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[기계공학] 자이로스코프(gyroscope)동특성 실험 평가D별로예요

1. 실험 제목 : Gyroscope의 동특성 실험2. 실험 목적(a) Bifilar Pendulum을 이용해서 실험적으로 극관성 모멘트(IP)를 구한다.(b) 주축운동과 세차운동으로 인해 발생하는 Gyroscopic Moment를실험적으로 구한다3. 실험 개요(1) Bifilar Pendulum을 이용한 극관성 모멘트 계산(a) Bifilar Pendulum의 실의 길이(h)를 측정한다.h = 50.1cm(b) 추를 임의 각도 θ 만큼 회전 시킨 후 추를 놓아서 10회 왕복시시간을 측정하고 이로써 진동수 fn을 구한다.D=0.073m h=50.1cm m=1.3kg1회2회3회4회5회평균값T(s)8.188.268.098.158.118.144n(rev)101010101010fn(Hz)1.22251.21061.23601.22701.23301.2258(c) 이 값을 이용하여 극관성 모멘트 Ip를 구한다=Ip = 0.0006398 (g = 9.8 m/s2)(2) Gyroscopic Moment의 측정(a)를 이용하여 100g, 150g, 200g의 추를 달았을때발생하는 모멘트 값을 구할수 있다.(g = 9.8 m/s2, l = 0.15 m)M0.10 = (Nm)M0.15 = (Nm)M0.20 = (Nm)(b) Gyroscope에 100g, 150g, 200g 의 추를 달아 각각의 추에대한 세차운동의 각속도를 계산해 낸다.(= )추의무게(Kg)M 이론치(Nm)주축운동의 각속도세차운동의 각속도1/(sec/rad)τ 실험치(Nm)M과 τ오차율rpmrad/secsec/2revrad/sec0.1015508.76235012.700.1513504.9322008.000.213003.9021506.404. 결과 토의Ip를 이용하여 계산한 이론상의 모멘트값 M은 M = τ 이다.실험을 통해 구해낸 자이로 모멘트값 τ 은 이론치 M과 일치하지 않았다. 그 이유는 아래와 같이 예측해 볼 수 있다.● 주축운동시 정확한 균형 상태를 측정할 수가 없었다.● 중심 회전축과 회전체 간의 마찰로 인한 각가속도의 차이가발생한다.● 공기의 저항으로 마찰이 발생한다● 추의 회전으로 인한 질량분포 및 중심점의 이동이 발생한다.● 실험 기구 장비의 노후화로 인한 불안정한 전원공급으로 주축운의조절시에 rpm의 격감 및 떨림이 발생한다.● 아날로그 Tachometer로 수치값의 미세한 차이로 인한 오차발생●,측정시에 사람의 눈을 가지고 측정하였으므로 오차가 발생● 시간 측정시 기계가 아닌 손으로 측정한 것으로 인간의 반응속도로 인한 차이가 발생한다.● 실험실의 미세한 높이차이가 있으므로 중력가속도차이가 발생위와 같은 원인이 복합적으로 작용하여 실험값고 이론값의 차이가 발생한다고 볼 수 있다.

공학/기술| 2004.04.27| 3페이지| 1,500원| 조회(861)

