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절삭력측정

기계공학실험2 Report : 절삭력측정학번 :이름 :결과 개요:-이송속도에 따른 절삭력주축 회전속도 2000rpm/ 절삭 깊이 0.75mm이송속도[mm/min]절삭력[N]주분력[N]절삭동력[W]110038.4836.7761.28220052.6551.17170.6330061.6660.26301.3-주축의 회전속도에 따른 절삭력이송속도 200mm/min / 절삭길이 0.75mm주축의 회전속도[rpm]절삭력[N]주분력[N]절삭동력[W]1100072.1870.58235.32200052.6551.17170.63300045.2843.35144.5-절삭길이에 따른 절삭력이송속도 200/ 주축 회전속도 2000rpm절삭깊이[mm]절삭력[N]주분력[N]절삭동력[W]10.534.9033.19110.620.7552.6551.17170.63167.9566.81222.7-절삭이 유효하다고 판단되는 구간 지정 그래프1. 실험 개요 및 이론1.1 실험 목적p.41.2 실험 이론p.41.3 실험 장치p.41.4 실험 방법p.42. 실험 결과2.1 Table 2~4 작성 및 계산식 첨부(RMS를 취하여 작성)p.5-62.2 취득 데이터에 대하여 각 축 방향 그래프를 하나의 그래프에 플로팅 후 절삭이 유효하다고 판단되는 영역 지정p.7-82.3 절삭이 유효하다고 판단한 영역에 대하여 각 축에 RMS를 취한 결과를 하나의 그래프에 플로팅p.93. 고찰p.104. 참고문헌p.11부록p.12-14[그림 목록][그림 1] --------------------------------------------------------p.4[그림 2] --------------------------------------------------------p.4[그림 3] --------------------------------------------------------p.4[그림 4] --------------------------------------------------------p.7[그림 5] ---------------------------------------------------------p.91. 실험 개요 및 이론1.1 실험 목적본 실험은 공력구동계(dynamometer)를 이용하여 밀링 가공 시 이송속도, 회전속도, 절삭깊이에 따른 절삭력(cutting force)을 측정하고, 주분력(principal cutting force)과 절삭동력(cutting power)을 계산 및 비교, 분석하는 실험이다.1.2 실험 이론1) 절삭가공(Cutting)절삭가공(Cutting)은 부품을 만들 때 원재료에서 필요 없는 부분을 제거해 원하는 형상으로 만드는 가공이다.2) 공작기계(Machine Tool)공작기계(Machine Tool)는 여러 기계 부품을 만드는 기계이다. “Mother Machine“라고 불리는 공작기계는 모든 산업의 근간이 되는 기계이다.3) 절삭력(Cutting Force)절삭력은 재료를 절삭 가공할 때 공작물과 공구 간에 작용하는 힘이다. 절삭력은 절삭에 필요한 동력을 결정하는 데 필요하다. 절삭력은 절삭가공에서 중요한 지표가 된다.4) 밀링가공에서 절삭력, 주분력, 절삭동력밀링 가공에서의 절삭력은 반경 방향 분력, 이송 방향 분력, 축 방향 분력으로 작용하는 힘의 벡터 합으로구할 수 있다. 공구의 회전 방향에 접선방향으로 작용하는 힘을 ‘주분력’이라고 한다.1.3 실험 장치그림 1, 머시닝센터(Ctek CNT830)그림 2, 공구동력계(KISTLER 9257B)그림 3, 신호증폭기(KISTLER 5167A)1.4 실험 방법1) 머시닝센터의 테이블 위에 공작물과 공구동력계(dynamometer)를 고정한다.2) 공구동력계(dynamometer)와 PC의 프로그램을 연결하고 공구동력계(dynamometer)로부터 받아 올 측정값을 선택한다.3) 머시닝센터의 전원을 켜고 자동공구교환장치(ATC)를 이용해 원하는 공구를 주축에 고정시킨다. 