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액체의 밀도 측정-Hare 장치(97)

액체의 밀도 측정 - Hare 장치1. 실험 목적Hare의 장치를 사용하여 액체의 밀도를 측정한다.2. 실험원리Hare의 장치의 핀치코크(Pinch-cock) E, F를 열고 고무관으로 공기를 조금 뽑아내면 비이커 C, D에 들어 있는 2종의 액체가 유리관 A, B를 통해 올라온다. E와 F를 닫았을때, C와 D 비이커에 들어 있는 액체기둥(액주)의 높이를 각각a,b, 밀도를 각각a,b 라고 하자.유리관 내의 압력을라고 하면aabb(1)의 관계가 성립한다.핀치코크 E와 F를 이용하여 액주a와b 를 조금 내려오게 했을때, 그 높이를 각각a',b' 라고 하면a''ab''b= 대기압 (2)이다. 여기서는 유리관 내의 압력이다. 식 (1), (2)로부터ba (3)따라서, 주어진 온도에서a를 알고 있으면 식 (3)을 이용하여b를 구할 수 있다.3. 실험기구 및 장치① Hare의 장치② 비이커 2개③ 온도계④ 액체 시료⑤ 증류수⑥ 주사기4. 실험방법(1) 유리관 A, B의 속과 비커 C, D를 잘 닦아 건조시킨다.(2) 비커 C, D의 밑바닥이 유리관 A, B와정도 떨어지게 고정한다.(3) 비커 C에는 증류수를, 비커 D에는 액체시료를 약 4/5 까지 채운다.(4) 핀치코크 E, F를 열었다 놓는다.(5) 증류수의 온도 θa와 액체 시료의 온도 θb를 측정한다. 온도는 실험을 시작할 때와 끝난후의온도의 평균을 취해서 구한다(6) 핀치코크 E, F를 열고 공기를 주사기를 이용하여 빨아올려 높이 올라간 쪽의 액주가 유리관의길이의 2/3에 도달했을 때 E, F를 닫는다(액주가 너무 올라와서 양쪽의 액체가 서로 썩이면,양쪽의 액체를 모두 바꾸어야 한다).(7) 유리관 A의 액주의 높이a와 유리관 B의 액주의 높이b를 측정한다.(8) 핀치코크 F를 닫고 다음 E를 열었다 닫아 액주가 조금 내려가게 한다. 그때 유리관 A의액주의 높이‘a와 유리관 B의 액주의 높이’b를 측정한다.(9) 위(8)의 과정을 되풀이 하여 10회에 대한 액주의 높이를 구하고 1～5회에 대한 A,B의 액주의여 아래의 표에 기록한다(10) 측정 온도에서의 물의 밀도a를 표에서 찾는다.(11) 액체 시료의 밀도b는ba로부터 구한다(12) 시료를 바꾸어 (5)～(11)과정을 반복한다.※ 주의 : ⓐ 실험에 사용되는 미지의 액체는 생명에 위험이 있으므로 절대 마시면 안됩니다.ⓑ 실험이 끝난 후 사용한 액체는 그냥 버리지 마시고, 준비되어 있는 용기에 버리기바랍니다.ⓒ 실험에 사용되는 각각의 액체를 서로 혼합하지 말기 바랍니다.실험 1증류수액체시료액체시료의밀도(g/cm3)회hA회hA'hA-hA'회hB회hB'hB-hB'138623.114.9146627.618.40.80833235.5721.114.4243725.417.60.816733331.5818.413.1338.382225.40.80226427.1916.910.2432.592012.50.81456525.41013.112.3530.11016.01140.87702평균0.82378증류수의 온도 : 20 ℃ 에틸알코올의 밀도참값 : 0.791 g/cm3상대오차 : 3.5 %실험 2증류수액체시료액체시료의밀도(g/cm3)회hA회hA'hA-hA'회hB회hB'hB-hB'136.562313.5144.1627.916.20.83186230.6717.513.1213.1720.920.90.81730329.881316.8335.9815150.8024042797.319.7435.298.58.50.81938524103.520.5528.710440.82049평균0.81989증류수의 온도 : 20 ℃ 에틸알코올의 밀도참값 : 0.791 g/cm3상대오차 : 3.5 %실험 3증류수액체시료액체시료의밀도(g/cm3)회hA회hA'hA-hA'회hB회hB'hB-hB'138.5620.518146.5624.621.90.82046232718.413.6238.5721.916.60.81783327815.511.5332.5818.414.10.81416424910.910.9428.6912.815.80.82765521.5106.315.2525.9107.218.70.81140평온도 : 20 ℃ 에틸알코올의 밀도참값 : 0.791 g/cm3상대오차 : 3.5 %실험 4증류수액체시료액체시료의밀도(g/cm3)회hA회hA'hA-hA'회hB회hB'hB-hB'137.661621.6145.4619.126.30.8048231.5715.316.2238.171820.10.7898326.5812.813.7331.9815.116.80.8891420.698.911.7424.9910.414.50.7907518105.512.5521.5106.5150.8167평균0.8182증류수의 온도 : ℃ 에틸알코올의 밀도참값 : g/cm3상대오차 : %5. 질문사항(1) 식 (1) 에서처럼 액체시료의 밀도를b = (a /b)a에서 구하지 않고 액주의 차를 이 용하여ba로 액체시료의 밀도를 구하는 이유에 대해서 알아봅시다.- 밀도는 단위부피당 물질의 질량이다. 