동특성, 동역학, 자이로스코프, Gyroscope

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[기계공학] 원심펌프 성능실험 평가B괜찮아요

목 차1. 실험제목2. 실험목적3. 실험이론3-1.원심펌프의 주요구성 요소 및 펌프의 분류3-2. 실험에 필요한 계산 공식들3-3. 펌프 속에서 발생하는 현상3-4. 펌프 성능곡선과 상사법칙4. 실험장치5. 실험방법6. 실험결과7. 실험결과 분석8. 결론 및 토의1. 실험제목원심펌프 성능 실험(Pump Performance TEst)2. 실험목적원심 펌프를 이용하여 속도(RPM)와 유량에 따른 펌프의 효율을 계산하여 펌프의 최적 성능을 찾는 것을 목적으로 한다. 아울러 실험과정에서의 상사법칙의 적용과 이해를 들 수 있겠다.3. 실험이론3-1.원심펌프의 주요구성 요소 및 펌프의 분류1. 원심 펌프의 주요구성 요소그림 6-1 대표적인 원심펌프의 단면원심펌프는 케이싱 내에서 회전하는 임펠러로 구성된다. 유체는 축방향으로 흡입구 Eye를 통과하여 임펠러 깃을 따라 접선과 반경방향으로 밖으로 회전하면서 나와 케이싱의 일부인 디퓨저를 거쳐 토출된다. 유체는 임펠러를 통해 압력과 속도를 얻는다. 그리고, 디퓨저에서 속도에너지는 압력에너지로 변환이 일어난다.① 회전차 : 4～8매의 만곡된 깃이 달린 바퀴깃은 원판인 주판과 전면측판 사이에 끼여 있다.→ Closed Type(폐쇄형), Open Type(개방형)재료로서는 청동을 많이 사용하며,㉠ 주조하기 쉽고 ㉡ 기계가공이 용이㉢ 주물표면이 매끄럽고 ㉣ 녹슬지 않는다그 외에,?내열합금(Cr합금강 또는 스테인레스강) ～ 고온의 액체를 수송한다든지 혹은 고속회전을 필요로 하는 펌프의 회전차.?주철 ～ 해수와 같이 전해질인 액체를 펌핑할 때의 회전차.?플라스틱재 ～ 약액 등과 같이 내식성을 요하는 펌프의 회전차.② 펌프본체? 안내깃(Guide Vane or Diffuser Vane) : 회전차로부터 유출되는 액체를 와류실로 유도 하며, 액체의 운동(속도)에너지를 압력에너지로 변환시키는 역할을 한다. 일반적으로 고 정되어 있으나 특수설계로 가동식으로 하여 유량의 과다에 따른 깃각도를 변화시키도록 한 것도 있으며, 안내깃의 수는 보통 마력으로는 펌프의 축 회전수이고,는 축의 토크이다. 손실이 없다면 수마력과 제동마력은 같게 된다. 따라서, 펌프의 효율을 다음과 같이 정의한다.이와 같은 펌프의 효율은 체적효율, 수력효율의 세가지로 분류한다.체적효율,는로응 임펠러와 케이싱 간극에 의해 누설되는 유량을 의미한다.수력효율,는이다.는 입구유동과 임펠러 입구 깃각의 불일치에서 발생되는 충격손실과 깃 통로에서의 마찰손실, 그리고 깃 출구에서의 순환손실이다. 마지막으로 기계효율,은는 베어링, 포장요소, 다른 접촉 부품등에서 발생되는 기계적 마찰을 극복하는데 소요되는 동력손실을 의미한다. 따라서,3-3. 펌프 속에서 발생하는 현상펌프속에 발생하는 현상에는 캐비테이션(Cavitation), 수격현상(Water Hammering) 및 서어징(Surging)현상이 있다. 어느 것이나 소음과 진동을 수반하는 것이지만, 이들은 각각 전혀 다른 원인에 의하여 생기는 것이다.1. 캐비테이션(Cavitation: 공동현상)물이 관속을 유동하고 있을 때, 흐르는 물속의 어느 부분의 정압(Static Pressure)이 그 때의 물의 온도에 해당하는 증기압(Vapor Pressure)이하로 되면 부분적으로 증기가 발생 한다. 또 수증기에는 압력에 비례하여 공기가 용입되어 있는데, 이 공기가 물과 분리되어 기포로 나타난다. 이와 같은 현상을 캐비테이션(Cavitation) 즉, 공동현상이라 한다.캐비테이션의 발생? 캐비테이션 발생그림에서 보는 바와 같이 유체가 넓은 유로에서 좁은 곳으로 고속으로 유입될 때, 또는 벽면을 따라 흐를 때 벽면에 요철이 있거나 굴곡 부가 있으면 흐름은 직선적이 못되며,부분 은부분보다 저압이 되어서 여기에 캐비티 (공동)이 생긴다. 이 부분의 압력이 그 수온의 포화증기압보다 낮아지면 수중에 증기가 발생한다. 또 수중에는 압력에 비례하여 공기가 용 입되어 있는데, 이 공기가 물과 분리되어 기포로 나타난다. 이와 같은 현상을 캐비테이션, 즉 공동현상이라고 한다.? 캐비테이션 발생조건캐비테이션 설명도왼쪽) 알코올, 수은,그러나 실제1. 완전진공이 구조상 불가능2. 흡입관속의 손실수두등의 영향으로는 이론 값보다 낮다.3. 양수액의 증기압4. 설치위치의 표고즉, 실제의 설치높이 7m정도가 한도이다.만약 그 이상의 높이에 펌프를 설치하였다고 하면, 물은 흡상되지 않거나 흡상되더라도 회전차의 입구에 공동현상이 발생하여 운전이 불가능하게 된다. 결국 이와 같은 사실로부 터 캐비테이션의 발생여부는 흡입양정에 따라 정해짐을 알 수 있다.? 제동 유효 흡입양정(NPSH : Net Positive Suction Head)회전차의 깃에 양수액이 유입될 때에는 회전차의 회전에 의하여 생긴 진공압을 대기압에 서 빼고도 양수액의 증기압까지 내려가지 않도록 할 만한 압력이 펌프의 흡입구에 필요하 다. 이 압력을 알기 위하여 흡입양정을 정하는데, 이 때는 흡입양정 보다도 제동 유효 흡입 양정(Net Positive Suction Head : NPSH 라 한다)을 쓰면 편리하다.