이후 영점을 지정한다.4) G-Code를 원하는 경로로 입력해 가공을 시작한다.5) 절삭깊이,이송속도와 주 = sqrt {28.20 ^{2} +24.69 ^{2} +8.689 ^{2}} =38.48rmNF _{c,200} = sqrt {40.32 ^{2} +32.50 ^{2} +9.489 ^{2}} =52.65rmNF _{c,300} = sqrt {48.34 ^{2} +36.79 ^{2} +10.56 ^{2}} =61.66rmNF _{p,100} =28.20 TIMES cos30 DEG +24.69 TIMES `sin30 DEG =36.77 rm NF _{p,200} =40.32 TIMES cos30 DEG +32.50 TIMES `sin30 DEG =51.17 rm NF _{p,300} =48.34 TIMES cos30 DEG +36.79 TIMES `sin30 DEG =60.26 rm NP _{100} = {36.77 rm N TIMES 100 rm mm/min} over {60} =61.28 rm WP _{200} = {51.77 rm N TIMES 200 rm mm/min} over {60} =170.6 rm WP _{300} = {60.26rmN TIMES 300 rm mm/min} over {60} =301.3W위 방법을 통해 주축의 회전속도에 따른 절삭력, 절삭길이에 따른 절삭력을 계산하고, 표로 정리하면 다음과 같다.-이송속도에 따른 절삭력표 2 이송속도에 따른 절삭력주축 회전속도 2000rpm/ 절삭 깊이 0.75mm이송속도[mm/min]절삭력[N]주분력[N]절삭동력[W]110038.4836.7761.28220052.6551.17170.6330061.6660.26301.3-주축의 회전속도에 따른 절삭력표 3 주축의 회전속도에 따른 절삭력이송속도 200mm/min / 절삭길이 0.75mm주축의 회전속도[rpm]절삭력[N]주분력[N]절삭동력[W]1100072.1870.58235.32200052.6551.17170.63300045.2843.35144.5-절삭길이에 따른 절삭력표 4 절삭길이에 따른 절삭력이송속도 200/ 주축 회전속도 2000rpm절삭깊다고 판단한 영역에 대하여 각 축에 RMS를 취한 결과를 하나의 그래프에 플로팅각 구간에 대하여 x,y,z 축에 RMS를 취한 결과를 한 그래프로 그리면 다음과 같다.표 7, 절삭이 유효하다고 판단한 구간에 대해서 RMS를 취한 결과1구간2구간3구간4구간5구간6구간7구간3. 고찰-Table 2~4의 절삭 조건에 따른 절삭동력 그래프 플로팅 및 해석Table 2~4의 절삭 조건에 따른 절삭동력을 그래프로 나타내면 다음과 같다.그림 6, 절삭 조건에 따른 절삭동력첫 번째 그래프에서 이송속도가 증가함에 따라 절삭동력이 선형적으로 증가함을 알 수 있다. 이는 이송속도가 증가하면 단위시간당 절삭량이 증가해, 절삭저항이 커지면서 동력이 더 많이 소모된다는 것을 알 수 있다. 두 번째 그래프에서 주축의 회전속도가 증가함에 따라 절삭동력이 감소하는 경향을 보인다. 이는 스핀들의 속도가 빨라질수록 절삭 조건이 효율적으로 변화해 동력 소모가 줄어드는 것으로 해석할 수 있다. 세 번째 그래프에서 절삭깊이가 증가함에 따라 절삭동력이 증가한다. 이는 절삭깊이가 깊어질수록 절삭 저항이 커져 더 많은 동력이 필요하다는 것을 알 수 있다. 절삭동력과 절삭조건의 상관관계를 나타내면 다음과 같다.P PROPTO 이송속도 PROPTO {1} over {주축의`회전`속도} PROPTO 절삭깊이따라서 절삭동력은 절삭조건에 영향을 받는다. 이동속도와 절삭깊이가 증가하면 절삭동력이 증가하고, 주축의 회전속도가 감소하면 절삭동력이 감소하는 것을 알 수 있다.-공구의 이송방향, 반경방향 외에 공구 축 방향으로도 절삭력이 작용하는 이유에 대한 고찰공구의 이송방향, 반경방향 외의 방향 즉, 공구 축 방향으로 작용하는 힘을 배분력(thrust force)F _{t}이라고 한다. 배분력의 발생 원인은 Kucukturk, Gokhan(13)의 연구에서 찾아볼 수 있다. 첫 번째, 재료의 전단저항이다. 절삭공구가 재료를 제거할 때 재료는 전단변형을 겪는다. 이 과정에서 재료의 전단저항이 발생하고, 이는 배분력의 원플로팅% 데이터 불러오기data = readtable("C:Users--Desktop절삭력messdat.xlsx");% 시간(t) 및 절삭력(Fx, Fy, Fz) 데이터 추출t = data{:,1}; % 시간 데이터Fx = data{:,2}; % FxFy = data{:,3}; % FyFz = data{:,4}; % Fzfigure('Position', [100, 100, 800, 1200]);% 레이아웃 설정tiledlayout(10, 1, 'Padding', 'compact', 'TileSpacing', 'compact');% 전체nexttile([4, 1]);plot(t, Fx, 'r', 'DisplayName', 'Fx'); hold