[기계공학] 나사의 정의, 명칭, 종류, 특징, 활용법, 역학, 수식 등

* 나사의 기본 용어

 - 나선 : 나사의 빗면이 원통면 위에 그리는 입체적인 곡선

 - 리드(l) : 나사를 1회전 돌렸을 때, 축방향으로 전진하는 거리

 - 리드각(λ) : 나사선 직각삼각형의 빗변과 밑변이 이루는 각. tan(λ) = l / πd

 - 피치(p) : 서로 인접되어 있는 나사산과 나사산 사이의 거리. 한줄나사의 경우 l = p 이지만, 여러줄나사의 경우 l = np

 

* 나사의 명칭

 - 나사산 ; 나사의 홈과 홈 사이의 높은 부분

 - 나사봉우리 : 나사산의 꼭지면

 - 나사골 : 나사홈의 밑부분

 - 플랭크 : 나사봉우리와 골을 연결하는 나사면(경사면)

 - 나사의 지름

   · 바깥지름 : 나사축에서 직각으로 측정한 지름, 나사의 공칭지름

   · 골지름 : 수나사의 최소지름

   · 안지름 : 암나사의 최소지름

   · 유효지름 : 바깥지름과 골지름의 평균지름, 피치지름

 - 나사산 높이 : 바깥지름과 골지름의 산술평균

나사의 명칭

 

* 나사의 종류

 - 나사의 방향에 따라 : 오른나사/왼나사, 숫나사/암나사

 - 마찰에 따라 : 미끄럼나사/구름나사

 - 나사산의 종류에 따라 : 삼각나사, 사각나사, 사다리꼴 나사, 톱니나사, 둥근나사

 - 사용치수에 따라 : 미터나사/유니파이나사

 

* 미터나사

 - 일반적으로 사용되는 나사, 나사산의 각도는 60도

 - 보통나사/가는나사 : 보통나사보다 가는나사가 피치가 더 짧다.

 - 나사의 호칭 : M10 => M : 미터나사, 10 : 바깥지름 크기

 

* 유니파이나사(ABC나사)

 - 미국, 영국, 캐나다의 협정에 의해 정해진 나사

 - 나사의 호칭을 인치 단위로 표시, 피치 1인치당 나사산의 개수를 표시

 - 나사의 호칭 : 2-64UNF => 2 : 바깥지름(inch), 64 : 1인치당 나사산의 수

 - UNC : 유니파이 보통나사

 - UNF : 유니파이 가는나사

 

* 운동용 나사

 - 사각나사 : 힘의 전달이 우수하여 이송나사 등에 이용

 - 사다리꼴나사 : 꼭지각은 미터계에서 30도, 인치계에서는 29도가 있음

 - 톱니나사 : 압력의 방향이 일정한 곳에 사용된다. 압력쪽은 사각나사, 반대쪽은 삼각나사 형태로 되어 있다.

 - 둥근나사 : 이물질이 나사산에 들어갈 염려가 있는 곳에 사용, 큰 힘을 견딜 수 있다. 주로 전구용나사, 밸브 또는 호스의 이음나사 등으로 사용된다.

 

* 나사의 역학

 - 나사를 죌 때

나사를 죄는데 필요한 힘 P와 축방향 저항력 Q에 대해

 

(수직력) = Qcosλ + Psinλ

(평행력) = Pcosλ - Qsinλ

 

여기서, 마찰각을 ρ라 하면 마찰계수 μ = tan(ρ) 이므로 P는 아래와 같다.

나사를 죄는데 필요한 힘 P

 

 - 나사를 풀 때

나사를 푸는데 필요한 힘 P와 축방향 저항력 Q에 대해

 

(수직력) = Qcosλ - Psinλ

(평행력) = Pcosλ + Qsinλ

 

이고, 나사를 푸는데 필요한 힘 P는 아래와 같다.

나사를 푸는데 필요한 힘 P

나사를 푸는데 필요한 힘은 리드각이 작을수록, 마찰각이 클수록 커진다.

 

즉, 마찰각이 크면 나사를 죄는 힘, 푸는 힘 모두 커지고, 리드각이 크면 나사를 죄는 힘은 커지지만 푸는 힘은 작아진다.

 

- 나사의 자립조건 : λ>ρ, 나사의 마찰각이 리드각보다 커야 한다.

 

- 나사의 효율

나사의 효율