： 흡입관로의 총： 펌프의 흡입양정(+) : 압송: 흡입액면에 작용하는 절대압력(-) : 흡상손실수두: 흡입전양정： 손실계수: 흡입관속의 유속각종 흡입 양식에 따른 흡입양정(a)여기서결국(흡상 때)(압송 때)( 흡입액면에 증기압이 작용할 때이므로)또한 캐비테이션 발생조건에서 설명한 바와 같이 깃의 이면점에서는 속도의 증대로 인 하여 압력이 저하되는데, 이 국소적인 압력강하는 깃의 형상과 깃에 대한 액체의 상대속도 와 관계가 있다. 이것을으로 표시하기로 한다. 이 때은 깃의 형상에 따라 정해지는 압력강하계수이다. 또 펌프의 입구에서의 절대속도를 가진 유체가 펌프의 깃에 유입되었을 때으로 변하였다고 하면,를 깃에 따라 변하는 특성계수로 하여(의 값은 보통 1이다)를 생각할 수 있다.따라서(: 필요로 하는 제동유효흡입양정 즉 Re NPSH, 곧는 펌프가 캐비테이션을 일으키 지 않고 운전하는데 필요한 흡입양정이다.)Av NPSH 와 Re NPSH따라서 Av NPSH와 Re NPSH의 곡선을 그려보면 Av NPSH와 Re대한 침식기포가 파괴될 때 기포의 표면에 밀어 붙이는 액체의 압력은 기포체적의 급격한 축소에 따른 기포 표면적의 격감에 의하여 그 압력강도가 매우 커진다. 실측에 의하면 300기압이 나 될 때도 있다. 이와 같은 큰 힘의 충격때문에 벽면은 침식(erosion)하게 된다. Stepanoff는 이것을 특히 점침식(pitting)이라 하여 취급하는 액체중에 포함되는 사립이나 그 외의 세립의 고체에 의한 침식과 구별하였다. 점침식의 현상은 물론 부식의 일종이긴 하나 조금 양상이 다르다. 즉, 캐비테이션이 발생하면 처음에는 벽면이 귤껍질과 같은 모양이 되고, 이것이 심해지면 벽속이 경석처럼 퍼석퍼석 해진다.? 캐비테이션의 방지1)펌프의 설치높이를 될 수 있는대로 낮추어 흡입양정을 짧게 한다.2)압축펌프를 사용하고, 회전차를 수중에 완전히 잠기게 한다.3)펌프의 회전수를 낮추어 흡입비속도를 적게 한다.4)양흡입 펌프를 사용한다.5)2대 이상의 펌프를 사용한다.6)펌프의 설치높이를 낮추어도 흡입관의 손실수두나 부차적 손실이 크면 사실상 흡입양정 이 그리 짧아지지 않으므로, 이런 때에는 흡입관의 구조를 크게 하고 밸브, 플랜저 등 부 속품의 수를 적게하여 손실수두를 줄인다.2. 수격작용(Water Hammering)관속을 충만하게 흐르고 있는 액체의 속도를 급격히 변화시키면, 액체에 심한 압력의 변 화가 생긴다. 이 현상을 수격작용이라 한다.배관계통? 펌프에서의 수격작용현상그림과 같이 관로속을 흐르고 있는 유체를 관상의 밸브로써 갑자기 닫으면 물이 감속되는 분량의 운동에너지가 압력에너지로 변하기 때문에 밸브의 직전인 A점에 고압이 발생한다. 이 고압의 영역은 수관속의 압축파의 전파속도(음속)로 상류에 있는 탱크관구 B점으로 역진하여 B상류에 도달하면 다시 A점으로 되돌아오게 되며 다음에는 부압으로 되어서 다시 A, B사이를 왕복케 되고 이후 이것이 반복된다.이와 같은 현상을 수격현상이라 한다. 이 현상은 관속의 유속이 빠를 수록 또한 밸브를 닫는 시간이 짧을수록 격심하고 때urging)방지법1)회전차나 안내 날개의 형상치수를 바꾸어, 그 특성을 변화시킨다. 특히 날개의 출구각도 를 적게 하든지 안내 날개의 각도를 조절할 수 있도록 배려한다.2)방출 밸브등을 써서 펌프속의 양수량을 서어징할 때의 양수량 이상으로 증가시키든지, 무단변속기등을 써서 회전차의 회전수를 변화시킨다.3)관로에 있어서 불필요한 공기탱크, 잔류공기를 제거하고 관로의 단면적, 양수액의 유속, 저항등을 바꾼다.3-4. 펌프 성능곡선과 상사법칙거의 대부분 펌프 성능은 고정된 한 회전속도에 대해 표시한다. 기본적 독립변수는 토출량, Q이고, 출력변수는 수두, H, 제동마력, bhp, 그리고 효율,이다. 그림 6-3은 대표적인 이론에 근거한 원심펌프의 성능 곡선을 보여주고 있다.그림 6-3 이론적 원심펌프 성능곡선의 예낮은 토출량에서 수두는 거의 일정하며 토출량이 증가하면서 수두가 감소하고 이 속도와 임펠러 크기에서 최대 토출량 이상의 유체를 이송할 수는 없다. 점선부분은 펌프의 불안정한 작동 영역을 표시한다. 제동마력은 유량 증가와 함께 단순 증가하다 최대토출량 부근에서 약간 감소한다. 이 부근에서의 펌프 작동도 역시 불안정한 작동영역으로 펌프의 모터에 과부하를 초래한다. 효율은 대략 최대토출량의 약 60% 정도되는 유량을 이송할 때 최대가 되며, 이 점을 설계점으로 본다. 이 때의 유량이 설계 토출량이 된다. 그래프에서 이 점을 * 로 표시하였다. 그림 6-4는 실제 펌프에서 측정한 성능 곡선을 보여준다.그림 6-4 실제 측정한 원심펌프 성능곡선의 예그림 6-4의 위에 있는 그림에는 NPSH(순수흡입양정)이 그려져 있다. 이 순수 흡입양정은 펌프 입구에서 유체에서 동공현상이나 끓는 현상이 발생되지 않기 위해 필요한 수두를 의미한다. 펌프의 입구는 가장 낮은 압력이 발생 되는 지점이다. 순수 흡입 양정은으로 정의되며,,는 펌프 입구에서의 랍력과 속도이고,는 유체의 증기압이다. 펌프에서 동공현상이 발생하지 않으려면 식 (10)의 우변이 좌변보다 크거나 같아야 한다. 이