on;plot(t, Fy, 'g', 'DisplayName', 'Fy');plot(t, Fz, 'b', 'DisplayName', 'Fz');xlabel('Time [s]');ylabel('Force [N]');title('Cutting Force');legend;grid on;hold off;% X축 절삭력 플롯nexttile([2, 1]);plot(t, Fx, 'r');xlabel('Time [s]');ylabel('Force [N]');title('Cutting Force - X Axis');grid on;% Y축 절삭력 플롯nexttile([2, 1]);plot(t, Fy, 'g');xlabel('Time [s]');ylabel('Force [N]');title('Cutting Force - Y Axis');grid on;% Z축 절삭력 플롯nexttile([2, 1]);plot(t, Fz, 'b');xlabel('Time [s]');ylabel('Force [N]');title('Cutting Force - Z Axis');grid on;saveas(gcf, 'cutting_force_plot.png');-절삭 구간별 그래프% 데이터 불러오기data = readtable("C:Users--Deskto

공학/기술| 2024.12.15| 14페이지| 3,500원| 조회(78)

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DAQ

기계공학실험2 Report : DAQ학번 :이름 :결과 개요:-주어진 신호의 sampling rate 다르게 추출하여 신호 비교-FFT를 통한 신호 분석 그래프1. 실험 개요 및 이론1.1 실험 목적 p.31.2 실험 이론 p.31.3 실험 장치 p.32. 실험 결과2.1 자료조사 p.42.2 주어진 신호의 sampling rate 다르게 추출하여 신호 비교 p.52.3 주어진 신호의 FFT를 통한 신호 분석 p.63. 고찰 p.74. 참고문헌 p.8부록 p.9[그림 목록][그림 1] --------------------------------------------------------p.4[그림 2] --------------------------------------------------------p.4[그림 3] --------------------------------------------------------p.5[그림 4] --------------------------------------------------------p.61. 실험 개요 및 이론1.1 실험 목적본 실험은 DAQ(Data acquisition) system의 기본 원리와 실험에서 사용법을 알아보는 실험이다. DAQ의 A/D 입출력, 카운터(Counter) 등에 관한 이론과 사용법에 대해 알아본다. 또한 오실로스코프와 함수발생기 사용법에 대해 알아본다. LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) 소프트웨어 프로그램의 사용법과 활용법에 대해 알아본다.1.2 실험 이론1) Data acquisitionData acquisition은 아날로그 장치, 마이크로프로세서나 컴퓨터를 이용하여 데이터를 저장하는 것이다. Data acquisition은 장점은 다음과 같다. 첫째, 데이터를 매우 간단하게 저장할 수 있다. 둘째, 데이터의 정확도를 증가시킨다. 셋째, 데이터를 실시간 제어 시스템에서 사용할 수 있다. 마지막, 사건이 발생하고 아주 오랜 후에도 데이터를 처리할 수 있도록 해준다.2) Data acquisition system의 구성DAQ(Data acquisition) system은 Sensor, 신호처리장치, A/D 변환, 자료 수집 및 분석용 software로 구성된다. 각 구성 장치의 기능은 다음과 같다.-센서: 압력, 온도, 빛, 힘과 같은 물리량을 전기적인 신호로 변환-신호처리장치: 전기신호를 증폭하고 선형화-A/D 변환: Analog 신호를 Digital 신호로 변환-자료 수집 및 분석용 software: 수집한 자료를 표시, 저장, 분석3) Input/Output system의 구성함수 발생기: 함수발생기는 다양한 교류를 만들어내는 장비이다. 파형의 다양한 특성을 제어할 수 있고, 많은 가변 범위를 가져 회로시스템의 주파수 특성을 분석하는 데 강점이 있다.오실로스코프: 오실로스코프는 전기적 신호를 관찰하고 연구할 수 있는 장치이다. 