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공학 과학기술 계산/기계설계 계산11

원심 펌프 성능 (Centrifugal Pump Performance) 계산 HVAC 산업 내의 펌프를 선정하기 위해, 체적 유량, RPM, 원심 펌프의 임펠러 직경, 헤드 압력, 펌프 전력의 변화에 따른 펌프 성능을 계산할 필요가 있다. 펌프 유량은 주어진 시간 동안 펌프를 통과하는 유체의 양이며,  시간당 입방미터 (m3/h), 초당 리터 (l/s) 또는 분당 갤런 (GPM) 등의 단위를 사용한다. 펌프 속도는 RPM으로 측정하며,  속도가 빠를수록 유량이 커진다.블레이드 수, 각도, 직경 등의 임펠러 설계 매개변수는 유량에 상당한 영향을 미치며 임펠러 직경이 클수록 유량이 커진다.또한, 원하는 유량을 달성하기 위해서는 적정한 헤드 압력과 펌프 전력이 중요하며, 시스템에 적정한 전력의 펌프를 선정한 후 시스템의 헤드 손실을 줄이기 위한 설계를 적용하여야 한다. 펌프 선정에 필.. 2024. 7. 7.
피치원 직경 (PCD) 계산 피치원 직경 (PCD, Pitch Circle Diameter)은 모든 스터드, 휠 볼트 또는 휠 림 구멍의 중심을 통과하는 원의 직경이다.일반적인 예는 여러 개의 구멍이 있는 플랜지이다. 이 구멍의 중심을 통과하는 원을 피치원이라 하며, 이 원의 직경이 피치원 직경이다.  피치원 직경 계산 식은 아래와 같다. (식 1) 3 Stud PCD = S / 0.866025(식 2) 4 Stud PCD = S / 0.707107(식 3) 5 Stud PCD = S / 0.587785(식 4) 6 Stud PCD = S / 0.5(식 5) 7 Stud PCD = S / 0.433884(식 6) 8 Stud PCD = S / 0.382683(식 7) 10 Stud PCD = S / 0.309017(식 8) 12 S.. 2024. 6. 21.
전체 열전달계수 (Heat Transfer Coefficient) 계산 전체 열전달계수 (U)는 벽체와 같은 표면을 통해 열이 얼마나 잘 전도되는지를 나타낸다. 단위는 W/(m2-K) 이다.열전달계수는 벽 두께, 열전도도 및 벽 접촉면적의 함수이며, 열이 전달되는 벽체의 두께와 열전도율의 영향을 받는다. 열전달계수가 클수록 열원에서 가열되는 제품으로 열이 더 쉽게 전달된다.  전체 열전달계수 (U)와 열전달률 (Q) 사이의 관계는 다음 식과 같다. (식 1) Q = U * A * ΔT Q = 열전달률, W = J/sA = 열 전달 표면적, m2 U = 전체 열전달계수, W/(m2-K) ΔT = T1-T2, 벽체 좌/우의 유체 사이의 온도차, °C (K) U 값은 열전달률인 Q (W)에 정비례하므로, U 값이 클수록 열전달률이 커진다. 즉, 이는 열교환기의 경우 U 값이 높을.. 2024. 5. 5.
Ra (Average roughness)를 Rz (Maximum roughness)로 변환 계산 표면 거칠기 (Surface Roughness)는 Ra와 Rz를 측정하여 평가한다. 1) Ra : 중심선으로부터 프로파일 높이 편차의 절대값의 산술 평균으로, 이는 표면의 질감에 대한 일반적인 표시를 나타낸다. 2) Rz : 5개의 가장 높은 피크와 5개의 가장 깊은 계곡의 평균으로, 이는 표면 높이의 극단적인 변화를 표시한다. Ra와 Rz는 서로 다른 두 속성으로 변환하여 사용할 수 없으나, 통계적으로 특정 Ra 에 대한 Rz 범위를 합리적인 확률로 예측할 수 있다. Ra 와 Rz 변환은 아래 식을 사용하여 계산한다. (식 1) Rz min = 3.8 x Ra 0.95, Rz max = 14.5 x Ra 0.75 Ra 는 0.1 ~ 20 μm 사이의 값을 입력한다. (식 2) Ra min = 0.03 .. 2024. 4. 11.
자유낙하 질량 충격 흡수 장치 (쇼크 옵서버, Shock Absorber) 계산 자유낙하 질량체의 경우, 충격 흡수 장치 (Shock Absorber)를 선택하기 위한 식을 아래에 나타내었다. 이 경우 총 에너지 힘은 단순히 질량에 작용하는 중력으로 인해 발생한다. (식 1) W1 = m · g · h (식 2) W2 = m · g · s (식 3) W3 = W1 + W2 (식 4) W4 = W3 · c (식 5) vD = Sqrt(2gh) (식 6) me = (2 · W3) / vD2 여기서, W1 : 충격 흡수 장치의 첫 번째 충격에서 흡수되는 에너지 (Nm) W2 : 쇼크 옵소버 스트로크에서 흡수되는 추가 에너지 (Nm) W3 : 완충 장치가 흡수하는 총 에너지 (Nm) W4 : 시간당 총 흡수 에너지 (Nm/hr) m : 감속할 질량 (kg), me : 완충 장치가 지지하는 .. 2024. 3. 27.
