▷ 크랭크 링크 메커니즘: 정의, 응용, 공식...

이 기사에서는 커넥팅 로드-크랭크 메커니즘이 무엇이며 어떤 용도로 사용되는지 설명합니다. 또한 커넥팅 로드-크랭크 메커니즘을 구성하는 다양한 부품과 이 메커니즘의 공식이 제시됩니다.

커넥팅로드-크랭크 메커니즘이란 무엇입니까?

커넥팅 로드-크랭크 메커니즘은 원형 운동을 병진 운동으로 변환하거나 그 반대로 변환하는 데 사용되는 메커니즘입니다. 즉, 커넥팅 로드-크랭크 메커니즘은 회전 운동을 왕복 직선 운동으로 변환하고 그 반대로 변환합니다.

주로 커넥팅로드-크랭크 메커니즘은 커넥팅로드 와 크랭크 로 구성됩니다. 따라서 두 개의 기계 부품이 결합되어 회전 운동에서 직선 진동 운동으로 이동합니다.

위 이미지에서 볼 수 있듯이 회색 바(크랭크)는 회전 운동을 하고, 녹색 바(크랭크)의 오른쪽 끝은 직선 운동을 합니다. 따라서 커넥팅 로드-크랭크 메커니즘은 회전 운동에서 직선 운동으로의 이동을 가능하게 합니다.

커넥팅 로드-크랭크 시스템은 최근에 발명된 것은 아니지만 이미 로마 제국에서 사용되었습니다. 그러나 이는 매우 단순한 유형의 메커니즘처럼 보이지만 엔지니어링 분야에서는 많은 응용 분야가 있습니다. 예를 들어 자동차의 내연 기관이 이 메커니즘을 사용합니다.

주로 커넥팅로드-크랭크 메커니즘에는 다음 요소가 포함됩니다.

커넥팅 로드-크랭크 메커니즘과 그 구성요소의 정의를 살펴본 후에는 이 메커니즘의 움직임을 연구할 수 있는 수학 공식이 무엇인지 살펴보겠습니다.

커넥팅 로드-크랭크 메커니즘의 방정식을 찾기 위해 메커니즘의 다음 운동 다이어그램에 표시된 매개변수가 사용됩니다.

크랭크의 고정단을 기준으로 하여, 크랭크단의 위치(x)는 크랭크의 수평투영에 크랭크의 수평투영을 더한 것과 같습니다. 따라서 커넥팅로드-크랭크 메커니즘의 공식은 다음과 같습니다.

$\displaystyle x=r\cdot\text{cos}(\theta)+\sqrt{l^2-r^2\cdot\text{sin}(\theta)}$

그러나 이러한 유형의 메커니즘에 대한 공식은 단순화될 수 있습니다. 커넥팅 로드의 길이가 크랭크의 길이(l>>r)보다 훨씬 크다고 생각하면 표현식은 다음과 같습니다.

$\displaystyle x=r\cdot\text{cos}(\theta)+l\sqrt{1-\frac{r^2}{l^2}\cdot\text{sin}(\theta)}$

$\displaystyle x=r\cdot\text{cos}(\theta)+l$

마지막으로 커넥팅 로드-크랭크 시스템의 가장 일반적인 응용 분야 중 일부를 살펴보겠습니다.

피스톤 엔진 : 내연 기관은 커넥팅 로드-크랭크 메커니즘이 가장 널리 적용되는 엔진입니다. 이 메커니즘의 기능은 연료 폭발 중에 생성된 에너지를 크랭크샤프트의 원형 운동으로 변환하는 것입니다. 비전기 자동차는 이러한 유형의 엔진을 사용합니다.
정수압 펌프 : 크랭크샤프트는 커넥팅 로드-크랭크 시스템을 구동하고 피스톤은 펌프에서 유체를 구동합니다.
재봉틀 : 이 유형의 기계 작동은 커넥팅 로드-크랭크 메커니즘을 기반으로 합니다.
자동화된 장난감 : 자동으로 움직이는 대부분의 장난감은 크랭크 메커니즘을 사용하여 작동합니다.