습도가 높거나 비가 오는 경우
창문에 설치하는 제품의 특성상 습기에 노출될 일이 빈번히 발생한다. 따라서 습기가 많
을 때도 마찰력을 유지할 수 있어야 하므로 습기가 많을 때의 동력과 그에 맞는 스프링 상
수 값을 구하였다.
습기가 많거나 비가 올 경우 마찰력이 떨어지기 때문에 논문을 참고해서 마찰계수를 설정
할 수 있었다. “외부환경에 따른 마찰재의 마찰계수 변화 특성에 대한 연구”에서 습도가
있을 경우 마찰계수를 나타내었는데 실험 결과는 다음과 같다.
위의 그래프는 실험 중 일부분에 해당하지만 논문 내의 전체적인 마찰계수는 대략 0.04
정도 하락하였다. 이 결과에 따라 마찰계수를 대략 0.1을 뺀 값으로 설정하였다.
① 스프링 상수
계산을 하기 전, 스프링이 누르는 거리와 유리-고무와의 마찰계수, 창틀의 마찰계수, 창틀
의 질량을 다음과 같이 설정한다.
이에 관한 계산식은 다음과 같다.
따라서 스프링 상수는 3.815N/mm보다 커야 하는 것을 확인할 수 있다.
② 모터 동력 계산
앞에서 힘을 구하는 공식을 토대로 축 동력계산을 다음과 같이 유도할 수 있다.
모터의 지름과 제품의 이동 거리, 이동시간을 다음과 같이 설정한다.
이를 통해 제품의 속도 v를 구하고 속도에 따른 회전수 N는 다음과 같이 구할 수 있다.
모터에 가해지는 무게 W와 반지름 r을 통해 모터의 토크 를 구할 수 있다.
구한 토크와 각속도 를 통해 모터의 필요동력을 계산하면 다음과 같다.
처음 식에서 구한 동력과 비교한 식은 다음과 같다.
동력으로 구한 스프링상수는 13.2585N/mm이다.
이는 ①에서 구한 범위 K>3.815N/mm를 만족하기 때문에 스프링상수는 13.2585로 결정할 수 있다.