공학/기술| 2004.04.27| 20페이지| 1,000원| 조회(2,958)

공동현상, 유체기계, 원심펌프, 펌프성능

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[기계공학] 스트레인 게이지를 통한 응력측정

목 차1. 실험목적2. 실험이론(1) Strain gage의 기본원리(2) Transverse Sensitivity(3) Strain gage의 부착(4) Strain 측정3. 실험장치4. 실험방법5. 실험결과6. 결론 및 토의1. 실험목적하중이 작용하는 알루미늄 합금 켄티레버 보에 strain gage를 부착하여 하중을 구하고 strain을 측정하여 보에서 발생하는 응력을 구하고 재료역학에서 배운 내용을 실험을 통하여 측정한다.2. 실험이론strain gage는 얇은 에폭시 필름 위에 전선을 배치하여 strain을 측정하는 센서이다.strain gage의 용도는 항공기 구조물, 자동차의 구조물, 각종공작기계, 교량, 선박 등의 다양한 구조물의 정적 및 동적시험을 효과적으로 수행할 수 있다.(1) Strain gage의 기본원리전선에 전류를 가하면 전선에 발생되는 저항은 전선의 단면적에 반비례하고 길이에 비례한다. 즉 시편에 strain gage를 부착하고 하중을 가하면 시편은 하중에 따라 늘어나거나 즐어들고 strain gage내의 전선의 길이와 단면적의 변화가 생긴다. 이러한 길이와 단면적의 변화로 인한 저항의 변화를 측정하여 strain을 측정할 수 있다. 전선에서의 저항은 다음과 같이 나타낼 수 있다.=여기서은 저항,은 길이,는 단면적이고는 비례상수이다.저항의 변화는 다음 식과 같다.=+-=+-여기서 단면적은이므로이다.또한 프아송의 비는으로 나타낼 수 있으므로이고이다.그러므로 단위저항당 저항의 변화는 다음식으로 나타낼 수 있다.strain gage는 고유값인 gage factor를 다음과 같이 정의한다.즉 gage factor는 단위저항당 저항의 변화량과 단위길이당 길이의 변화량(strain)의 비이다.는 다음식으로 나타낼 수 있으며그 크기는 대략 2근처이며 무차원량이다.그러므로 strain은 다음식으로 구할 수 있다.저항의 변화는 다음식과 같이 strain과 비례한다.만약= 0.1%(0.001=1000strain),= 120,= 2.0 이면저항의 변화는0.24의 변화가 있다.Strain gage의 저항값은 120, 350, 1000짜리가 있으며 그중 120, 350짜리가 많이 사용된다.(2) Transverse Sensitivity횡방향 gage factor는이고 종방향 gage factor는이므로전체 저항의 변화는 다음과 같다.Transverse sensitivity는과 같이 정의 되고 그 값은 대략 foil type strain gage에서는 ±0.2%내외이고 transverse sensitivity가 존재하는 이유는 다음과 같은 것들이 있다.1. end turn effect2. foil width in sensitivity direction3. alloy used(3) Strain gage의 부착Strain gage는 접착제를 사용하여 시편에 부착한다. 사용되는 접착제는 일명 ‘순간접착제’라 불리는 cranoacryllic 접착제와 에폭시 접착제가 많이 사용된다. 실험에 사용되는 접착제는 cranoacryllic 접착제로 Micro-Measurement 사의 M-bond 200을 사용한다. 이 접착제의 장점은 접착이 빠르고 사용이 쉽다. Epoxy접착제는 내구성이 우수하고 실외환경에 적합하나 접착시 cure가 필요해 접착이 불편하다.(4) Strain의 측정Strain은 strain gage의 저항변화를 감지하여 strain을 산출한다. 저항변화를 측정하는 대표적인 회로가 Wheatstone bridge이다. Wheatstone bridge는 그림과 같이 4개의 저항이 직렬 및 병렬로 구성되어 있고 구동전압 E를 가하고 출력전압를 측정하여 저항의 변화를 감지한다.회로 구동전압 E를 가했을 때 출력전압가 영이 되면 회로가 balance된 상태이다. 이 때는 Ohm의 법칙으로부터 다음과 같은 관계가 성립한다.Balanced conditionStrain gage가라 할때(하나의 Strain gage가 사용되었을때 Quarter Bridge회로, 두개의 Strain gage가 사용되었을때 Half Bridge 회로, 4개 모두가 Strain gage가 사용되었을때는 FULL Bridge회로라고 한다.) 하중을 가하면의 저항변화가 발생한다. 이 저항변화로 인한 출력전압은 다음과 같다.여기서이다. 그러므로 출력전압은 다음식과 같다.만약 네 개의 저항이 strain gage라 하면 출력전압은 다음식과 같다.]만약 모든 strain gage가 같은 종류이면이고이므로이 된다.또한: opposite legs add: adjacent legs subtract이다.3. 실험장치Strain 측정장치실험에 사용될 strain indicator는 Micro-Measurement사의 Model P-3500 Portable Strain Indicator 이고 그 모양은 다음 그림과 같다.4. 