그래서 일정량의 부피만큼 변화를 시키면서 밀도를구하는 것이다 그리고 그렇게 해야 오차를 줄일수 있기 때문이다(2) 모세관 현상에 대해 알아봅시다.- 물은 고체면에 접하면 산소를 포함하고 대부분의 고체는 물 속의 수소분자와 결합하게되므로 서로 부착하려는 성질을 갖게 된다. 부착력의 크기는 온도, 고체면의 종류 상태에따라 변한다. 만약 부착력이 응집력 보다 크면 물은 고체면을 퍼지면서 적시게 되나,응집력이 더 크게 되면 물방울과 같은 곡면을 형성하게 된다.아래 그림(왼쪽)과 같이 물위에 가는 관을 세우게 되면 부착력이 모세관 내의 물의 중량보다크게 되어 그 만큼 모세관 내의 수위를 상승시키게 되는데 이러한 현상을 모세관현상이라한다. 모세관 현상은 물과 고체사이의 부착력과 물분자간의 응집력의 상대적 크기에 영향을받는다. 아래 그림(오른쪽)에서 부착력이 응집력 보다 큰 물의 경우에는 모세관 위로 올라가고, 수은의 경우처럼 응집력이 더 크면 반대로 내려간다.물의 모세관 상승높이는 관의 재료?관의 직경 등에 의하여 결정된다. 관의 직경이 두 배가되면 끌어올리는 힘도 두 배가 된다. 그러나 물의 무게는 직경의 제곱에 비례하므로 의 지름에 반비례한다.(3) 파스칼의 원리에 대해 간단히 설명해 봅시다.- 밀폐된 유체(액체?기체 / 흐르는 물질)의 일부에 압력이 가해지면 그 압력이 유체내의모든 곳에 같은 크기로 전달된다는 원리이다.이런 종류의 유체에 대한 힘의 전달 메커니즘은 아무리 복잡한 모양을 한 파이프를 통해서라도 유체가 전달될 수 있다는 것, 그 전달이 비교적 원활하게 이루어진다는 점에서 강체보다우수하다. 유압기, 공기제동기, 뉴매틱(압축공기)해머 등은 이 원리를 응용한 것이다.※ 밀도와 비중의 차이점비중 - 어떤 물질의 질량과 이것과 같은 부피를 가진 표준물질의 질량과의 비표준물질로는 1atm, 4℃의 증류수를 취하고 기체의 경우에는 1atm, 0℃에서의 공기를 취한다.밀도 - 단위부피당 물질의 질량, 물질속의 원자, 분자배열, 합금, 혼합비 등을 알아낼 때 사용한다이 두 값은 수치상 소수점이하 5자리까지 일치한다.대부분 비중과 밀도는 그 값이 같다고 생각해도 무방하다.※ 그밖의 밀도 측정법액체의 밀도 측정법에는 이 밖에도 Westphal balance 법, hydrometer법, 액적낙하법 등 여러 가지가 있다. 이러한 방법의 원리를 조사하여라.- Westphal balance 법액체의 비중을 재는 장치. 오른쪽으로 돌출한 저울대에는 10등분한 위치마다 흠을 파두었는데,그 위에 1:10-1:10-2:10-3 질량비인 라이더 4개를 얹어서, 액체 속에서 추의 구실을 하는 온도계에 작용하는 부력과 평형을 이루게 한다. 비중이 1인 물을 쓸 때 최대 라이더를 추의 바로위에 걸면 저울대는 수평이 된다. 다른 액체에서는 4개인 라이더를 각각 적당한 흠에 걸어저울대를 수평으로 평형을 이루게 하면, 그 흠의 눈금에서 액체의 비중값이 4자리까지읽어질수 있다.- hydrometer 법액체비중계라고도 하며 추의 부력을 추자신의 무게와 평형시킴으로써 액체의 비중을재는 비중계의 일종이다. 부력비중계,니컬슨비중계등이 있다. 표면장력 때문에 불확실하게 될 때도 있으므로 전체를 액체 속에 잠기게 하는 액에도 여러 가지 측정법이 있는데, 이들의 특성은 다음과 같다.비중계특 성표준비중계비중 0.6～2.0 까지의 범위를 19개 비중계로 분할해서 세트로 되어있다.눈금의 직접비중(d)를 표시하고, 15℃에서 측정한다. 읽어내는 것이 1.0300일 경우 d1.0300이라 표시한다.보오메비중계(Be)물보다 무거운 액체 : d= 144.3/(144.3-Be)물보다 가벼운 액체 : d= 144.3/(144.3+Be)중액용은 15%식염용액을 15°순수를 0°로 해서 그의 사이를 15등분 한 것경액용은 10%식염용액을 0°순수를 10°로 해서 그의 사이를 10등분한 것(경액용은 Be'10°=중액용 Be'0°= 순수의 외관상의 비중1.0000)당(糖)도계자당농도를 기중으로 해서 만든것이며 사카로미터라고도 한다.눈금은 직접 자당의 중량%를 표시한다. 과집의 농도에서도 사용이 된다.알콜비중계눈금은 그냥 그대로 알콜의 용량% 또는 중량%로 나타낸다.액체비중계 (液體比重計, Hydrometer)비중계의 일종으로 주로 액체의 비중을 측정하는 기구. 눈금 액체비중계와 니콜슨 액체비중계 등이 있고, 어느 것이나 뜨개의 무게와 그것에 작용하는 부력(浮力)을 평형시켜 액체의 비중을 알 수 있게 되어 있다.1) 눈금액체비중계: (그림1)과 같이 유리제의 뜨개로 되어 있으며 바닥에 수은 또는 납탄(鉛彈)이 들어 있다. 이것을 액체에 넣으면 어느 정도 가라앉고 꼿꼿이 서는데 액체비중계의 무게는 일정하므로 그것에 작용하는 부력과 평형되어 비중이 작은 액체에 넣으면 깊이 가라앉고, 액체의 비중이 크면 얕게 가라앉는다. 따라서 가라앉은 깊이로 액체의 비중을 곧 알 수 있도록 가는 관부에 눈금을 매겨 놓으면 액체의 비중을 측정할 수 있다.단, 가는 관의 부피가 작으므로 1개의 액체비중계로 측정할 수 있는 범위는 좁아 여러 가지 액체의 비중을 알기 위해서는 몇 종류의 액체비중계가 필요하게 된다. 보메 액체비중계, 알코올 함유량을 측정하는 알코올계 등도 이 비중계의 일종이며, 눈금에는 비중 대신 보메도(度) ·다.

