일반기계기사 실기 필답형-리벳이음 요점정리

리벳이음
  
1. 양쪽 덮개판 2줄 리벳 맞대기이음(각 줄의 피치는 동일)에서 피치 85mm, 리벳구멍의 지름 19mm, 板의 두께 13mm, 리벳의 剪斷應力이 板의 引張應力의 0.85배 일 때 이 리벳이음의 효율을 구하라.
η1=(p-d)/p=(85-19)/85=0.7764=77.6%
η2=(1.8*(π/4)*d2*τr)/(ptσt)
=(2*1.8*(π/4)*192*0.85σt)/(85*13*σt)　
이중에서 적은 값 77.6%을 택한다.

2. 두께 16mm의 鋼板을 지름 22mm의 둥근 리벳을 사용하여 양쪽 덮개판 맞대기 이음으로 締結할 때 필요한 리벳의 길이는 얼마인가?
L=nt+(4/3~7/4)d
=(3*16)+(4/3~7/4)*22=77.3~86.5mm

  

3. 두께 12mm의 鋼板을 2줄 지그재그形 겹치기 이음으로 연결할 때의 리벳이음을 設計하라. 다만, 鋼板의 引張强度를 36kg/mm2,리벳 및 鋼板의 壓縮强度를 36kg/mm2, 리벳 및 鋼板의 剪斷强度를 27kg/mm2로 한다.
d=(4tσc)/(πτr)=(4*12*36)/(π*27)=20.37
약 d=22mm
p=((nπd2τr)/(4tσt))+d
=((2π*222*27)/(4*14*36))+22
=67.52mm 약 p=70mm로 한다.
pmin=2.5*22=55mm
pmax=ct+42=26*12+42=73.2mm
p가 pmin<p<pmax이므로 적당하다
e=1.5d=1.5*22=33mm
e1=p/d≤4, 70/22≤4이므로 e1≥2d=2*22=44mm
효율 η1=(p-d)/p=(70-22)/70=68%
η2=(2*(π/4)*d2*τr)/(ptσt)
=(2*(/4)*222*27)/(70*12*36)=67%
적은 값 67%을 택한다

4. 두께 14mm의 鋼板을 SV41의리벳으로 締結한 보일러의 길이이음용 양쪽 덮개판 2줄 리벳이음을 設計하라. 

5. 안지름 500mm, 內壓 12氣壓의 보일러의 길이방향의 리벳이음을 設計하라. 다만, 鋼板의 引張强度는 35kg/mm2, 安全係數는 4.75이다. 
σt=35/4.75=7.37kg/mm2
t=(PD/(200δtη))+c=((12*500)/(200*7.37*0.58))+1
=8.02 8mm로한다.
D>1000이면 겹치기이음이 안되고,D<1000나 Po<7kg/mm2이면 겹치기 이음이 된다. 
그러나 D<1000이나 Po>7kg/mm2이므로 양쪽덮개판 2
줄이음으로 가정하여

d=√50t-6=14mm
표에서 d=13mm, e=2mm, p=64mm, e1=32mm
η1=(p-d)/p=(64-13)/64=0.796=79.6% 
리벳 SV34를 사용하면 인장강도=34kg/mm2
τr=0.8σt
τr=34*(0.8/4.75)=5.726kg/mm2
η2=(2*1.8*π*d2*τr)/(4*p*t*σt)
=(2*1.8*π*132*5.726)/(4*64*9*7.36)=0.64=64%
적은값 64%를 택한다.　　

6. 안지름이 1800mm이고, 內壓이 10.5kg/mm2인보일러 胴體의 리벳이음을 설계하라. 鋼板은 SB42, 리벳은 SV41의 둥근 리벳을 사용한다. 이음의 종류와 각 치수 및 이음의 效率을 계산하라.
D>1000mm는 겹치기 이음을 사용하지 않고
P=Dpo/2=(1800*10.5)/2=945kg/cm2이므로
A:길이이음은 양쪽 덮개판 2줄 맞대기 이음을 사용한다.
B:둘레이음은 p=Dpo/2=472.5이므로기계리베링 양쪽덮개판 2줄이음 (표3-3참조)
A: t=((poDx)/(200σtη))+c
=((10.5*1800*4.10)/(200*42*0.68))+1
=14.56mm
t=15mm로 하고

d=√50t-6=√50*10-6=21.4mm
표에서 d=22mm가 적당하고 (d1=23.2mm)
pmax는
길이이음에서 pmax≤ct+42=3.5*15+42=94.5mm
둘레이음에서 pmax≤ct+42=2.6*15+42=81mm
pmin는
길이.둘레이음은 pmin≥2.5d=2.5*22=55mm
p를 너무 크게하면 이음효율이 떨어지므로 3d정도로 한다. 3*22=66mm이므로 70mm로 정한다.
e=1.5d=1.5*22=33mm
e=35mm로 정하고
간격e1=p/d≤4이므로
길이이음은e1≥2d=2*22=44mm 45mm로 정한다.
둘레이음은e1≥1.75d=1.75*22=38.5 |40mm로 정한다.
판효율
η1=p-d1/p=((70-23.2)/70)=0.664= 66.4%
리벳효율 
η2=(((π/4)*d12*τ*1.8*2)/(ptσt))
=(((π/4)*23.22*0.8σt)/(70*15*σt))=1.159%
η2는η1과 너무 큰 차이를 갖게 됨으로 p값을 크게 하여η1값을 상승시켜서 실제로 p의 경험식은 압력용기인 경우 p=kd1+c
p=3.5*23.2*15=96.2
p=96mm로 정한다.
η1=(p-d1)/p=(96-23.2)/96=0.759=75.9%
η2=(((π/4)*d12*τ*1.8*2)/(ptσt))
=(((π/4)*23.22*0.8σt*1.8*2)/(96*15*σt))=0.845
=84.5%
적은 값 길이이음 75.9%을 효율로 정하고 지금까지 치수는 효율이 그전에 구하였던 68%보다 조금 커졌으므로 치수는 그대로 사용한다. 