실험 방법1) 주어진 알루미늄 합금 막대에 strain gage를 부착할 위치를 결정한 다음에 그 표면을 CSM-1A Degreaser or GC-6 Isopropyl Alcohol과 같은 솔벤트로 시료의 표면에 묻어 있는 Oil 등의 불순물(또는 오염물질)을 제거하게 되며, 시료가 plstic등이 유기성 물질일 경우에는 Mild Degreaser를 사용하면 된다. 두 세 번을 뿌린 후 거지로 닦아 내는 작업을 반복하여 불순물을 완전히 제거 한다.2) 솔벤트로 닦아 낸 알루미늄 합금 막대의 표면에 M-Perp Conditioner A를 몇 방울 뿌린 다음에 실리콘 카바이트 종이를 이용하여 표면을 매끄럽게 되도록 연마를 한다. M-Perp Conditioner A는 약산성을 띠므로 표면과 홈의 녹 등을 제거하는데 이용되며, 연마시 윤활작용을 하는 역할을 한다. 실리콘 카바이트를 사용할 때는 입자가 굵은 것을 먼저 사용하고 그 다음에 미세한 것 순으로 사용하는 것이 좋다. 위와 같은 작업을 반복하여 표면을 깨끗이 한다. 그리고 난 다음에는 4H 연필을 이용하여 표면에 strain gage를 붙일 자리를 표시해 둔다. 우리는 이 실험에서 연필을 사용하지 않았다. 조교의 말대로 연필을 사용하면 다시 표면을 깨끗하게 해줘야 된다고 해서 그럴 필요없이 알루미늄 시편이 두꺼워서 표면에 칼이나 다른 물질로 알아볼 수 있을 정도로 표시만 해두면 된다고 해서 칼로 표시를 했다. 그런 다음 연필로 했을 경우에는 다시 M-Prep Conditioner A를 표면에 바르고 면봉을 이용하여 그 표시를 지우면 된다.3) 그 다음 M-Prep Neutralizer 5A를 바르고 표면을 면봉을 이용해서 표면을 문지르고 거즈를 이용해서 표면을 조심스럽게 닦아 낸다. Neutralizer는 약염기성 물질로 연마시 표면의 윤활작용 및 산성(Conditioner)으로 변화된 시료를 중화시켜 주는 역할을 하게 된다.4) 깨끗하게 된 표면에 붙일 strain gage를 스카치 테이프를 이용하여 접착하게 되면 훨씬 편하게 그리고 정학화게 strain gage를 붙일수가 있다. 우선 스카치 테이프에 strain gage를 잘 붙인다. 그런 다음에 시편에 표시를 해둔 부분에 strain gage를 조심스럽게 정 중앙에 붙인다.5)strain gage를 붙인 다음에 그 위치가 결정되면 조심스럽게 잡아 당기면서 걷어낸다. strain gage가 구부러지지 않게... 걷어낸 테이프를 뒤편에 살짝 붙인다. 순간 접착제(M-bond 200)를 바르기 전에 접착력 향상을 위해 M-bond 200 catalyst를 strain gage 표면에 잘 바른다. 바르고 난 후 1분정도 기다린다.6) 1분정도 지난 후에 이제 M-bond 200을 테이프가 접혀지는 부분n 쪽에 너무 많이 바르면 안 되고 덮었을때 테이프 표면이 다 적셔질 정도만 해서 시편위에 바른다. 접착제를 바르고 난 후에 거즈를 이용해서 스카치 테이프를 팽팽하게 잡아당기면서 공기가 들어가지 않게 잘 덮는다. 그리고 난후 손으로 1분정도 누른후 비틀면서 손을 땐다.7) 시간이 지나서 손을 땐 후에는 최종단계로서 테이프 제거 작업에 들어간다. 테이프를 조심스럽게 시편으로부터 제거한다. 테이프를 제거하고 나서 알루미늄 시편 표면에 테이프 접착제들이 묻어 있을 것이다. 이것은 M-Line Rosin Solvent RSK-1을 표면에 바른후 면봉을 이용하여 테이프 접착제들을 제거한다.8) 위와 같은 작업으로 알루미늄 시편에 strain gage를 부착하는 작업을 완료하였다. 이젠 이 알루미늄 시편에 납땜을 시편에 3선 피복선을 연결해야 한다. strain gage에는 4개의 납땜 단자가 있고 피복선은 3선인데 어떻게 연결을 해야 하면은 피복선 3선중 양쪽 한선으로부터 전선 한 가닥을 우선 양 옆으로 분리시킨다. 그리고 난 후에 양쪽 한 가닥의 선을 제외한 나머지 세 개의 전선을 두 부분으로 나눈다. 한쪽을 두선으로 꼬으고 나머지 한선을 따로 꼬은다. strain gage의 철사가 연결된 부위에 두꺼운 두 부분으로 된 전선을 연결하고 나머지 남은 두 가닥의 전선을 strain gage의 밑 부분에 연결을 한다. 연결을 할 때는 스카치 테이프로 위치를 고정하고 난 다음에 납땜을 실시하면 정확한 용접이 가능하다. 납땜을 할때 우리 조원에 이전에 납땜을 해본 사람이 있어서 납땜을 수월하게 할 수가 있었다. 납땜을 다 한 다음에는 보호재를 이용해 스트레인 게이지와 납땜한 선들을 시편으로부터 절연시킨다.9) 3선 피복의 한쪽은 strain gage에 연결하고 나머지 한부분은 strain indicator에 연결하기 위해 피복을 한 가닥씩 세 부분으로 분리하여 꼬은다. 세부분으로 분리한 후 strain indicator의 오른쪽 부분에 아래 그림과 같이 연결을 한다.위 그림에서 ②번선을 보면 두 부분으로 연결할수 있는데 D120, D350은 저항값을 표시하는 부분으로서 우리는 120

