챕터 2. 나사(1)

챕터 2. 나사(1)

1. 나사의 개요

 (1) 나사의 원리 및 구성

  1. 리드와 피치와의 관계

   리드 : 나선곡선을 따라 원통을 한 바퀴 돌 때 축박향으로 이동한 거리

   피치 : 서로 이웃한 나사산과 나사산 또는 골과 골 사이의 거리

   한줄나사이면 l=p, 두줄나사이면 l=2p가 된다

  2. 리드각 : 나사곡선의 경사를 나타내는 것으로 나선각이라 한다. 

  3. 비틀림각 : 나선곡선이 나사의 축에 평행한 직선과 맺는 각을 말한다.

  4. 수나사와 암나사

   ㄱ. 수나사 : 원통 바깥표면에 나사산을 새긴 것으로 수나사라 하고, 수나사를 새긴 것을 볼트라 한다.

   ㄴ. 암나사 : 속이 빈 원통 안쪽 표면에 나사산을 새긴 것을 암나사라 하고, 암나사를 새긴 것을 너트라 한다.

수나사와 암나사

   나사의 크기를 나타내는 호칭은 수나사의 바깥지름으로 나타낸다. ( 수나사의 바깥지름 = 나사의 호칭지름 )

   5. 오른나사와 왼나사

    ㄱ. 오른나사 : 나사를 축방향에서 볼 때 시계방향으로 돌려서 앞으로 나가는 나사.

    ㄴ. 왼나사 : 나사를 축방향에서 볼 때 반시계방향으로 돌려서 앞으로 나가는 나사.

   6. 여러줄나사

    ㄱ. 한줄나사 : 1개의 나선곡선을 기초로 하여 만들어진 나사

    ㄴ. 두줄나사 : 2개의 나선곡선을 동시에 감아서 만든 나사

    ㄷ. 다중나사 : 2개 이상의 나선곡선으로 만들어진 나사

   7. 나사의 도시와 표시

    나사의 제도법에 대해서는 KS B 0003에 정해져 있다. 나사를 그릴 때 수나사는 바깥지름선을 실선으로, 골지름은 가는 선으로 한다.

수나사

암나사

 (2) 나사의 종류

  1. 결합용 나사(체결용 나사)

    기계에 부품을 결합시킬 때 사용되는 나사로서 주로 3각나사가 사용된다. 3각나사는 산형의 종류에 따라 미터나사, 유니파이나사,

   관용나사 등으로 나누며, 이들 나사는 피치와 지름의 비율에 따라 보통나사와 가는나사로 구분된다.

   ㄱ. 미터나사

     - 호칭치수와 피치의 단위 : mm 단위

     - 호칭치수는 바깥지름(외경)의 치수

     - 나사산의 각도 : 60도

   ㄴ. 유니파이나사

     - 호칭치수 : inch

     - 나사산의 각도 : 60도

   ㄷ. 관용나사

     - 호칭치수 : inch

     - 나사산의 각도 : 55도  

   ㄹ. 휘트워드나사

     - 지름 : inch

     - 나사산의 각도 : 55도

   2. 운동용나사

   ㄱ. 사각나사 : 나사산의 단면이 정사각형으로 축방향의 하중을 받는 운동용나사

   ㄴ. 사다리꼴나사 : 미터계(30도), 인치계(29도)가 있고, 애크미나사라고도 함.

   ㄷ. 톱니나사 : 힘을 한쪽방향으로만 전달하거나 운동할 때 이용되는 나사

   ㄹ. 너클나사(둥근나사) : 나사산의 각은 30도로 이물질이 나사산을 통하여 들어갈 염려가 있을 때 사용.

   ㅁ. 볼나사 : 수나사와 너트부분에 나선모양의 홈을 파고 홈 사이에 볼을 배치한 구조의 나사.

2. 나사의 역학

 (1) 사각나사

  1) 나사를 죌 때

    마찰각ρ라 하면, 마찰계수 μ=tanρ

    1. 회전력

    2. 회전토크

  2) 나사를 풀 때

    1. 회전력

    2. 회전토크

  3) 나사의 자립조건

   - (ρ>λ) : 나사를 푸는데 힘이 소요된다.

   - (ρ=λ) : 나사가 저절로 풀리다가 어느 임의의 지점에서 정지한다.

   - (ρ<λ) : 나사를 푸는데 힘이 소요되지 않고 저절로 풀린다.

 (2) 3각나사

  1. 3각나사의 상당마찰계수

     3각나사의 나사산의 각을 α 라 하고, 축방향의 하중을 Q, 나사면에 작용하는 수직력을 Q'라 하면

 

  2. 3각나사의 회전력(나사를 죌 때)

  3. 3각나사의 회전토크(T)(나사를 죌 때)

 (3) 나사의 효율

  1. 사각나사의 효율

  2. 삼각나사의 효율