고, 부하가 적어지면 속도는 상승하여 완전 무부하로 되면 속도가 무한에 가까워져서 위험하다.3.변속도 특성 때문에 제어용으로는 부적합하고, 자동차의 시동전동기, 크레인, 전동차등에 사용된다.3) 분권전동기1.계자극 권선과 전기자 권선이 병렬로 연결된 직류전동기다.2.부하변동에 따른 속도변화가 적다.3.컨베이어 벨트, blower, 공작기계 등에 사용된다.4) 복권전동기1.전기자 권선과 직렬 및 병렬로 연결된 계자극 권선을 가지고 있다.2.가동복권 전동기와 차동복권 전동기가 있다.
목 차1. 엔진 on condition 방식2. 상태변수의 종류3. 상태감시의 목적4. 상태감시의 장점5. 결함탐지와 분석6. 결론 및 참고자료서론상태감시란 예지정비를 실현하기 위해서 운전 중 기계의 상태를 알아내는 기술을 뜻한다. 지금부터 엔진 on condition 방식개요와 상태감시 종류 등에 대해 자세히 알아보겠다.본론1. 엔진 on condition 방식1) 사후정비(Run to failure): 기계 결함이 일어나면 사후에 수리하는 것으로 고장날 때까지 계속 운전하는 것이며 더 치명적인 기계의 손상과 함께 돌발적인 사고를 야기함2) 예방정비(Preventive maintenance): 정기적으로 분해 수리하는 것으로 사후정비보다 나은 방법이지만 필요이상의 과도 정지시간과 과잉보수를 낳을 수 있어 많은 예산이 소요된다.3) 예지정비(Predictive maintenance): Maintenance의 기준을 시간 뿐 아니라 기계의 상태를 두는 것이며 필요한 결함 부위와 필요한 시간에 효과적으로 운영할 수 있고 정기보수의 주기를 길게 할 수 있다.2. 상태변수의 종류1) 진동: 일반적으로 가장 널리 쓰이는 상태 변수이며 대부분의 기계결함에 반응을 하며 정밀 분석이 가능 하며 단순 진동분석과 정밀 진동분석이 있는데 현대의 산업기계는 고속이고 복잡한 구조를 갖고 있으며 특히 볼베어링 혹은 기어는 진동형태가 복잡하므로 정밀 진동분석을 한다.2) 온도: 트러스트 베어링 같은 경우에는 하중에 따라 온도가 변하므로 베어링하우징에 써머커플과 같은 온도센서를 부착하여 치명적인 고장을 일으키기 전에 조치를 할 수 있다.3) 루브오일 분석(Ferrography): 오일의 상태를 감시하는 방법으로 물과 같은 이물질의 침투여부를 검사 한다든지 오일 내 금속성 마모 입자의 종류와 함유정도를 분석하여 기계의 마모상태를 확인.4) 음향(Acoustics_초음파대역): 기계내부 결함에 의해 금속과 금속이 접촉되어 마찰되면 매우 높은 주파수 대역에서 초음파신호가 발생한다. 이 신호는 AE센서를 이용하여 베어링의 조기결함을 찾을 수 있다.5) 열분포해석(Thermography): 열감지용 카메라 등을 이용 열분포 그래프를 통해 이상 부위를 찾을 수 있다.3. 상태감시의 목적1) 기계의 결함을 미리 알아내어 고장 발생에 대한 손실을 최소화 시킬 수 있다.2) 결함에 따른 필요한 부품을 미리 준비하여 사전 조치를 용이하게 할 수 있다.3) 작업계획을 미리 정하여 단 시간에 많은 수리 작업을 처리할 수 있다.4) 보수파트 재고량을 최소로 관리할 수 있다.5) 기계 상태를 항상 최적으로 유지 할 수 있게 해준다.4. 상태감시의 장점1) 베어링의 수명을 최대한 연장 시킬 수 있다.2) 설비의 생산성을 높여준다.3) 돌발적인 사고를 방지해준다.4) 정기보수 주기를 안전하게 늘려줄 수 있다.5) 기계를 분해, 조립하는 횟수를 줄일 수 있으며 기계의 수명을 연장시킬 수 있다.6) 수리작업시간을 최소한으로 줄일 수 있다.7) 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.8) 보수비용 및 제조원가를 줄일 수 있다.9) 산업안전의 향상을 높일 수 있다.5. 결함탐지와 분석1) 원인과 결과일반적으로 다른 기계적인 결함 요인이 베어링의 조기 손상을 발생시키는 경우가 많다. 예를 들자면, 베어링에서 발생하는 문제가 무엇인지 알아야 하고 설비의 상태감시가 행해지고 있지 않고 있다면 매번 베어링 교환 작업만 시행되는 단순 조치로만 된다.2) 진동(진폭과 주파수)대부분의 회전기계의 문제는 과도한 진동으로 나타나게 되고 기계적 결함이나 손상은 각 손상 고유의 진동 신호를 발생함으로써 분석을 용이하게 할 수 있다.① 주파수주파수는 일정한 시간동안 신호가 반복되는 횟수며 진동 발생 부위에 대한 주파수 분석을 통해 전형적인 결함형태는 해당되는 주파수를 발생시키고 이를 확인함으로써 문제의 원인을 정확하게 알 수 있다.