공학/기술| 2011.11.27| 7페이지| 1,000원| 조회(522)

물리, 파스칼, hare 장치, 액체의 밀도 측정, 모세관 현상, 파스칼의 원리, 핀치코크

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회전관성2- 북스힐

회전관성 Ⅱ실험날짜 :제출날짜 :학 과 :학 번 :성 명 :1. 목적링과 원반의 회전에 의한 관성모멘트를 측정하여 관성 모멘트 개념을 이해한다.2. 원리*관성모멘트물체의 회전관성은 질량과 질량의 배분에 의존한다. 일반적으로, 더 작은 물체가 가지고 있는 회전관성이 적다. 이론상, 링의 회전관성 I 는 다음과 같이 주어진다.(1)M은 링의 질량이고, R1 은 링의 내부 반경이고 R2 은 링의 외부 반경이다.이론상, 균일한 밀도의 고체 원반의 회전 관성 I 는 다음과 같이 주어진다(2)M 은 원반의 질량이고 R 은 원반의 반경이다.= I로부터(3)는 각 가속도이고는 토오크이다.토오크는 적용되는 힘과 순환하는 물체의 피봇 점으로부터의 거리에 의존한다. 또는(4)r 은 링의 중심으로부터의 거리 또는 힘이 적용된(‘lever arm’) 점까지의 반경이고 F 는적용된 힘이다. rF의 값은 r F sin ø 에서 ø 는 r 과 힘이 적용된 F 의 방향 사이의 각도이다. 토오크는 r 과 F 가 수직일 때 최대이다.이 경우, 적용되는 힘은 회전 기구의 일부에 붙은 선의 장력(T) 이다. 중력은 실에 매달린 질량 m 을 끝어 당긴다. r 의 값은 기구에 관한 스텝 도르래의 반경이다. 반경은 적용되는 힘에 수직이다(장력).그러므로 토오크는: (5)아래의 해법은 위는 양적(+)이고 아래는 음적(-)이며, 반시계방향은 양적(+)이고 시계방향은 음적(-)인 관례로부터 이끌어냈다.매달린 질량 m 을 위해 뉴튼의 제2법칙을 적용하면, 결과는:(6)스트링의 장력 풀이는 다음과 같이(7)토오크는 (8)매달린 질량의 가속도 a는 회전 기구의 선가속도 a이다.각 가속은 다음과 같이 접선 가속과 관련이 있다:(9)식 (8)와 식 (9)을 식 (3)에 대입하면,(10)시스템의 회전 관성 I 은 선가속도 a로부터 계산될 수 있다.3. 실험기구 및 장치① 컴퓨터 및 인터페이스 장치② 관성 모멘트 측정장치 세트⑴ 원반 1개 (1400g)⑵ 링 (1400g)⑶ 추, 수평제⑷ 원판게이트, 3단 도르래⑸ 도르래지지대, 중심축③ 포토게이트 / 도르래(스마트폴리)④ A베이스⑤ 버니어 캘리퍼스⑥ 실4. 실험방법(1) Seting① 인터페이스의 디지털채널1에 스마트폴리를 연결하고 전원을 켠다.② 컴퓨터의 전원을 켠다.③ 회전관성2.ds 파일을 열어라(2) 관성모멘트 측정1) 축 자체의 관성모멘트 측정① 먼저 3단 도르래 중 2단 도르래(중간)의 직경을 버니어캘리퍼스로 측정하여 반지름 값을 기록해 놓고 실을 약 120cm 정도 잘라낸다. [그림1]과 같이 A베이스에중심 축을 세우고 3단도르래를 씌운다음 스마트폴리를 설치한다.② 3단도르래 구멍에 실을 끼워 하단의 나사부분에 2∼3번 감고 실의 한쪽 끝은 추를 매달아 스마트폴리에 걸어놓는다.③ 장치의 측면과 상단에서 보았을때 실이 폴리에 일직선으로 걸리도록 수평을 잘 맞추고추가 거의 스마트폴리까지 올라오도록 3단도르래에 실을 감고 정지상태를 유지한다.④ 회전체를 놓으며 버튼을 눌러 데이터 저장을 시작하고 추가 거의 바닥에 내려오기 전 재빨리 버튼을 누른다.⑤ 속도-시간의 그래프로부터 Curve Fit ⇒ Linear Fit로부터 그래프의 최적곡선의 기울기를 구하고 데이터 테이블에 기록한다.⑥ 위의 과정을 5번 되풀이 한다.⑦ 가속도 평균값을 이용하여 식(10)으로부터 자체 관성모멘트을 계산한다.2) 원반(Disk)① 측정할 원반의 반지름과 질량을 재어 데이터를 기록하고 원반을 밑의 홈에 잘 맞추어 회전축 위에 올려놓는다.② 원반위에 수평계를 올려놓고 원반이 수평이 되도록 A베이스의 수평조절나사를 이용하여 잘 맞춘다.③ 실 끝에 추를 매달고 추가 거의 스마트 폴리까지 올라 오도록 3단 도르래에 실을 감고 정지상태를 유지한다.