공학/기술| 2004.04.27| 9페이지| 1,500원| 조회(981)

응력, 스트레인게이지, 재료역학, 캔틸레버

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[기계공학, 항공공학] 추진기관 실습(engine overhaul) 평가A좋아요

추진기관실습A smaller, nine-cylinder reciprocating engine designed for light transports, trainers, sports aircraft and helicopters. Initial rating was 300 horsepower, advanced models up to 600.Displacement: 985 cubic inchesRevolutions per minute: 2,000-2,300Weight: 560-682 poundsFirst run: 1929First flight: 1930Production years: 1929-1953Engines produced: 39,0371. 실습명추진기관 실습(Engine Overhaul)2. 서론Engine Overhaul을 통하여 엔진의 구조와 작동원리를 파악하고 손질방법을 알고자 하는데 그 목적이 있겠다. 더 나아가 Engine Overhaul을 통하여 사용되는 각종 일반공구와 특수공구의 쓰임새와 사용법을 숙지하는데 그 목적이 있다.3. 본론3.1 Engine Overhaul 실습내용3.1-1 Specifications- Model : R-985-An-3- Type : Single Row Radial 공랭식- No.of Cyl. : 9- Bore & Stroke : 5.1875"- Comp. Ratio : 6:1- Impeller : 6.87", Gear Ratio : 10:1- Crankshaft Ratation : Clockwise3.1-2 General Description(1) Front Section- Thrust Bearing- Valve Tappet Guides(2) Front Section- Cam- Pushrod & Pushrod Covers- 조립시 Cam Timing 에 주의한다.(3) Crankcase- Crank cases Body- Front & Rear Main Bearings- Valve Timing Gears- Oil Sump-하는 베어링이 포함된다.(3) 윤활유에 대해 밀폐 울타리(enclosure)을 준다.(4) 동력장치의 여러 내부와 외부 기계장치를 지지한다.(5) 항공기에 장착을 위한 장착장치(mounting)가 있다.(6) 실린더 장착을 위한 지지대(support)가 있다.(7) 강도와 견고성 때문에 크랭크 축과 베어링이 비틀어짐(misalignment)을 방지한다. 대부분의 항공기 엔진의 크랭크케이스는 가볍고 강한 알루미늄 합금으로 만들어진다.3.2-3 베이링(Bearings)항공기 엔진에 사용하는 베어링은 최소의 마찰과 최대의 내마모성을 갖출 수 있게 설계되어야 한다. 좋은 베어링은 다음 두가지 특성을 갖는다.(1) 최소의 마찰과 마모를 주며 부과되는 압력에 충분히 견딜 수 있는 재료로 만들어져야 한다.(2) 작동시 소음이 없고 효율적이어야 하고 동시에 자유로운 움직임이 주어지는 치밀한 공차(very close tolerance)로 부품이 만들어져야 한다. 베어링은 움직이는 부품의 마찰을 감소시켜야 하고, 추력하중(thrust loads), 방사상 하중(radial loads) 또는 추력과 방사상 하중 둘다 받아야 한다. 추력하중을 받도록 설계된 것을 추력 베어링(thrust bearing)이라고 한다.3.2-4 크랭크 축(Crankshaft)크랭크축은 피스톤과 커넥팅 로드의 왕복운동을 프로펠러를 회전시키기 위한 회전운동으로 전환시킨다. 크랭크 축은 양끝 사이에 하나 혹은 그 이상의 크랭크(Crank_혹은 열(throw)로 구성된다.크랭크 혹은 내연기관에서 중추 역할을 하고 있으므로 극히 강한 합금강인 크롬니켈 몰리브덴강(chromium-nickel-molybdenum steel, SAE 4340)으로 제작되어 있으며 주요 부품(parts)은 다음과 같다.(1) 주저널(main journal)(2) 크랭크핀(crank pin)(3) 크랭크 칙 또는 크랭크 암(crank cheek or crank arm)(4) 균형추와 댐퍼(counter weights and damper냉각 핀(cooling pins)실린더 어셈블리 중 두 가지의 주 구성품은 실린더 배럴과 실린더 헤드이다. 실린더 어셈블리의 주요한 구비조건은 다음과 같다.(1) 엔진이 최대 설계하중으로 작동할 때 발생하는 온도에서 운용시 생성되는 내압(internal pressure)에 견딜 수 있는 강도이어야 한다.(2) 경량이어야 한다.(3) 열전도성이 우수하며 효율적인 냉각이 이루어져야 한다.(4) 설계가 쉽고 제작과 검사 및 정비의 비용이 저렴하여야 한다.3.2-8 밸브와 관련 부품(Valve and Associated Parts)내연기관의 밸브의 목적은 엔진의 연소실의 문을 열고 닫고 하는 것이다. 각 실린더는 적어도 하나의 흡입구와 하나의 배기기가 설치되나 어떤 고출력 액냉식 엔진에는 각 실린더당 2개의 흡입구와 3개의 배기구가 설치되어 있다.