제1과목 · 공유압 및 자동제어
계산 공식
NCS 원문에서 식·변수·단위·적용조건을 함께 확인한 계산만 정리합니다. 단순 측정·그림 식별·조건 설명은 다른 유형으로 분리했습니다.
각 개념의 문서명과 PDF·인쇄 쪽수를 먼저 확인하고, 그 뒤 정의와 작업 기준을 읽습니다. 그림 정답을 좌우하는 원본 그림이 아직 검증되지 않은 항목은 이미지를 추정해서 붙이지 않았습니다.
NCS 유압제어 · 1503010216
PDF p.48 · 인쇄 p.36
수행내용: 복동실린더 전진·후진 추력과 부하율
유압실린더는 작동유의 압력에너지를 피스톤과 로드의 직선운동 및 힘으로 변환하는 액추에이터이다.
단동형은 한 방향에만 압력을 사용하고 스프링·중력으로 복귀하며, 복동형은 피스톤 양측에 번갈아 압력을 공급해 전진과 후진을 제어한다.
- 전진면적 A₁=πD²/4, 후진면적 A₂=π(D²−d²)/4.
- NCS 표기식: 전진추력 F₁=A₁·P·β, 후진추력 F₂=A₂·P·β.
- NCS 식에서 D·d는 cm, P는 kgf/cm², F는 kgf이며 β는 부하율(%)을 소수로 바꾸어 적용한다.
- SI로 바꿀 때는 P[MPa]=N/mm², A[mm²]이므로 이론추력 F[N]=P·A이다. NCS의 kgf·cm 단위식과 섞어 계산하지 않는다.
- 부하율·배압·마찰·누설은 문제 조건에 따라 별도로 반영한다. 값이 주어지지 않은 경우 임의의 효율을 가정하지 않는다.
- 후진추력에 피스톤 전면적을 사용하지 않음
- kgf/cm²·cm 식과 MPa·mm² 식을 섞지 않음
- 이론추력과 부하율을 적용한 힘을 같다고 하지 않음
- NCS 유압장치 조립은 단동·복동 실린더의 구조, 선정조건과 전진·후진 추력식을 제시한다.
NCS 운반하역기계 구동장치 정비 · 1505010108
PDF p.140 · 인쇄 p.122
수행내용: 파스칼 원리와 유압에 의한 힘 전달
파스칼 원리는 밀폐된 정지유체의 한 점에 가한 압력이 유체 각 부분에 같은 크기로 전달된다는 원리이다.
입력 피스톤에서 만든 압력이 출력 피스톤에도 전달되므로 출력 면적이 클수록 더 큰 힘을 얻지만 이동거리는 반대로 줄어든다.
- 압력 p=F/A. p[MPa]=N/mm²이므로, p를 MPa와 A를 mm²로 쓰면 F는 N이다.
- 밀폐된 정지유체에서 같은 기준면의 압력은 p₁=p₂로 본다.
- 원형 피스톤의 면적 A=πD²/4, 따라서 F₂=F₁·(A₂/A₁)이다.
- 힘비는 지름비가 아니라 지름비의 제곱이다.
- 누설·마찰·높이차·압축성은 문제에서 무시한다고 제시된 이상조건에서만 제외한다.
- 압력과 힘을 같은 물리량으로 쓰지 않음
- 지름비를 그대로 힘비로 쓰지 않음
- 손실을 무시하는 이상조건을 빠뜨리지 않음
- NCS 구동장치 정비의 유압 브레이크 부분은 파스칼 원리와 유압에 의한 힘 전달을 설명한다.
NCS 기계시스템 분석 · 1503010201
PDF p.23 · 인쇄 p.11
수행내용: 공압실린더 출력의 결정요소와 압력·단면적 관계
NCS 기계시스템 분석 · 1503010201
PDF p.24 · 인쇄 p.12 · 그림 1-4
수행내용: 공압실린더 전진·후진 출력과 실린더 직경 선정
NCS 기계시스템 분석 · 1503010201
PDF p.25 · 인쇄 p.13
수행내용: 공압실린더 출력 계산 예제
공압실린더 출력은 공급 압력이 피스톤의 유효 단면적에 작용해 생기는 직선 추력이다. 전진은 피스톤 전체 면적을, 후진은 로드 단면적을 제외한 환상면적을 사용한다.
NCS 원문은 실린더 출력이 공기압 P와 피스톤 단면적 A의 곱이라고 설명한다. 로드가 있는 쪽은 유효면적이 작으므로 같은 압력에서는 후진 이론출력이 전진보다 작다.
- 전진 이론출력 F₊ = (πD²/4) × P
- 후진 이론출력 F₋ = {π(D²−d²)/4} × P
- 실제 출력 Factual = Fideal × μ
- D·d를 cm, P를 kgf/cm²로 쓰면 F는 kgf로 계산된다.
- SI 단위에서는 P[MPa]=N/mm², A[mm²]이므로 F[N]=P×A이다.
- 후진 계산에서도 전진 면적을 그대로 쓰지 않는다.
- 지름비를 그대로 힘비로 쓰지 않고 면적비(지름비의 제곱)를 사용한다.
- NCS의 kgf·cm 단위식과 SI의 MPa·mm² 단위식을 한 식에서 섞지 않는다.
- 손실률이 없는데 임의의 효율을 가정하지 않는다.
- NCS는 실린더의 이론출력을 압력과 유효 단면적으로 설명하고, 로드가 있는 후진 방향에서는 면적이 달라짐을 다룬다.
- NCS 예제는 내경 32 mm, 로드 12 mm, 압력 5 kgf/cm² 조건에서 전진 출력을 계산하는 방식으로 단위와 면적 적용을 확인한다.