일반 계기로는 측정할 수 여러 가지 데이터를 측정할 수 있는 기계이다.1.3 실험 장치2. 실험 결과2.1 자료조사- DAQ(Data acquisition) 정의Data acquisition은 아날로그 장치, 마이크로프로세서나 컴퓨터를 이용하여 데이터를 저장하는 것이다. Data acquisition은 장점은 다음과 같다. 첫째, 데이터를 매우 간단하게 저장할 수 있다. 둘째, 데이터의 정확도를 증가시킨다. 셋째, 데이터를 실시간 제어 시스템에서 사용할 수 있다. 마지막, 사건이 발생하고 아주 오랜 후에도 데이터를 처리할 수 있도록 해준다.- D/A converterD/A converter는 Digital to Analog converter로, 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸는 전자장치이다. 이는 컴퓨터와 같은 다른 Digital 장치를 외부 Analog 회로와 장치에 연결할 수 있게 해준다.- A/D converterA/D converter는 Analog to Digital converter로, 아날로그 신호을 디지털 신호로 변환하는 전자장치이다. A/D 변환기의 출력은 MCU(Microcontroller unit)나 컴퓨터 같은 디지털 장치로 직결된다.- Discrete signalDiscrete signal은 양의 시퀀스로 구성된 시계열로 연속 신호를 sampling 한 신호이다. 이산 신호는 수열인 반면, 연속 신호는 연속 함수이다. 양자화된 디지털 신호와도 구분되며 아날로그 신호를 sampling 할 때 Digital 처리장치에서 호환할 수 있는 값을 사용하기 위해 Discrete signal을 사용한다.- Function generator함수발생기는 다양한 교류를 만들어내는 장비이다. 파형의 다양한 특성을 제어할 수 있고, 많은 가변 범위를 가져 회로시스템의 주파수 특성을 분석하는데 강점이 있다.- FrequencyFrequency는 물리량으로 진동하는 물체가 단위 시간 동안 진동하는 횟수이다.- Sampling rateSampling rate는 Analog 신호를 충실히 표현하기 위한 Digital 샘플의 최소 주파수이다.- Hz의 정의설명Hz는 주파수의 단위로 1rmHz는 1초 동안 물체가 1회 진동하는 것을 의미한다. Hz는 물리학에서 진동의 빈도를 측정하는 데 사용된다. 2.2 주어진 신호의 sampling rate 다르게 추출하여 신호 비교신호의 sampling rate 다르게 추출해 그래프를 그리면 다음과 같다.그래프를 보면 Original Signal과 비교했을 때 sampling rate가 증가할수록 신호의 형태가 정확하게 표현된다. 낮은 주파수에서 Aliasing 효과에 따라 Original Signal의 고주파 성분이 표현되지 않는다. 따라서 그래프가 각진 모습을 보인다. 높은 주파수에서 Original Signal 잘 표현돼 그래프가 부드러운 곡선의 모양을 가진다.2.3 주어진 신호의 FFT를 통한 신호 분석주어진 신호를 FFT를 사용해 신호 분석해 그래프를 그리면 다음과 같다.그래프를 확인하면 0Hz에서 1.4, 100Hz에서 1, 160Hz에서 0.63의 피크값을 가진다. 따라서 신호는 진폭 1.4의 DC 오프셋, 진폭 1의 100Hz 정현파, 진폭 0.63의 160Hz 정현파를 포함하는 것을 알 수 있다.-신호를 FFT 했을 때 대칭성이 사라지는 이유그림 4를 확인했을 때 그래프에서 대칭성이 사라진 것을 확인할 수 있다. 이유는 다음과 같다. FFT를 통한 주파수 분석은 기본적으로 양쪽에 대칭된 복소수 스펙트럼으로 생성된다. 하지만 단일 측 주파수 스펙트럼(Single-Sided Amplitude Spectrum)에서는 그래프를 시각화 할 때 양수 주파수 성분만 시각화한다. 이에 따라 그림 4에서 대칭성이 사라진 것처럼 보인다.3. 고찰이번 실험은 DAQ(Data acquisition) system의 기본 원리와 실험에서 사용법을 알아보고 DAQ의 A/D 입출력, 카운터 등에 관한 이론과 사용법에 대해 알아보는 실험이다.sampling rate 다르게 추출해 그린 신호의 비교를 통해 다음과 같은 특성을 알 수 있었다. sampling rate가 증가할수록 신호의 형태가 정확하게 표현된다. 낮은 주파수에서 Aliasing 효과에 따라 Original Signal의 고주파 성분이 표현되지 않는다. 따라서 그래프가 각진 모습을 보인다. 높은 주파수에서 Original Signal 잘 표현돼 그래프가 부드러운 곡선의 모양을 가진다.