④ 회전체를 놓으며 버튼을 눌러 데이터 저장을 시작하고 추가 거의 바닥에 내려오기 전 재빨리 버튼을 누른다.⑤ 그래프로부터 위의 방법과 같이 선가속도를 구하고 데이타 테이블에 기록한다.⑥ 식(10)을 이용하여 회전계의 관성모멘트를 계산한 다음, 축에 의한 값을 빼주면 원반의 관성모멘트()값이 될 것이다.⑦ 위의 과정을 5번 반복하여 실험하고 이론치와 비교하여 %오차를 계산한다.3) 수직 원반① [그림2]와 같이 원반을 수직으로 세우고 위의 과정을 반복한다.4) 링① 링의 내경, 외경과 질량을 재어 데이터를 기록하고 [그림3]과 같이 원반위에 링을 올려놓는다.② 추의 낙하속도가 너무 빠르거나 느리지 않도록 추를 선택하고 위의 과정을 반복하여전체 관성모멘트 값을 측정한다. 링의 관성모멘트는 전체 값에서 원반 및 축의 관성모멘트값을 빼주면 될 것이다. 5번 반복하여 실험하고 링에 대한 관성모멘트 이론값과의 오차를 계산한다.5. 질문사항① 식(10)을 유도하여보자.-M 은 링의 질량이고, R1 은 링의 내부 반경이고 R2 은 링의 외부 반경이다. 균일한 밀도의 고체 원반의 회전 관성 I 는 다음과 같이 주어진다.M 은 원반의 질량이고 R 은 원반의 반경이다.= I로부터는 각 가속도이고는 토오크이다. 토오크는 적용되는 힘과 순환하는 물체의 피봇 점으로부터의 거리에 의존한다. 또는 r 은 링의 중심으로부터의 거리 또는 힘이 적용된 점까지의 반경이고 F 는 적용된 힘이다. rF의 값은 r F sin ø 에서 ø 는 r 과 힘이 적용된 F 의 방향 사이의 각도이다. 토오크는 r 과 F 가 수직일 때 최대이다. 적용되는 힘은 회전 기구의 일부에 붙은 선의 장력(T) 이다. 중력은 실에 매달린 질량 m 을 끝어 당긴다. r 의 값은 기구에 관한 스텝 도르래의 반경이다. 반경은 적용되는 힘에 수직이다. 그러므로 토오크는: 아래의 해법은 위는 양적(+)이고 아래는 음적(-)이며, 반시계방향은 양적(+)이고 시계방향은 음적(-)인 관례로부터 이끌어냈다. 매달린 질량 m 을 위해 뉴튼의 제2법칙을 적용하면 결과는스트링의 장력 풀이는 다음과 같이 토오크는 매달린 질량의 가속도a 는 회전 기구의 선가속도a 이다. 각 가속은 다음과 같이 접선 가속과 관련이 있다.이 식과 을에 대입한다.이 나온다.② 원반()과 수직원반()의 회전관성이= 2이 되는지 확인하여 보라.- 관성모멘트 I =mdr로 정의 된다. (r=회전중심으로 부터의 위치 벡터, m=밀도)반경 R 인 원판을 수평으로 돌릴 때의 관성모멘트I =mdr= mp/2h (h=원판의 높이, p=3.141592)= (mph)/2 = 1/2M가 된다.반경 R 인 원판을 수직으로 돌릴 때의 관성모멘트I =mdr = 4mh(1/8)(p/2)= 1/4(phm)=1/4M③ 실험에서 R을 사용하지 않고 r를 이용하는 이유는?- 돌아가는 추에 대한 회전관성실험이니 당연히 도르래의 위치를 계산해야한다.7. 데이터 첨부(1) 축① 3단 스탭도르래 반경 측정측정획수 (r)12345평균 [m]2 단0.01250.01250.01250.01250.01250.0125② 추걸이 (m) : 10g* 측정한 가속도12345평균[]접선가속도17.617.517.817.517.717.6③(2) 원반① 원반의 질량 M = 1400 [g]② 원반 반경측정측정횟수R12345평균 [m]원반반경 R0.11380.11400.11380.11380.11400.11③ 추걸이 (m) = 500 [g]실 감은 3단 스텝도르래 반경 r = 0.025 [m]* 측정한 가속도12345평균[]0.1300.1300.1340.1340.1300.132④ 실험한⑤⑥ 이론적 관성모멘트⑦ ⑤, ⑥의 상대오차 = 360 %(3) 수직원반① 원반의 질량, 원반 반경측정 : (2) 원반과 동일② 추걸이 (m) = 1400 [g]③ 실 감은 3단 스텝도르래 반경 r = 0.025 [m]12345평균[]0.05250.06150.05100.0585

공학/기술| 2011.11.27| 7페이지| 1,000원| 조회(295)

물리, 버니어 캘리퍼스, 회전관성, 포토게이트, 인터페이스 장치, 관성 모멘트 측..