7. 150*75*5.5의 I型鋼을 지름 15mm의 리벳(리벳 구멍지름은 14mm)으로 그림3-12와 같이 締結하였다. 이 보에 20000kg.cm의 굽힘 모우멘트가 작용 할 때, 리벳이 받는 最大剪斷應力은 얼마인가? 
5개의 리벳을 하나의 점으로 하여 도심은 
x=(2*35)/5=14mm
M에 의한 전단력모오멘트 중심에서의 거리에 비례 Pa=Pb*(ra/rb), Pc=Pb*(rc/rb) 
전단력에 의한 모오멘트의 합=작용모우멘트
M=2(Para+Pbrb)+Pcrc=Pb(2(ra2/rb)+2rb+(rc2/rb)
Pb=M/(2(ra2/rb)+2rb+(rc2/rb)
ra2=212+302=1340

rb=√(142+452)=47.10
rc=14mm, rc2=196
M=200000kg.mm 
Pb=200000/((2(1340/47.1)+(2*47.1)+(196/47.1)
=1.295kg
최대전단응력은 b1,b2리벳에서 작용
τa=1.295/(1.8*(π/4)*142)=4.68kg/mm2

8. 그림 3-13과 같이 偏心荷重 P를 받는 리벳이음에서 가장바깥쪽의 리벳에 작용하는 剪斷力 Q
가최대이며, 다음식으로 표시 됨을 증명하라

Q=√Q12+(p/4)2) Q1=0.3(l/p)P 
이 리벳군은 도심 O에 작용하는 하나의 힘 P와 도심 둘레의 모우멘트 M=Pl을 받는다. 각 리벳에 작용하는 직접전단력은 P/4이다. 모우멘트에 의한 전단력 P1,P2는 도심으로 부터의 거리에 비례하므로 Q1/Q2=((P+(P/2))/(P/2))
=(((3/2)P)/((1/2)P))=3/1
Q1=3Q2 Q1>Q2이므로 가장 바깥쪽의 리벳에 작용
하는 합성 전단력 Q가 최대가 되며 그값은 
... 
Q=√Q12+(P/4)2) 로 표시 된다.
다음에 Q1을 구한다.
Q1,Q2의 O점에 관한 모우멘트의 합은 M=Pl과 평형을 이루어야 하므로 
Pl=2Q1+(3/2)p+2Q2*(1/2)p=3pQ1+2*(1/3)Q1*(1/2)p 
=3pQ1+(p/3)Q1=(10/3)pQ1
Pl=(10/3)pQ1, Q1=(3/10p)Pl=0.3(l/p)P

9.10ton의 引張荷重을 받는 양쪽 덮개판 1줄 리벳 맞대기이음이 있자. 리벳의 지름을 16mm로 할때 몇개 사용하면 되는가? 다만, 리벳의 許容剪斷應力은 16kg/mm2로한다.
(π/4)*d2(2n)τ=10000kg
n=((4*10000)/(2d2*τπ))=((4*10000)/(2*162*6*π))
=4.15=5개

10. 그림 3-14와 같이 리벳이음에서 板의 效率 및 安全荷重을 구하라.다만, 許容引張應力σt=9kg/mm2, 허용전단응력 τa=7.2kg/mm2, 허용압축응력 σc=12kg/mm2로한다.
안전하중은 허용전단응력으로 부터 
W=n(π/4)*d2*τr=6*(π/4)*222*7.2=16421kg
허용압축응력으로
W=ndtσc=6*22*14*12=22176kg
허용인장응력으로 부터
1)W=(p-d)tσt
=(150-22)*14*9=16128kg
2)W=(b-2d)tσt(6/5)
=(150-2*22)*14*9*(6/5)=16027
약 16000kg
여기서 가장 적은 값 16000이 안전하중이다.
효율 η1=(150-22*2)/150=0.70=70%

11. 그림 3-15와 같이 偏心荷重을 받는 리벳이음에서 리벳에 생기는 최대응력을 구하라.
W=2500kg, d=23.5mm, e=250, n=4
리벳에 대한 직접하중 Pd=W/n=2500/4=625kg
r=ra=rb=rc=rd=68mm
Pm=Pa=Pb=Pc=Pd pe=Para+Pbrb+Pcrc+Pdrd
Pe=Pm(4r)
Pm=Pe/4r
250W=4*68Pm
Pm=(250*25000)/(4*68)=2298kg
합력
P=Pd+Pm=2298+625=2923kg
τmax=F/((π/4)*d2)=2923/((π/4)*23.52)=6.74kg/mm2

12. 그림 3-16과 같은 偏心荷重을 받는 리벳이음에서 리벳구멍의 지름은 얼마로 하면 되는가? 다만, 許容剪斷應力 τa=7kg/mm2로 한다.
Pd=20000/n=20000/13=1538.5kg
Pe=2Para+4Pbrb+4Pcrc+2Pdrd
Pa=Pc(ra/rc), Pb=Pc(rb/rc), Pc=Pc,Pd=Pc(rd/rc)
Pe=Pc((2ra2/rc))+(4(rb2/rc)+(4rc2/rc)+(2rd2/rc))
Pc=(Perc)/(2ra2+4rb2+4rc2+2rd2)
여기서 

ra=100mm, rb=√(1002+752)= ,rc=√(1002+1502)=
rd=150mm, Pc=2798.8kg
cosθ=100/180