공학/기술| 2024.12.15| 9페이지| 3,500원| 조회(111)

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레이놀즈수

기계공학실험2 Report : 레이놀즈 수학번 :이름 :실험 개요 및 이론1.1 실험 목적 ----------------------------------------------------p.31.2 실험 이론 ----------------------------------------------------p.31.3 실험 장치 ----------------------------------------------------p.3실험 결과2.1임계 레이놀즈수 계산------------------------------------------p.4-52.2유체의 평균 운동 속도 계산---------------------------------------p.52.2유동에 따른 속도 개략도-----------------------------------------p.5고찰-------------------------------------------------------------p.64. 참고문헌 ---------------------------------------------------------p.7[그림 목록][그림 1] --------------------------------------------------------p.3[그림 2] -------------------------------------------------------p.4[표 3] ----------------------------------------------------------p.5[표 4] ----------------------------------------------------------p.6[표 5] ----------------------------------------------------------p.61. 실험 개요 및 이론1.1 실험 목적파이프 내에서 유동은 임계 Reynolds 수를 기점으로 난류와 층류로 구분된다. 실험을 통해관의 유동에서 잉크의 흐름 상태를 통해 층류와 난류의 차이을 이해한다.상임계레이놀즈수와 하임계 레이놀즈수와 유체의 평균 운동 속도를 계산한다.1.2 실험 이론파이프 내에서의 유체 유동 영역은 Reynolds 수에 의해 결정된다. 내부유동은 층류와 난류로 구분할 수 있고, 점성이 유동의 형태에 영향을 끼친다. 고전적인 Reynolds 실험은 난류와 층류의 정성적인 차이를 보여준다. 유량이 적을 때 주입된 염료는 튜브를 따라 하나의 가는 선을 이룬다. 유동이 층류이기 때문에 잉크의 분산은 생기지 않는다. 층류는 유체가 층을 이루며 흐르는 유동이다. 유량이 증가함에 따라 염료선은 결국 불안정하게 되고 분열되어 튜브 전체에 걸쳐 불규칙하게 흩어진다. 즉, 유동이 층류이기 때문에 염료선이 늘어나며 뒤틀려 전체 유동 영역으로 분산된다. 난류는 유체가 뒤섞이며 흐르는 유동이다.레이놀즈수는 관성력과 점성력의 비율로 나타낸다. Reynolds 수가 크면 대부분의 유동에서 점성효과를 무시할 수 있다. Reynolds 수가 작으면 점성효과가 지배적이고다. Reynolds 수는 다음과 같이 계산할 수 있다.수식입니다.Re= {vd} over {nu } = {vd rho } over {mu }(수식입니다.nu: 동점성계수수식입니다.m ^{2} /s)여기서수식입니다.mu와수식입니다.rho는 각각 유체의 점성계수와 밀도이며난류에서 층류로 변화하는 순간의 속도를 하임계속도, 이때의 레이놀즈수를 하임계 레이놀즈수라고 한다.1.3 실험 장치그림입니다.원본 그림의 이름: CLP00006970337f.bmp원본 그림의 크기: 가로 777pixel, 세로 1113pixel그림오리피스 유속 측정 장치2. 실험 결과2.1 임계 레이놀즈수 계산실험에서 제시된 유동조건은 다음과 같다.표유동조건물의 온도수식입니다.11.0 CENTIGRADE(1기압)점성계수수식입니다.1.267times10^-3 rmkg/m BULLETs밀도수식입니다.999.60 rm kg/m ^{3}관의 직경(d)수식입니다.12rmmm상임계 레이놀즈수 측정 1회에서 측정값 240수식입니다.rmml를 받는데 10초가 소요됐다. 이를 통해 유량 (Q)와 물의 무게를 구하면 다음과 같다.수식입니다.m= rho V=999.60 rm `kg/m ^{3} TIMES 240` rm ml=0.240` rm kg수식입니다.Q= {V} over {t} = {240` rm ml} over {10 rm s} =0.0000240 rm `m ^{3} /sReynolds 수는 다음과 같이 정의된다.수식입니다.Re= {4Q} over {pi d nu } = {4Q rho } over {pi d mu }따라서 Reynolds 수를 구하면 다음과 같다.수식입니다.Re= {4Q rho } over {pi d mu } = {4 BULLET 0.0000240` rm m ^{3} /s BULLET 999.60` rm kg/m ^{3}} over {pi BULLET 12 rm mm BULLET 1.267 TIMES 10 ^{-3} ` rm kg/m BULLET s} =2010위와 같은 방법으로유량, 물의 무게와Reynolds 수를 계산할 수 있다. 