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공장견학후기 Mechanical technology 김연철 – 200735160 변창석 – 200735384목차 4. 마무리 3.4 Servo moter 3.3 Ball screw 3.2 Machining center 3.1 JIG 3. 심화내용 2.3 절삭가공 2.2 조립 공정 2.1 생산공정의 이해 2. 생산과정 소개 1.3 워터펌프의 역할 1.2 업체 소개 1.1 Report 제작과정 1. 개요3/25 ~ 3/29 3/30 ~ 4/ 4 4/ 4 ~ 4/10 4/11 ~ 4/17 과제계획서 작성 및 사전조사 업체선정 및 현장방문 ( 4/ 1) 자료정리 및 과제연구 , 의견수렴 최종보고서 작성 후 검토 및 수정 1.1 Report 제작 과정1.2 업체 소개 회사명 : 주 ) 지코 위치 : 경기도 평택시 고덕면 율포리 28-5 생산 품목 : 워터펌프 , 오일펌프 ( 현대 , 기아 ) 생산 공정 : 절삭 가공 및 조립 , 검사 납품1.3 워터 펌프의 역할 실린더 블록 앞쪽에 부착되어 냉각수를 강제로 순환시키는 장치 임펠러 (Impeller) 의 회전을 통한 원심력을 이용하여 라디에이터에서 냉각시킨 물을 실린더 블록의 워터 재킷으로 보내는 작용을 한다2.1 생산공정의 이해 - 방문 업체의 간략한 생산 과정 주물 제작 Work 입고 절삭 및 연삭가공 부품 조립 및 검사 완성품 Assembly 출고 04 03 02 012.1 생산공정의 이해 Water pump 의 생산과정 Work 입고 절삭 , 연삭가공 부품조립 완성품 출고 업체에서는 다양한 부품들을 납품 받아 여러 공정을 거친 후 가공 , 조립 , 검사 과정을 통해 완성품을 제작하고 있었다 .2.2 부품 조립 , 검사 과정 실과 임펠러를 유압식 프레스를 이용하여 공작물에 조립하는 과정2.2 부품 조립 , 검사 과정 압입단차 측정기 - 완성품의 누수확인 작업 미조립 검출기 - 작업자의 미조립 및 오조립 검출2.3 절삭가공 절삭가공 [ maching of metals] - 절삭 칩 (chip) 을 밀어서 내보내면서 재료를 깍아 가공하는 것으로 절삭 공구 , 연삭 숫돌 등을 사용하여 가공한다 . 절삭가공 구성 절삭유 절삭공구 공작기계1. 냉각성 , 방식성 , 방청성 우수 . 2. 감마성 , 윤활성이 우수 . 3. 유동성이 좋아야함 . 4. 인화 , 발화점이 높음 . 5. 인체에 무해 . 6. 기계도장에 영향 없음 . 수용성 절삭유제 비수용성 절삭유제 절삭유의 구비조건 01 절삭유의 효과 02 절삭유의 종류 1. 윤활작용에 의한 마찰이나 공구의 마모 저감 2. 냉각에 의한 공구수명향상 3. 치수 정밀도 향상 . 4. 구성인선의 억제작용 칩 배제 5. 가공면의 녹방지 ( 방청 ) 이다 . 03 2.3 절삭가공2.3 절삭가공 리머 구멍을 정확한 치수로 넓히거나 , 진원으로 다듬질하거나 , 지름을 정밀하게 다듬질 밀링 커터 원통의 외주 및 단면에 몇 개의 절삭날을 가지고 있고 , 이것이 회전 운동을 하면서 적당한 이송 운동을 하는 공작물의 표면을 절삭 ∙ 가공 드릴 공작물에 구멍을 뚫을 때사용하는절삭공구 보링바 이미 뚫려 있는 구멍 내부를 확대하여 정확한 치수로 완성하는 절삭가공을 절삭공구3.1 JIG 기계의 부품을 가공할 때에 그 부품을 일정한 자리에 고정하여 칼날이 닿을 위치를 쉽고 정확하게 정하는 데에 쓰는 보조용 기구 JIG 란 ? - 방문한 업체에서 사용 중인 Index jig - 3 축으로 회전하여 3 차원적인 형상도 제작이 가능하였다 .3.2 Machining center 1 대의 기계로 드릴링 · 보링 · 밀링 절삭 · 리밍 · 태핑 등을 사람의 손을 빌리지 않고 자동으로 가공하는 공작기계를 머시닝센터라고 한다 . 머시닝센터란 ? - 업체는 머시닝센타를 이용 One chocking all 가공 형태를 하고 있었다 . - NC 를 이용한 기계로써 부호화된 명령을 통해 작동한다 .3.2 Machining center 1 대의 기계로 드릴링 · 보링 · 밀링 절삭 · 리밍 · 태핑 등을 사람의 손을 빌리지 않고 자동으로 가공하는 공작기계를 머시닝센터라고 한다 . 머시닝센터란 ? - 업체는 머시닝센타를 이용 One chocking all 가공 형태를 하고 있었다 . - NC 를 이용한 기계로써 부호화된 명령을 통해 작동한다 .3.3 Ball screw 회전운동을 직선운동으로 바꿀 때 사용되어 , 그 구성은 수나사와 암나사 사이에 강구를 넣어 구를 수 있는 나사로 이루어짐 . 볼스크류란 ? - 회전운동을 직선운동으로 바꾸어주는 장치이다 . - 나사선의 Pitch 를 이용하여 회전에 따라 정확한 양만큼 이동한다 .3.4 Servo moter 서보 전동기는 빠른 응답과 넓은 속도제어의 범위를 가진 제어용 전동기이다 . 서보모터란 ? - 명령에 따라 정확한 위치와 속도를 맞출 수 있는 모터 . - 다양한 분야에 사용되며 정밀 공작기계의 핵심 요소이다 .4. 견학 후기 Mechanical Technology 완성품 생산과정의 이해 공장의 생산라인을 둘러보며 우리가 실생활에 사용하는 기계제품들이 어떤 과정을 거쳐 소비자에게 오게 되는지 그 흐름을 이해 할 수 있는 좋은 기회가 되었다 . 절삭가공의 이해 기계공작법 중에서도 절삭가공에 대해 실제 가공과정을 지켜보고 실무자에게 설명을 들으며 견학한 결과 기계공작과 한결 더 가까워진 느낌이다 . 기술의 진화 현장에서는 생각했던 것 보다 더 세련되고 발전된 기술들을 보유하고 있었고 이를 통해 효율은 극대화 되어 보였다 . 견학결과 이번 Report 를 준비하며 책으로 배우는 것과는 다른 것들을 배울 수 있었다 . 백문이 불여일견 이라고 책의 그림으로 보는 것보다 직접 가서 보니 이해가 빨랐으며 기계의 매력을 확실히 느낄 수 있었다 . 결과적으로 우리는 절삭가공에 대해서 좀더 많은 경험을 갖게 되었고 흥미를 갖게 되었다 . 앞으로 더 많은 지식을 습득해 기계산업의 끝없는 발전을 이루어야 할 것이다 .www.themegallery.com Thank You!{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2011.06.22| 19페이지| 1,000원| 조회(285)