충격 흡수 장치 (쇼크 옵서버, Shock Absorber) 계산 자동화 기계의 진동(자유 또는 강제)을 최소화하고 조절하는 산업용 충격 흡수 장치의 대표적인 부품은 쇼크 옵서버 (Shock Absorber)이다. 일반적으로 에어 실린더에 부착된 완충 하중에 쇼크 옵서버를 배치한다. 이 방법을 통해 실린더 크기를 조정하여 부하를 이동하고 충격 흡수 장치의 크기를 조정하여 필요한 거리 내에서 부하 이동을 중지할 수 있다. 충격 흡수 장치의 크기를 결정하려면 다음과 같은 4가지 매개변수를 알아야 한다. 감속할 질량, m (kg) 충격 속도, v (m/s) 추진력, F (N) 시간당 충격 주기 수, C (1/hr) 충격 흡수 장치(Shock Absorber)는 추진력이 없는 질량체, (실린더에 의한) 추진력을 가지고 있는 질량체, 모터 구동 장치가 있는 질량체, 자유 낙하 .. 2024. 3. 27.
벨트 길이 및 풀리 중심거리 (Belt Length and Center Distance ) 계산 풀리의 직경이 서로 다른 2개의 풀리 시스템에서 벨트 길이와 풀리 중심거리는 아래의 식으로 구할 수 있다. 각 풀리의 직경과 각속도는 이 문서를 참조하기 바란다. (식 1) 벨트 길이, L = π/2 x (D+d) + 2C + (D-d)2 / 4C (식 2) 풀리 중심거리, C = ( b + SQRT(b2-32(D-d)2) ) / 16 여기서, L : 벨트 길이 C : 풀리 중심거리 D : 대형 풀리 직경 d : 소형 풀리 직경 b = 4L - 2π x (D+d) 이다. HTML 삽입 미리보기할 수 없는 소스 위 빈 칸에 입력할 값은 같은 단위로 한다. 2024. 2. 20.
풀리(Pulley) 각속도, 직경 및 벨트 속도 계산 각 풀리의 직경과 각속도는 아래 식으로 구한다. (식 1) D1 × N1 = D2 × N2 D1 : 풀리 1의 직경 (m) N1 : 풀리 1의 각속도 (RPM) 또한, 아래 식으로 벨트의 속도를 계산할 수 있다. (식 2) V = π × D1 × N1 / 60 V : 벨트의 속도 (m/sec) 벨트의 길이는 두 풀리의 직경과 중심 사이의 거리 Db로 구한다. (식 3) L = (D1 × π / 2) + (D2 × π / 2) + 2Db + ((D1 - D2)² / 4Db) L : 벨트 길이 (m) Db : 두 풀리 중심 간의 거리 (m) HTML 삽입 미리보기할 수 없는 소스 2024. 2. 1.
브레이크 클램프 하중(Brake Clamp Load) 계산 브레이크 클램프 하중은 움직이는 물체를 멈추기 위해 브레이크 시스템에서 발생하는 최대 제동력이다. 일반적으로 회전하는 모든 물체에 동일하게 적용되는 마찰력이다. 건식 디스크 브레이크의 경우 브레이크가 슬라이딩 유형인지 반대 피스톤인지는 중요하지 않다. 뉴턴의 제3법칙에 따르면 모든 힘은 동일하고 반대되는 반작용을 하며 슬라이딩 캘리퍼의 반력은 반대쪽 피스톤의 반력과 동일하다. (식 1) C = T / (re * μf * N) 여기서, C : 브레이크 클램프 하중 (N) T : 브레이크 토크 (Nm) re : 디스크 유효 반경 (m) uf : 브레이크 라이닝 재료의 마찰 계수 N : 마찰면 수 이다. 브레이크 디스크의 유효 반경(토크 반경)은 브레이크 패드의 면적 중심을 기준으로 한다. 완전 원형 브레이크.. 2024. 1. 23.
장력 롤 부하(Tension Roll Load) 계산 롤투롤(Roll to roll) 장비의 Tension Roll에 걸리는 부하(Load)를 측정하기 위한 적합한 로드 셀을 결정하기 위한 계산기이다. 아래 식으로 Force 방향에 따라 장력 롤의 적절한 정격 하중을 계산한다. (식 1) Load = [4P*sin(B/2) - W*cos(A)] / 2 ------- Force 방향 위 (식 2) Load = [4P*sin(B/2) + W*cos(A)] / 2 ------- Force 방향 아래 여기서, P: Web Tension B: Wrap Angle (web과 roll 접촉 각도) W: Roll Weight A: Force Angle 이다. 힘의 단위(Tension과 Roll Weight)는 kgf, lbf 또는 N 으로 동일한 단위로 입력 바란다. H.. 2024. 1. 22.
열저항(Thermal Resistance) 계산 열 저항은 열 전달에 저항하는 능력으로, 열 흐름을 차단하는 물질 또는 시스템의 능력이다. 재료 또는 시스템의 온도를 올리는 데 필요한 열 에너지의 양은 재료 또는 시스템의 열저항에 의해 결정된다. 전자 장치, 기계나 건물의 단열 등 열 전달 시스템을 설계하고 최적화하려면 열저항을 이해해야 한다. 물건의 형상, 물건과 주변과의 온도차, 재료의 치수(면적과 두께), 재료의 종류 등이 열저항에 영향을 미친다. 또한 재료의 열저항은 압력, 표면적, 다공성, 온도차, 재료 두께, 열전도도 같은 재료의 물성 등에 따라 영향을 받는다. 일반적으로 압력이 높고 표면적이 작으며 기공률이 높고 열전도도(금속의 열전도도 참조)가 낮으며 재료의 두께가 크면 열저항이 커진다. 아래 식으로 물체의 열 저항을 구할 수 있다. (.. 2024. 1. 19.

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