계산 결과를 표로 정리하면 다음과 같다.표상임계 레이놀즈수 측정상임계 레이놀즈수 측정(층류수식입니다.rarrow난류)측정값/(수식입니다.rmml)물의 무게/(수식입니다.rm rmkg)시간(수식입니다.rmt)/(수식입니다.rm 하임계 레이놀즈수 측정하임계 레이놀즈수 측정(난류수식입니다.rarrow층류)측정값/(수식입니다.rmml)물의 무게/(수식입니다.rm rmkg)시간(수식입니다.rmt)/(수식입니다.rm rms)유량(Q)/(수식입니다.rmm ^{3} /rms)수식입니다.Re1회1400.120100.000014011702회1000.100100.00001008373회980.098100.0000098820평 균1130.106100.00001139422.2 유체의 평균 운동 속도 계산상사의 법칙에서 Reynolds 수는 다음과 같이 정의된다.수식입니다.Re= { rho VD} over { mu }위 식을수식입니다.V~에 대하여 정리하면 다음과 같다.수식입니다.V _{a`vg} = {Re mu } over {rho D}상임계, 하임계 레이놀즈수 측정 에서 유체의 평균 운동 속도를 구하면 다음과 같다.상임계:수식입니다.V _{a`vg} = {Re mu } over {rho D} = {1786 BULLET 1.267 TIMES 10 ^{-3} ` rm kg/m BULLET s} over {999.60` rm kg/m ^{3} BULLET 12 rm mm} =0.189` rm m/s하임계:수식입니다.V _{a`vg} = {Re mu } over {rho D} = {942 BULLET 1.267 TIMES 10 ^{-3} ` rm kg/m BULLET s} over {999.60` rm kg/m ^{3} BULLET 12 rm mm} =0.106` rm m/s2.3 유동에 따른 속도 개략도그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000069700001.bmp원본 그림의 크기: 가로 1522pixel, 세로 2428pixel그림유동에 따른 속도 개략도3. 고찰이번 실험은 파이프 내의 유동에서 물과 잉크의 흐름 상태를 통해 난류와 층류의 개념을 이해하고 하임계, 상임계Reynolds 수를 구하는 실험이다. 실험의 평균값과 실험값을 비교하고 오차에 대해 분석했다.본 실험에서 평균에 대한 오차율을 계산해 표 있다. 원인을 찾으면 다음과 같다.첫 번째, 수두의 변화이다. 레이놀즈 수는 유체의 압력의 변화에 영향을 받는다. 실험에서 압력의 변화에 따른 영향을 제거하기 위해 수두를 일정하게 유지해야 한다. 하지만 이번 실험에서 6번의 측정 모두 수두의 높이가 달랐다. 따라서 관내의 압력이 변해 Reynolds 수 측정에 영향을 주었음을 예상할 수 있다.두 번째, 난류와 층류 구분의 불확실성이다. 난류와 층류의 구분을 육안으로 판별했다. 6번의 실험 과정에서 어떤 경우는 명확히 유동의 변화가 관찰된 시점에 유량을 측정했고 다른 경우 유동의 변화가 확실하지 않을 때 측정했다. 따라서 측정방법에서 오차가 발생했음을 예상할 수 있다.마지막, 실험 조건의 문제이다. 오차율을 보면 상임계, 하임계 모두 1회 실험에서 가장 큰 오차율을 보이는 것을 확인할 수 있다. 실험 전 관에 잉크를 흐르는 사고 후 실험을 진행했다. 아래 표를 보면 1회 실험에서 물의 색이 확연히 다른 것을 확인할 수 있다. 이는 유체에 잉크가 섞인 것을 알 수 있다. 이는 유체의 점성계수와 밀도에 영향을 미쳐 레이놀즈수에 영향을 끼친다. 따라서 1회 실험값 보다 2, 3회 실험값이 실제값에 가까운 것을 에상할 수 있다.표실험 진행에 따른 유체색 변화그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000069700002.bmp원본 그림의 크기: 가로 1080pixel, 세로 1440pixel그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000069700003.bmp원본 그림의 크기: 가로 1080pixel, 세로 1440pixel그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000069700004.bmp원본 그림의 크기: 가로 1080pixel, 세로 1440pixel그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000069700005.bmp원본 그림의 크기: 가로 1080pixel, 세로 1440pixel그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000069700006.bmp원본 그림의 크기: 가로 1080pixel, 세로 1440pixel그림입니다.원본 그1-8

공학/기술| 2024.12.15| 7페이지| 3,500원| 조회(103)