견학, 머시닝센터, 절삭가공, 볼스크류, 공장 견학 후기

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정밀도에 관련된 자료

『기계공작법』공작기계의 정밀도에 관한 고찰학과: 기계?자동차공학과학생: 변창석(200735384)교수님: 임 윤규 교수님제출일: 2011.05.12목차1.서론2.정밀도에 미치는 인자3.spindle의 정밀도4.Bearing Spindle system 제작5.Finite Element optimization6.Bed, Column의 제작 정밀도7.결론*- 참고문헌, 참고자료1.서론1775년에 Steam Engine의 실린더를 제작하기 위해 수평의 보링 머신이 영국의 John Wilkinson에 의해서 제작되었다. 그것이 인류가 제작한 금속을 절삭할 수 있는 최초의 공작기계라고 기록되고 있다. 그 때의 공작기계의 정밀도는 얼마나 되었을까?Tolerance와 Roundness등은 얼마나 되었을까? 라는 의문과 현재 실현할 수 있는 공작기계의 정밀도는 얼마나 될 것 인가를 생각하면서 오늘날의 공작기계가 있게 한 그동안의 과정과 기술에 발전에 대해 알아봐야 할 것이다.1983년 CIRP Meeting에서 Taniguchi 교수가 특색있는 KEY-NOTE PAPER를 발표한적 있다.그가 발표한 내용은 가공 정밀도를 보통, 정밀, 초정밀의 세가지로 나누어 1900년과 2000년 사이에 변천과정을 정리하였다. 여기서 정밀도라함은 Dimensional Accuracy로서 Tolerance를 말한다.보통가공은 1950년에 0.1mm를 실현한 가공정밀도가 2000년도에 1um에 도달하게 된다. 50년 사이에 1/100로 내려가게 된것이다. 초정밀도 가공은 1900년10um.1930년1um 1950년0.1um 2000년대에는0.001um에 도달할것이고 20년 사이에 10배이상의 정밀도가 향상된다는 것을 말하고 있다.2020년경에는 도달할 수 있는 가공 정밀도가 Atomic Lattice Distance(원자의 간자간의 간격)인0.3nm까지 도달할 것으로 보고 있다. 초정밀 가공에서는 1930년 이후 가공정밀도 단위가um에서 1000분의 1인nm(nanometer)로 움직여 가고 있, Profile, Runout, 방향, 위치 등의 형상공차를 만족해야 정밀한 가공품이라고 말 할 수 있다. 이와 같이 정밀하게 가공하려면 공작기계 자체는 더욱 높은 자체 정밀도를 보유하고 그 정밀도는 오랫동안 사용하여도 변하지 않고 유지되어야 한다.제가 집중적으로 조사한 내용은 공작기계의 설계와 제조에 있어서 핵심적인 정밀도를 높이려할 때 고려해야 될 상항들을 논하고자 합니다.2. 정밀도에 미치는 인자공작기계 구조는 Hardware측면에서 볼 때 세 가지로 나눌 수 있다. 주축, 이송장치와 기계본체라고 할 수 있다. 주축은 절삭속도를 가지고 있고, 이송장치는 절삭운동에 직각으로 이송(공구or가공물)시키며 기계본체는 Bed Column Bed(saddle), Column등을 말한다.그리고 기계에 따라서 다르지만 여러 가지 부속장치를 가진다.공작기계의 가공정도와 가공한계를 지배하는 여러 인자의 관계를 왼쪽에 표시하였다.주축계, 이송계와 구조물을 정밀하게 운동 할 수 있도록 설계하고 제작하면 되는 것이다.여기서는 가장 중요한 주축과 Guideway의 정밀도 향상에 대하여 논하기로 한다.3.spindle의 정밀도spindle은 공작기계에서 가장 핵심적인 요소로서 정밀도에 미치는 영향을 지대하다.spindle은 강하게 Clamp되어 있지도 않고 Bearing에 의해 서 자유롭게 지지도고 있다. Spindle Bearing은 저속에서 고속으로 넓은 회전범위 내에서 회전 정밀도를 유지하고 강성을 보유하고 있어야 한다. 공작기계용으로 특별하게 Rolling Bearing이 개발되어 회전 정밀도가 높고 강성이 있으며 마찰에 의한 열적 팽창을 적게 하고 있다.베어링의 타입에 따라서 그 성능이 다르다. 각 타입에 따라서 정밀도가 SP(Special Precision),UP(Ultra Precision)으로 분류할 수 있으며 보통Tolerance P2급부터 P5급까지의 베어링이 제작되어 있다. 베어링은 Shaft 와 Housing 사이에서 조립되는데 그때 Shaft Diamete는 1um이하 또는 서브마이크론 시대에 도달해 있다. 또한 초정밀 공작기계의 설계를 위해서 Hydrostatic(정역학적인), Hydrodynamic(유체역학적인), Aerostatic(평형)등 여러 베어링이 개발되어 사용하고 있으나 현재의 90%이상이 공작기계에서는 여전히 Rolling Bearing과 Angular Contact Bearing을 사용하고 있는 설정이다. 각 베어링에는 Play가 있으며 정적인 상태의 Play가 회전운동을 할 때 Running Play라고 하여 정적이 상태의 Play와 다르게 나타난다. 이것은 회전할 때 베어링 내에서 발생하는 열이 원인인 것으로 보고 있다. Bearing Resiliencedelta 는Bearing Ring에 가해지는 외부힘 F에 의해서 Paly가 Negative Play를 얻는것이다.