(Stress Concentration Factor)

Shaft에 단이 있는 경우

인장 하중 작용

굽힘 하중

비틀림 하중 작용

Shaft 에 홈이 있는 경우

인장 하중 작용

굽힘 하중 작용

비틀림 하중 작용

Shaft 에 구멍이 있는 경우

굽힘 하중 작용

비틀림 하중 작용

Plate 에 단이 있는 경우

인장 하중 작용

굽힘 하중 작용

Plate 에 홈이 있는 경우

인장 하중 작용

굽힘 하중 작용

Plate 에 구멍이 있는 경우

인장 하중 작용

굽힘 하중 작용

Key 홈이 있는 축

• 단면의 넓이가 감소
• 키 홈 밑부분의 모서리에 응력집중 발생으로 강도가 저하
• 키 홈이 있는 축의 비틀림 강도는 키 홈이 없는 축의 75% ($0.75$) 정도.

그래프에 의한 방법 (적용)

예) 축경 $d = 20$ ⇨ 표준 키 ☞ Parallel Key ⇨ $t(t_1) = 3.5\text{ mm}$, $r(r_1) = 0.2\text{ mm}$
$r/d = 0.2 / 20 = 0.01$, $t/d = 3.5 / 20 = 0.175$ ⇨ $K_t = 3.0$

Key 홈이 Shaft 단에 근접

키 홈의 위치는 Shaft 단에서 $(D - d)$ 이상 간격이 있는 것이 바람직한 경우이다.

$K_{tk}$ : Key 홈의 응력집중 계수
$K_{ts}$ : Shaft 단의 응력집중 계수

구분	K 값
$G > (D - d)$	$K_t = K_{tk}$
$0 < G < (D_1 - d)$	$K_t = K_{tk} + K_{ts} \{ G / (D - d) \}$
$G < 0$	$K_t = K_{tk} + K_{ts}$

(참고) 계산에 의한 방법

• Key 홈이 없는 축과의 강도 비 $$ \text{강도의 비} = 1 - \frac{0.2}{(d - t)}b - \frac{1.1}{(d - t)}t $$
• 표준 Key 의 경우 key 홈이 있는 축은 없는 축의 70% 정도 이다.
• 계산에 의한 방법은 $r/d = 0.02 \sim 0.03$, $t/d = 0.08$, $q = 0.8$ 등과 같이 양호한 조건의 계산이다.
  $$ K_{fat} = 1 + q (K_t - 1) = 1 + 0.8 (1.9 - 1) = 1.72 $$ $$ 1/K_{fat} = 0.58 $$
• Key 홈이 없는 축과의 비틀림 각의 비 $$ \text{비틀림 각의 비} = 1 - \frac{0.4}{(d - t)}b - \frac{0.7}{(d - t)}t $$