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기계공학실험2 Report : 원심펌프 효율 측정학번 :이름 :결과 개요:본 실험은 펌프의 회전수를 1000rpm에서 3000rpm까지 500rpm씩의 증가시키며 운전 시 원심펌프의 회전수와 유량의 변화가 펌프의 운전 특성에 미치는 영향을 고찰하는 실험이다.양수량에 따라 수동력(수식입니다.rm L`), 양정(수식입니다.rmH), 축동력(수식입니다.rm L _{s})과 효율(수식입니다.rm eta)을 계산했다.-펌프유량에 따른양정, 수동력, 축동력, 효율 계산표횟수12345수동력수식입니다.TRIANGLE rmp(rmkPa)00233수식입니다.rmP _{s} ( rm kPa)-18-42-74-85-85수식입니다.rm P _{d} ( rm kPa)01122수식입니다.rm H( rm m)1.834.387.658.878.87수식입니다.rm Q(10 ^{-4} )004.165.095.09수식입니다.rm L _{w} (rmW)0031.244.344.3축동력수식입니다.rm N( rm rpm)*************5163012수식입니다.rm T(Nm)0.030.10.230.440.54수식입니다.rm L _{s} (rmW)3.1615.948.1116170효율수식입니다.rm eta ( rm %)0064.938.226.0양수량의 증가에 따른수식입니다.rm H-` rm Q rm,수식입니다.rm L _{s} - rm Q` rm,수식입니다.rm eta - rm Q` rm의 관계와 수동력, 축동력, 효율 관계를 분석해 다음과 같은 결론을 얻을과정에서 변화된 에너지이다. 따라서 Pump의 Bernoulli's equation을 출구와 입구에 적용하면 Pump Head는 다음 식으로 표현할 수 있다.수식입니다.rm H= rm Z _{d} - rm Z _{s} + {V _{d}^{2} -V _{s}^{2}} over {2g} + {rm P _{d} - rm P _{s}} over {gamma },수식입니다.where` gamma =pg1.3 실험 장치그림입니다.원본 그림의 이름: CLP00002a8c3bfc.bmp원본 그림의 크기: 가로 1536pixel, 세로 2048pixel그림, 원심펌프 실험장비수식입니다.pile{#}1.4 실험 방법1) 수조에 물을 채우고, 동력계를 영점으로 맞춘다.2) Pump casing에 물이 채워져 있는지 확인한다.4) Pump 입구 밸브를 개방한다.5) Pump의 출구 밸브를 닫고 모터를 구동시킨 후 출구 밸브를 서서히 개방한다. 이후 체절상태를 1분 유지한다.6) 정상상태에 도달하면 토크,수식입니다.rm P _{s},수식입니다.rm P _{d}, 벤츄리관의 압력차, 모터의 회전수를 기록한다.7) 모터의 회전 속도를 저속에서 시작해 적당한 간격으로 회전 속도를 증가시키며 유량을 측정한다.8) 축동력(수식입니다.rm L _{s}), 수동력(수식입니다.rm L` _{W}),효율(수식입니다.rm eta), 양정(수식입니다.rmH)을 계산하고 유량에 대한 효율, 축동력, 양정 그래프를 그린다.2. 실험 결과2.1 펌프유량에 따른양정, 수동력, 축동력, 효율 계산펌프의 양정에 대한 식은 다음과 같다.수식입니다.rm H= rm Z _{d} - rm Z _{s} + {V _{d}^{2} -V _{s}^{2}} over {2g} + {rm P _{d} - rm P _{s}} over {gamma },수식입니다.where` gamma =pg실험은 엑주계수구를 사용한다. 따라서 양정에 대한 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.수식입니다.rm H= rm {rm P _{d} - rm P _{81 TIMES 10 ^{-4} TIMES sqrt {{2 TIMES 2 TIMES 10 ^{3}} over {10 ^{3} ( {(5.81 TIMES 10 ^{-4} ) ^{2}} over {(2.01 TIMES 10 ^{-4} ) ^{2}} -1)}} =4.16 TIMES 10 ^{-4} m ^{3} /s수식입니다.rm Q _{4회} =0.97 TIMES 5.81 TIMES 10 ^{-4} TIMES sqrt {{2 TIMES 3 TIMES 10 ^{3}} over {10 ^{3} ( {(5.81 TIMES 10 ^{-4} ) ^{2}} over {(2.01 TIMES 10 ^{-4} ) ^{2}} -1)}} =5.09 TIMES 10 ^{-4} m ^{3} /s수식입니다.rm Q _{5회} =0.97 TIMES 5.81 TIMES 10 ^{-4} TIMES sqrt {{2 TIMES 3 TIMES 10 ^{3}} over {10 ^{3} ( {(5.81 TIMES 10 ^{-4} ) ^{2}} over {(2.01 TIMES 10 ^{-4} ) ^{2}} -1)}} =5.09 TIMES 10 ^{-4} m ^{3} /s3) 수동력수식입니다.L _{w-1회} =18 TIMES 10 ^{3} TIMES 0 TIMES rm 10 ^{-4} =0W수식입니다.L _{w-2회} =43 TIMES 10 ^{3} TIMES 0 TIMES rm 10 ^{-4} =0W수식입니다.L _{w-3회} =75 TIMES 10 ^{3} TIMES 4.16 TIMES rm 10 ^{-4} =31.2W수식입니다.L _{w-4회} =87 TIMES 10 ^{3} TIMES 5.09 TIMES rm 10 ^{-4} =44.3W수식입니다.L _{w-5회} =87 TIMES 10 ^{3} TIMES 5.09 TIMES rm 10 ^{-4} =44.3W4) 축동력수식입니다.L _{s-1회} = {2 PI TIMES 0.03 TIMES 1005} over {60} =3.16W수식입니다.L _{s Curve.png원본 그림의 크기: 가로 875pixel, 세로 656pixel사진 찍은 날짜: 2024년 12월 11일 오후 5:51프로그램 이름 : MATLAB, The MathWorks, Inc.