그림의 왼쪽부터 설명하면 보통 베어링은 외부에서 가해지는 힘이 없는 경우 Ball과 Ring사이에+TRIANGLE r이란 Play를 만든다.그러나 이와같이 베어링은 외부에서 힘이 가해지면 베어링의 중심 위치가delta 만큼 가해지는 힘 Fr 방향으로 변위한다. 그리고 힘을 받은 범위는 각-PSI 에서+PSI 사이 뿐이고 360도 보다 훨씬 적으며 외부힘을 지지하는 Ball은 전부가 아니고 몇 개에 지나지 않는다. 이결함을 없애기 위하여 예압을 해야한다. Ring의 Dia를 Bearing의 Dia보다 적게하여 강제로 조립하면 Play가-TRIANGLE r이 되고 외부에서 힘이 가해 질때 힘을 Ball 전체가 받게 되면 Radial방향의 변형을 감소시킬 수 있다. 아래 그림은 Play의 세 가지 경우 Positive, No Play, Prelood의 차이를 나타내고 있다. 이와 같이 베어링에 예압을 해줌으로서 Spinde이 절삭시 외부의 부하에 견디고 회전 정밀도를 얻게하는 노력이 일찍부터 실행되고 있다.4.Bearing Spindle system 제작Spindle의 설계에서는 Radial 방향의 Rotation Accuracy보다 절대 조건이다. Spindle을 조립할 떄 Journal에 Bearing을 끼워 Housing에 삽입해야한다. 이 때의 Housing은 대체로 주물로 되어 있으며 균일한 Wall Thickness를 가지고 있다. 이 Housing에 어떤 Tolerance를 만족하면서 두 개 또는 그 이상 Hole에 Boring을 해야 한다.Hole의 Concentrucity 오차는 보링봐가 Contilever로 되어 있기 때문에 절삭력에 의해서 먼 곳에는 Deflection이 발생하여 첫 번째 Hole과 똑같은 중심을 지키지 못하기 때문이다.또 열상승에 따라서 열변위를 일으키기 때문인 경우도 있다. 또한Journal를 Housing Hole에 조립할 때 발생하기 쉬운 것은 Wall의 면과 Journal의 축 사이의 직각도를 맞추는데 오차가 발생하는 것이다. 숙련 기술자가 하거나 해당되는 측정기를 사용해 가면서 작업을 해야한다. Housing Wall과 Journal축의 직각도 오차가 발생하는 경우도 있다.이와 같은 수많은 오차는 가공에서 또는 조립과정에서 발생한다.Spindle Housing의 예를 들면 그림-16에서 볼 수 있다. Journal을 지지하기 위하여 Bearing을 삽입시키기 위한 Bored Hole이 서로 상호 관계를 가지고 그 위치를 차지하고 있다. 일부 Hole은 3단계,4단계의 Diameter가 다른 것이다.이 Hole들의 Diameter Tolerance와 Location Tolerance가 정밀할수록 Spindle의 성능은 좋아지는 것이다.5.Finite Element optimizationFEM 방법은 컴퓨터를 이용하여 구조를 세분화 해서 필요한 계산을 하여 결과를 얻게 되는 것이다. 이 FEM을 사용하여 공작기계의 정적, 동적, thermal behaviour를 해석한 결과를 발표하여 공작기계 설계에 새로운 퍼러다임을 제공하였다.요소설계 분야에 있어서는 계산을 담당하는 기술자는 최적화의 문제에 직면하게 된다.FEM을 이용한 최적화 하려면 Para수 있다.중량이 일정한 경우 강성을 최대로 한다는 것이 Wall의 Thickness를 최적화 한다는 것과 같다, 원칙적으로 요서의 Thickness는 Group으로 나누어 최적Parameter에 적용된다. 실제의 구조는 벽, Rib를 구성하는 요소를 조합한다.그림4-23에서는 Column의 설계에 있어서 주어진 중량을 초과하지 않고 안내면의 변위를 최소화 할 수 있는 최적화 계산을 통해 얻어진 결과를 표시하였다.변위의 최소화는 강성의 최대화를 말하며 그러기 위해서는 각 요소의 Wall을 최적화하는 결과가 되는 것이다. 설계 중 기계가 주물일 때는 Parameter의 변동범위를 상한치와 하한치를 직접 얻어내면 도고 용접하는 경우에는 기존의 Plate Thickness에 한정시키면 되는 것이다. 위 그림에서 보는 봐와 같이 7개의 최적화 Parameter가 주어지면 FEM의 Thickness가 8,10,12,16,25,30,40의 7가지로 한정되어져 있다. 이 문제는 P점에 힘이 가해지고 있을 때 Guideway의 변위를 17%감소시켜야 한다는 것이다. 이것은 근차법과 이동최적화법을 합한 해석법을 지닌 프로그램에 의해서 구할 수 있다. 이 그림의 하부에는 계산하고 얻은Thickness와 3번 반복하여 계산하고 얻은 Thickness를 비교하여 7개의 Parameter별로표시하고 있다.FEM과 그 외 다른 방법으로 쓰고 있는 최적화 방법의 특징은 개시 할 때 건설적인 해답이 필요하다는 점이다. 시작할 때 필요로 하는 구조를 구상하여 설계나 내부 구조 등 각 요소의 기술에 관한 모든 질문에 대하여 설계자는 직감적으로 해답해야 할 필요가 있다.최적한 기계요소의 자동설계를 목적으로 기술의 최적화 방법을 알면 상황은 좋아진다.기술의 최적화 방법은 매우 강력하며 힘이 가해지는 점, 지지점, 유효부하 등 몇 가지 조건이 있으면 기계적 구조의 예비적인 결합구조가 명백해 질 수 있다. 최적Cross Section의 결정이 공작기계 설계에 있어서 매우 중요한 과제이다.옆에그림은 T다.

