결합 요소의 설계 (볼트, 리벳, 용접) 리포트

소개

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목차

1. 그림과 같은 브래킷을 고정하려는데 볼트 4개를 사용하거나 용접을 하려고 한다. 설계를 통하여 결합 방법을 결정하 라. (제공되지 않은 치수는 가정하거나 규격을 참조하여 결정하라)
1) 볼트와 용접 결합 설계
2) 치수를 고려한 볼트 위치 및 용접에 대한 상세 설계 (볼트의 배치, 용접 부위 등)
3) 볼트와 용접 결합의 비교 및 토의 (안전율, 재료, 적당한 결합 방법 등)

2. 그림과 같이 100kN의 인장 하중을 받는 형강(100×100×10)을 필릿 용접이나 리벳으로 결합하려고 한다. 설계를 통하 여 결합 방법을 결정하라. (제공되지 않은 치수는 가정하거나 규격을 참조하여 결정하라)
1) 용접 결합과 리벳 설계
2) 용접과 리벳 결합의 상세 설계 (리벳의 경우 표준 참조, 리벳의 최적화: 최소 개수 및 배치, 용접의 최적화)
3) 용접과 리벳 결합의 비교 및 토의 (안전율, 재료, 적당한 결합 방법 등)
4) 각각의 설계된 리벳과 용접은 결합 중심에서 오른쪽으로 550mm 떨어진 부분에 얼마 만큼의 수직방향 편심 하중을 견딜 수 있는지 계산하라.

3. 성찰일지

참고문헌

본문내용

볼트 설계시에는 안전계수가 1.2, 용접 설계시에는 안전계수가 4.2가 나오는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 안전성 측면에서는 용접이 볼트보다 우수하다고 볼 수 있다. 각각의 체결방법의 장단점을 살펴보자면, 볼트는 크기 및 재질 선정의 선택지가 다양하고 특히 체결과 해체가 편리함과 유지 및 보수가 간단함이라는 장점이 있으나, 조임 토크로 인한 뒤틀림으로 볼트가 파손되기 쉬우며 나사산의 마모로 체결력이 떨어질 수 있다는 단점이 있다. 용접은 재료의 절약과 이음효율의 향상, 기밀 및 수밀성의 양호와 제품의 성능 향상이라는 장점이 있으나, 비파괴 검사가 힘들고 용접 열에 의하여 부재의 변형이 발생하기 쉽다는 단점이 있다. 이번 설계에서 브래킷에 걸리는 하중은 50kN, 무게로는 약 5.1ton으로 매우 큰 부하가 걸리고 있다. 그러므로 이런 상황에서는 안전성을 위해 용접 결합이 적합하며, 만일 볼트 결합을 한다면 볼트의 개수나 직경을 늘리거나 일반볼트보다 인장강도가 높은 고장력 볼트의 사용이 권장된다.

참고자료

· 노수황, 『메카피아 기계설계 KS규격집』, 대광서림, 2017.
· 정남용, 『최신기계설계』, 학진북스, 2019.
· 용접부의 허용응력(도료교설설계기준). https://04plan.tistory.com/57
· MatWeb. https://www.matweb.com/
· 노드락그룹, 산업분야에서 볼트 체결의 장점. https://www.nord-lock.com/ko-kr/insights/bolting-tips/2021/industrial-bolted-joints/
· 대한특수강, 제품정보. http://www.steel-stainless.co.kr/products/sub1_5.asp