그림,수식입니다.rm L _{s} - rm Q` rm Curve2.4 유량과 효율의 관계 그래프그림입니다.원본 그림의 이름: Q-Efficiency_Curve.png원본 그림의 크기: 가로 875pixel, 세로 656pixel사진 찍은 날짜: 2024년 12월 11일 오후 7:39프로그램 이름 : MATLAB, The MathWorks, Inc.그림,수식입니다.rm eta - rm Q` rm Curve2.5 수동력, 축동력, 효율 관계 그래프그림입니다.원본 그림의 이름: Flow Rate vs Manual Power, Shaft Power, and Efficiency Curve.png원본 그림의 크기: 가로 875pixel, 세로 656pixel사진 찍은 날짜: 2024년 12월 11일 오후 6:54프로그램 이름 : MATLAB, The MathWorks, Inc.그림,수식입니다.rm Q`vs`L _{w} ,`L _{s} ,` eta `Curve3. 고찰-그래프 분석1회와 2회의 실험은 유량, 축동력과 효율이 0이다. 이는 실험 과정에서 문제가 있었음을 예상할 수 있다. 따라서 그래프를 해석할 때 1회와 2회의 실험값은 제외하고 해석한다.유량과 양정의 관계 그래프는 유량이 증가함에 따라 양정이 선형적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 유량과 축동력의 관계 그래프는 유량이 증가함에 따라 축동력이 이차적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 유량과 효율의 관계 그래프는 유량이수식입니다.4.16 TIMES 10 ^{-4} m ^{3} /s에서 64.9%의 최대효율을 가지고 이후에는 효율이 감소하는 경향을 보인다.수동력, 축동력, 효율 관계 그래프에서는 수동력이 증가함에 따라 축동력이 이차적으로 증가한다. 효율은 수동력수식입니다.rm 31.2W, 축동력이수식입니다.r생시켰음을 예상할 수 있다.-체절운전을 하는 이유 [2]체절운전을 하는 이유는 다음과 같다. 첫 번째, 펌프 성능 테스트이다. 체절운전은 펌프의 성능을 확인하기 위해 시행한다. 펌프의 출구 벨브가 닫힌 상태에서 최대압력을 만들 수 있는지 확인한다. 두 번째, 펌프 안전성 확보이다. 펌프 가동 초기에 펌프가 예상치 못한 조건에서 작동하지 않도록 출구 벨브를 닫고 체절운전을 진행한다. 이를 통해 펌프에 유입되는 유체의 압력과 유량을 조절할 수 있다. 세 번째, 펌프 보호 및 유지 관리이다. 펌프 시동 시 체절운전을 함으로써 유체가 흐르지 않는 상태에서 회전 속도를 점진적으로 증가시켜 펌프 내부의 충격과 손상을 방지할 수 있다.-케비테이션 현상 [2]캐비테이션 현상은 국소 정압이 액체의 증기압보다 낮을 때 모든 유체기계에서 발생하는 현상이다. 이러한 현상이 발생하면 액체는 국소적인 부분에서 갑자기 증기로 바뀌어 증기 공동을 형성하고, 캐비테이션 현상이 없는 유동현상과 매우 달라진다. 증기 공동은 유체 통로를 좁아지게 하고, 국소 압력장을 변화시킨다. 증기 공동의 크기와 형태가 국소 압력장에 영향을 받기 때문에 비정상적인 유동이 된다. 이러한 비정상적인 현상은 전체 유동을 요동시키고 유체기계가 진동를 진동시킨다. 캐비테이션 현상과 관련한 무차원 수인 캐비테이션 수는 다음과 같이 구할 수 있고, 캐비테이션 수가 작을수록 공동현상이 쉽게 발생한다.수식입니다.Ca= {p-p _{v}} over {{1} over {2} rho V ^{2}}캐비테이션을 줄이기 위한 방법은 세 가지가 있다. 첫 번째, 입구 배관장치에서 압력강하 제한이다. 입구 배관에서의 압력손실 떄문에 흡입압력이 대기압보다 낮아질 수 있다.따라서 속도가 일정할 때는 펌프의 흡입구에서 압력이 액체의 증기압보다 크게 유지되어야 한다. 유체기계 내 모든 곳에서 압력을 작동 액체의 증기압보다 높게 유지함으로써 캐비테이션을 피할 수 있다. 두 번째, 유효 흡입수두(net positive suction head:NPSH');

공학/기술| 2024.12.15| 13페이지| 3,500원| 조회(99)

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조정다각형과 재귀식을 활용한 Bezier 곡선 교점 구하기

문제 정의• 두 Bezier 곡선의 교점을 구한다. • 교점을 구하는 방법은 조정다각형이 겹치면 Bezier 곡선을 반으로나누고 나눈 곡선들의 조정 다각형을 비교한다. • 재귀함수를 사용해서 조정다각형의 크기가 매우 작을 때까지 루프를반복한다.

공학/기술| 2024.12.15| 8페이지| 3,000원| 조회(58)

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