공학/기술| 2011.06.22| 11페이지| 1,000원| 조회(190)

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기계공작법(견학보고서)

『기계공작법』자동차 부품 제조업 현장 방문과제 계획서- 수정학과: 기계?자동차공학과학생: 김연철(200735160)변창석(200735384)교수: 임 윤규 교수님제출일: 2011.03.241.과제의 이해가. 개요- 자동차부품 생산공장을 직접 현장방문.- 현장견학을 통한 제조 및 가공 Process 탐구.- 공학도로서의 현장 감각을 익힘.- 실제 Process의 진행과정을 현장에서 보고 이론과 비교 이해를 돕는다.나. 중점을 둬야 할 부분a. Process 의 이해- 어떠한 Process 들을 거치는지 이해한다.- 각각의 Process 들의 역할을 숙지한다.- 그 종류 뿐 만 아니라 원리도 다시 되내어 본다.b. 공장의 전체적인 운영- 제품의 질을 높이기 위한 노력.- 정밀도를 향상시키기 위한 방법.- 불량품을 검수하는 방법.- 근로자들의 숙련도 및 인적 요인.c. 자동화공정- 효율적인 대량생산을 위해 자동화된 부분이 있나 알아본다.- 자동화기기가 있다면 그 원리를 알아본다.- 위의 자동화기기의 기술적인 부분을 탐구해 본다.- 자동화가 공장에 어떠한 부분에 어떠한 이익을 주는지 살펴본다.2. 과제의 진행방법가. 견학업체 선정- 돌발상황(견학거부)에 대비하여 다양한 지역에 많은 후보업체를 선정한다.- 거리와 시간을 고려하여 최고의 성과를 얻을 수 있는 곳을 선정한다.- 업체리스트생산부품명업체명위치연락처비고배기부품주)준비엘경기도시흥시정왕동 2203-4031)433-0147밀링, 용접피스톤주)동양피스톤안산시 신길동1050 반월공단b601-21031)4899-000Casting, Machining크랭크세진크랭크인천시 서구 경서동 689-1032)564-4813선삭, 열처리, 연삭캠 샤프트서진캠경기도평택시청북면어연리 884031)680-9112휠동화상협인천시남구주안5동 1400-1032)870-1500주조, 열처리클러치디스크서진클러치시흥시정왕동1280-9031)496-1500워터 펌프지코경기도 평택시 고덕면 율포리 28-5031)610-3200실린더 해드동서 기공경기도 시흥시 정왕동1292-5031)488-6300주조, 열처리현가장치대원 강업인천시 서구 가좌동 455032)580-6700에어 크리너공우 기공인천 남동구 남촌동 618-2032)812-7213소성, Drawing냉각 장치동양 기전인천시 남동구 남촌동 616-4032)810-4100정화 장치희성 촉매경기도 화성시 팔탄면 율암리 653-5031)496-5500주조,탕구 Press나. 과제 수행 일정날짜세부일정비고3/25 ~ 3/29과제계획서 작성 및 사전조사3/30 ~ 4/ 4업체선정 및 현장방문4/ 5 ~ 4/10자료정리 및 과제연구, 의견수렴4/11 ~ 4/17최종 보고서 작성 후 검토와 수정작업 실시3. 과제 수행시 유의사항- 기한엄수!!- 업체에 피해가 가지 않도록 할 것.- 둘러보고 오기 식이 아닌 그 과정 모두를 이해할 것

공학/기술| 2011.06.22| 3페이지| 1,000원| 조회(245)

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