포핏형 밸브(Poppet-Type Valve)는 밸브가 튀기(Pop) 때문에 “Poppet"형 밸브로 불리워진다. 이 밸브는 밸브 헤드의 모양에 따라서 다음과 같은 네 가지로 구분한다.(1) 평두형 밸브(flat-headed valve)(2) 반 튤립형 밸브(semitulip valve)(3) 듈립형 밸브(tulip valve)(4) 버섯형 밸브(mushroom valve)밸브는 고온도와 부식환경에 노출시킴으로써 이러한 영향에 저항할 수 있는 금속으로 제작된다. 흡입밸브는 배기밸브보다 저온에서 작동하기 때문에 흡입밸브는 크롬니켈강(chromenickel steel)으로 제작되며 배기 밸브는 더 높은 온도에서 견딜 수 있는 니크롬(nichrome), 실크롬(silchrome), 코발트 크롬(cobalt chrome)강으로 제작된다.밸브 스템은 마모를 막기 위하여 표면 경화하고 밸브 팁(valve tip)은 경화강(hardened steel)으로 스템의 끝에 용접된다. 스템 끝(stern tip)에 홈을 파서 분할 링 스템 키(split-ring sterm key)를 장착하게끔 되어 있으며 이 키는 밸브 스프링 리테이닝 와셔(v만든 윤활유로서 합성 윤활유라고 부른다. 대표적인 합성 윤활유는 TypeⅠ(MIL-L-7808), TYPEⅡ(MIL-L-23699)가 있다.3.3-2 윤활유의 성질(Lubricating Oil Properties)항공기엔진 오일중 가장 중요한 성질은 인화점, 유동점, 점도, 화학 안정성이다. 정제소에서 시험되는 성질들은 중력(gravity), 색, 탄소 잔여(carbon residue), 흐림점(cloud point), 재 잔여(ash residue), 산화, 침전(precipitation), 부식, 중화(neutralization), 유질(oiliness)이다.(1) 중력(Gravity)원유(petroleum oil)의 중력은 측정된 부피의 무게 지수(index)로서 나타낸다. 측정 장치는 비중계나 API중력계(American Petroleum Institute gravity scale)가 사용된다. 항공기 윤활유의 비중이 0.9340이고 무게가 7.778lb/gal이면 API 중력은 20이다. 만약 항공기 윤활유의 비중이 0.9042이고 무게가 7.529lb/gal이면 API중력은 24가 된다.(2) 인화점(Flash point)오일의 인화점은 가열된 오일 표면 위에 가연성 혼합물인 증기가 생성되어 매우 적은 불꽃과 접촉시 순간적으로 타는 때의 온도이다. 항공기 엔진은 고 온도에서 작동하기 때문에 높은 인화점을 가져야 한다. 오일이 증기화되는 율(rate)은 엔진의 온도와 오일의 등급(grade)에 따른다. 만약 증기화된 오일이 탄다면 엔진은 적절한 윤활을 할 수 없게 된다. 어떤 특정한 엔진의 작동온도는 사용되어야 할 오일의 등급을 결정한다.오일의 발화점(fire point)은 가열된 오일에서 가연성 혼합물인 증기가 생성되어 적은 불꽃에 의해 점화되었을때 계속해서 연소가 될 만큼 충분한 증기가 나오는 때의 온도이다.윤활유의 인화점과 발화점 시험(test)에는 ASTM(American Society for Testing and Materials)의 추천에 따라 선택하여야 한다.(7) 탄소잔여시험(Carbon-Residue Test)탄소잔여시험은 윤활유의 탄소형성성질을 파악하고자 함이다. 시험방법은 Ramsbottom carbon-residue test와 Conradson test가 있다.엔진에 탄소 침정물이 생기는 것은 탄소 형서 성질도 중요하지만 오일의 형식, 엔진의 기계적인 조건, 작동 사이클, 오일의 특성, 연료를 기화시는 방법들에 의해서도 결정된다.(8) 재 시험(Ash Test)재 시험은 탄소잔여시험의 연장(extension)이다.재 함유량(ash content)은 모든 탄소와 탄소질의 물질이 증발되거나 탄 후 잔여물의 백분율(무게에 의한)이다. 이것을 화학적으로 분석한 결과, 철의 함유량은 마모율을 보이고, 모래는 대기로부터 오며, 납 화합물은 유연 휘발유(leaded gasoline)로부터 온 것으로서 윤활유의 성능에 관한 일부를 알 수 있다.(9) 산화시험(Oxidation Tests)항공기 윤활유는 공기와 촉매 작용하는 금속과 접촉하며 상대적으로 높은 온도를 받는다. 이것은 오일이 산화되는데 원인이 된다.오일의 산화는 점도를 증가시키고 슬러지(sludge), 탄소잔여물, 래커 또는 바나시(lacquer or varnished), 무기산(inorganic acids)을 형성시킨다.엔진오일의 탄소잔여값이 주어진 한계보다 낮을 때 산화 생성물은 뜨거운 오일에 용해된다. 이로 인하여 래커의 침전물은 금속 표면에 형성되어 엔진내에서 오일 흐름을 비교적 느리게 하고, 탄소같은 물질의 슬러지가 여러 곳에 형성된다. 이러한 상황을 방지하기 위하여 산화방지제(antioxidant)나 부식방지제(anticorrosion agents)를 윤활유에 섞어서 사용하기도 한다.(10) 침전(Precipitation)원심 용기의 밑에 침전되는 양을 나타내는 ASTM침전번호(Precipitation number)로서 표시한다.(11) 부식과 중화(Corrosion and Neutralization)윤활유는 산이 포함된다. .

공학/기술| 2004.04.24| 18페이지| 2,000원| 조회(1,334)

엔진, 오버홀, R-985-An-3, 추진기관실습

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[기계공학] 센서의 종류와 더불어 광센서에 대한 자세한 조사 평가A+최고예요

1. 센서의 정의인류는 센서(SENSOR)라는 단어가 생기기 훨씬 전부터 실제로 센서를 활용해 왔다. 나침반으로 방위를 감지했고 한란계를 만들어 온도를 측정하였다. 오늘날에는 센서라는 수단을 통하여 보고 들을 수 없는 적외선, 자외선, 초음파, X-선 등을 감지할 수 있으며, 작아서 볼 수 없는 것을 전자 현미경으로 1천만배나 확대해서 볼 수 있고 전파망원경으로 100억 광년이나 멀리 떨어저 있는 퀘이사(quasar)를 관측한다. 그리고 레이더를 이용하여 상당한 거리에서 빠르게 움직이는 물체를 감지해 내고 있다. 이 센서라는 단어는 라틴어의 “sens(-us)"에서 유래된 것인데, 1965년 경까지도 문헌상에 나타나지 않았다. 이 [sensor]라는 낱말은 1967년 미국의 McGrah-Hill 출판사가 녀낸 ”English-German Technical Engineering Dictonary"(2nd ed.)에 정의 없이 최초로 출현하였다. 1974년, 역시 Mc-Graw Hill 출판사가 “Dictionary of Scientific and Technical Terms"(1st ed.)에 처음으로 정의를 넣어서[sensor]라는 단어를 수록하였는데, 그 정의는 ”온도, 압력, 유량, 또는 그들의 변화, 혹은 빛, 소리, 전파등의 강도를 감지하여 그 정보 수집시스템의 입력신호로 변환하는 디바이스(device)"라고 되어 있다. 국내에서는 1982년 [국어대사전]에 [센서]라는 단어가 처음으로 등장하였는데, “센서 : (명)[군] 인간의 감각능력을 확대하기 위한 기술적 수단. 목표물로부터 반사 또는 방출되는 에너지에 의하여 지세, 군사적 표적의 존재여부, 기타 인공 및 자연물의 활동사항을 탐지?지적해 내는데 쓰이는 장비”라고 되어 있다. 그러나 아직도 센서란 낱말의 개념이 명확하게 정의되어 있다고 할 수 없다. 왜냐하면 학자에 따라서, 분야에 따라서, 사용자에 따라서 약간씩 그 개념의 차이를 나타내고 있는데 이것은 센서 기술이 수요지향적으로 성장해 왔고, 그 .2. 광전자 배출형 센서(1)원리금속에 빛을 비출때 빛의 진동수가 어떤 한계값보다 커지면 금속으로부터 전자가 방출된다. 이 방출된 전자를 광전자(photoelectron)라 하고 이 현상을 광전자 방출효과(photoemissive effect)라 한다. 금속 표면으로부터 광전자를 방출시키기 위한 최소 에너지를 그 금속의 일함수()라 한다. 따라서 입사광이 다음을 만족해야 광전자 방출이 이루어진다.(여기서,: 플랑크 상수,: 입사광의 진동수)위에서 광전자 방출이 이루어지는 입사광의 최저진동수는 다음과 같이 주어진다.한편 빛의 세기가 증가하면 그만큼 광전자 방출도 많아지게 되는데, 이러한 광전자 방출효과를 이용한 센서를 광전자 방출형 센서라하며 광전관, 광전자 증배관 등이 있다.(2) 광전관광전관은 광전자를 방출하는 금속의 음극과 방출된 광전자를 흡수하는 양극으로 된2극관 구조를 하고 있다. 음극에서 빛이 입사하는 면에는 광전자를 방출하는 불투명형(반사형)과 입사면의 반대면에서 광전자를 방출하는 투명형이 있다. 또한 광전관은 그 구조상 빛이 옆면에서 입사하는 사이드온형과 머리부분에서 들어오는 헤드온형으로 나눌 수 있다. 음극은 반원통형이고 빛은 측면으루부터 입사된다. 양극은 중앙에 가는 봉 형태로 만들어져 입사광에 거의 방해가 되지 않는다. 광전관에는 내부를 고진공으로 한 진공형과 Ar과 같은 불활성 가스를 봉입한 가스봉입형이 있다.① 진공형: 광전관내를 고진공으로 한 것으로 입사광의 세기가 일정할 때 출력 전류는 어느정도 이상 전압에서는 포화되어 거의 일정하게된다. 이 포화전압은 전극의 구조, 빛의 세기에 따라 다르게 되는데 보통 50~90V정도이지만 구조에 따라서는 3~15V로 낮은 것도 있다. 포화영역에서 빛의 강도와 출력전류는 1차 비례관계에 있으므로 인가전압을 포화영역에서 동작하도록 설정할 필요가 있다. 진공 광전관은 감도는 좋지 않으나 입사광량에 대한 출력의 직선성이 뛰어나며, 안정된 출력을 얻을 수 있다. 진공 광전관의 최대특징은 빠른 응답특성에 있극인 광전면에 충돌하여 다시 2차 전지를 발생시킨다. 이 현상이 되풀이되면서 광전류의 증폭이 이루어지는데 이 증폭률은 인가전압과 입사광량에 의존하며, 통산 5~50배 정도이다. 가스봉입형 광전관은 진공 광전관에 비해 감도는 좋으나 위에 동작원리상 응답시간이 길며(수십sec)가스흡착 등에 의한 감도변화 등에 문제가 있다.(3)광전자 증배관미약한 빛을 측정할 경우 그 신호출력도 작으므로 외부 회로에서 증폭해 사용해야 한다. 그러나 이러한 방법은 잡은, 응답속도 등의 점에서 문제가 있다. 광전자 증배관(photomultiplier)은 미약한 빛을 측정할 때 외부 증폭의 단점을 극복하기 위해 광전관 내에 2차 전자 증배기를 내장시킨 것이다. 광전자를 방출하는 광전면으로부터 광전자를 증배부에 도입하는 집속 전극, 2차 전자 방출효과가 있고 증배기능을 갖는 면 단의 다이노드(dynode) 및 증배된 전자들을 모아서 외부로 끌어내는 양극으로 구성되어 있다. 광전면 양극간의 각 전극에 적당한 전압을 인가해 전자의 집속, 2차전자 가속에너지원으로 사용하고 있다. 고체표면에 고속의 전자를 충돌시키면 고체 표면으로부터 다수의 2차 전자가 방출되는데 광전자 증배관은 이 원리를 이용한 것이다. 빛이 입사해 광전면으로부터 광전자가 방출되면 이 광전자는 집속 전극에 의해 가속되고 집속되어 제1다이노드에 충돌한다. 제1다이노드에서는 충돌에 의해 보다 많은 2차전자가 방출되며, 이것은 다시 가속되어 제2다이노드에 충돌한다. 이러한 현상의 반복으로 전자수가 증배되므로 양극에서는 상당히 큰 신호전류를 얻을 수 있다. 입사전자를 1차전자, 충돌에 의해 방출되는 전자를 2차 전자라하면 1차 전자 1개당 방출되는 2차 전자수를 2차전자 방출비라 하며,로 나타낸다. 이때의 값은 물질의 종류나 표면상태, 1차 전자의 에너지에 의해 달라진다. 각 다이노드간의 전압을라 하면는 다음과 같다.. A와는 상수로서는 다이노드의 형태나 재질로 결정되는데 통상 0.6~0.8정도이다. n단의 다이노드를 갖는 광전자 증수 있다는 것 등이 있다. 특히 특성이 수광면의 크기에 그다지 의존하지 않는데 이것은 다른 반도체형 광검출기에 대해 큰 이점이 있다. 광전자 증배관은 분석기기, 의료용기기, 방사선계측기, 통신정보기기 등에 다양하게 사용된다.3. 세계적인 근접 /변위센서 선도업체홀효과유도식자기저항초음파광전자용량형LVDT전위차계Banner Engineering☆★☆Eatron/Cutler Hammer☆★☆Honeywell/Micro Switch☆☆☆★☆IFM Electric☆★☆Keyence★☆Lucas Control Systems★☆Omron☆☆★☆Pepperl & Fuchs☆☆★☆Rockwell/Allen-Bradley☆☆★Square D☆★☆Sunx☆★(1) Banner Engineering(http://www.baneng.com)ECONO-BEAM SPECIFICATIONS(2) Eatron/Cutler Hammer(http://www.cutler-hammer.com)왼쪽 그림은 Cutler Hammer사의 대표적인 광전자센서를 나타내고 있다. 광전자 센서는 빛의 사용을 통해 물체를 탐지한다. 주요 제원을 살펴보면 다음과 같다.High Sensing Power. The performance delivered by Perfect Prox starts with exceptionally high sensing power (called excess gain). For example, the 2 inch (50 mm) SM Series Perfect Prox model has a peak excess gain of nearly 200. That means at peak range, a 90% reflectance white target will return almost 200 times more light than what is needed to be sensed. This is important since contamination on the lens or lower targeting packages on a labeling line, your count will be off if it also counts people walking by the line. That's why Perfect Prox has been designed with an extremely sharp optical cutoff. A 2 inch (50 mm) model will sense an object at nearly full power at 2 inches, but ignore all objects just a fraction on an inch beyond that.Powerful problem-solving. Eliminating reliability problems is just one of the advantages of Perfect Prox. Solving your toughest sensing problems is now as easy as pointing a sensor. The Perfect Prox can look down into a pill bottle to sense the presence of a safety seal or cotton, while ignoring the pills just below it. In seconds, a Perfect Prox can be located looking into a channel to count metal parts as they stream by4. 앞으로의 센서비디오 카메라, 디지털 카메라, 컴퓨터 등의 제품이 점차 소형화 되면서도, 한편으로는 다기능화, 고기능화 되고 있다. 차도 좀더 안전하고 좀더 쾌적하게, 그리고 좀더 깨끗한 것으로 진화하고 있다. 또한 산업분야에서는 로봇이 적극적인 도입으로 힘든 단순 육체노동을 줄이면서 다품종 소량생산을 가능케 하는 FMS(Flexible Manufacturing System)가 확립되고 있다. 이러한 혁신은 마이크로 일렉트로닉스가 주로 가져온

공학/기술| 2004.04.24| 4페이지| 1,000원| 조회(1,336)

센서, 광센서, 근접센서, 변위센서

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