권리 선택하기 감속기 기계의 효율성과 신뢰성을 좌우할 수 있습니다. 너무 많은 종류와 사양이 제공되다 보니, 용도에 맞지 않는 감속기를 사용하게 되어 성능 저하, 조기 고장, 그리고 막대한 비용 발생으로 이어질 수 있습니다.
이 포괄적인 가이드는 복잡성을 해소하고 감속기를 선택할 때 고려해야 할 핵심 요소를 안내합니다. 애플리케이션 요구 사항을 분석하는 것부터 각 감속기 유형의 장단점을 이해하는 것까지, 기계 성능을 최적화하는 정보에 입각한 결정을 내리는 데 필요한 지식을 얻게 됩니다.
올바른 감속기 선택 시 고려해야 할 요소
응용 프로그램 요구 사항
- 토크 및 마력: 감속기는 구동 장비의 필요한 토크와 마력을 처리할 수 있는 크기여야 합니다. 용량이 부족하면 조기 고장이 발생합니다.
- 입력 및 출력 속도: 속도 감소 비율은 애플리케이션에 필요한 속도와 일치해야 합니다. 이는 입력 속도를 원하는 출력 속도로 나누어 결정합니다.
- 서비스 요인: 하중 및 작동 조건의 변화를 고려하기 위해 애플리케이션 서비스 계수를 적용해야 합니다. 일반적인 서비스 계수는 애플리케이션의 심각도에 따라 1.0에서 2.0 이상까지입니다.
- 오버행 하중: 출력 샤프트 지지대에서 하중까지의 거리는 오버행 모멘트를 증가시키고, 리듀서 베어링과 샤프트는 이를 견뎌야 합니다. 샤프트 장착형 및 중공 샤프트 리듀서는 오버행 하중이 높은 응용 분야에 더 적합합니다.
- 충격 하중: 충격 하중 또는 갑작스러운 시작과 정지는 주행 토크의 몇 배에 달하는 충격 하중을 유발합니다. 감속기는 피크 토크를 처리할 수 있는 충분한 용량을 가져야 합니다.
- 환경 조건 : 극한의 온도, 습기, 화학 물질, 먼지 및 기타 오염 물질과 같은 요인은 감속기 선택에 영향을 미칩니다. 특수 씰, 윤활제, 재료 및 표면 처리가 필요할 수 있습니다.
- 듀티 사이클 및 작동 시간: 연속 작동 애플리케이션은 간헐적 작동보다 전력 전달 요구 사항이 더 높습니다. 작동 시간의 예상 수명도 감속기 설계의 견고성을 결정합니다.
장착 구성
물리적 설치 제약 조건에 따라 리듀서 장착 스타일이 결정됩니다.
- 발 장착 리듀서는 기초 또는 베드플레이트에 볼트로 고정된 베이스를 가지고 있습니다. 이것은 가장 일반적인 구성입니다.
- 플랜지 장착 리듀서는 구동 장비 하우징에 직접 볼트로 고정됩니다. 이렇게 하면 공간이 절약되고 정렬이 용이해집니다.
- 샤프트 장착 감속기는 중공 출력 샤프트와 토크 암으로 구동 샤프트에 직접 장착됩니다. 이를 통해 정렬 문제가 최소화되고 기어박스가 샤프트와 함께 "플로팅"될 수 있습니다.
- 중공 축 감속기는 구동 샤프트에 장착되는 중공 출력 보어를 가지고 있습니다. 샤프트 장착형과 플랜지 장착형 감속기는 모두 중공 출력 샤프트를 가질 수 있습니다.
효율성과 에너지 절약
기어링 유형은 감속기의 효율성과 전력 손실을 결정합니다.
- 기어 감속기 스퍼기어, 나선형기어 또는 베벨기어를 사용하면 일반적으로 기어 단계당 효율성이 95%를 초과합니다. 웜 기어 감속기의 효율은 감속 비율에 따라 60~85%에 이릅니다.
- 벨트 리듀서 V-벨트 또는 동기 벨트를 사용하면 95-98%의 효율이 나옵니다. 벨트 미끄러짐과 마찰로 인해 일부 전력이 손실됩니다.
유지 관리 및 신뢰성
일부 감속기는 다른 감속기보다 더 자주 유지관리가 필요합니다. 오일 욕조 윤활을 사용하는 감속기는 주기적인 오일 교환이 필요할 수 있는 반면, 그리스가 칠해진 수명 장치는 공장에서 윤활됩니다.
혹독한 환경에서는 더 자주 윤활유를 교체하고 씰 검사를 해야 할 수도 있습니다. 씰과 베어링과 같은 마모되기 쉬운 부품에 쉽게 접근하고 교체할 수 있는지 고려해야 합니다.
예비 부품 가용성
감속기는 일반적으로 리드가 긴 품목이므로 장치와 예비 부품의 현지 가용성은 중요한 고려 사항입니다. 이는 다운타임을 최소화해야 하는 미션 크리티컬 애플리케이션에 특히 해당됩니다.
광범위한 현지 재고와 광범위한 서비스 네트워크를 갖춘 감속기 제조업체는 더 나은 애프터 서비스를 제공할 수 있습니다. 2D 도면, 3D 모델 및 제품 구성기를 사용할 수 있어 선택 및 교체에도 도움이 됩니다.
크기 및 무게 제약
기계 구조에서 사용 가능한 공간은 수용 가능한 감속기의 크기를 제한할 수 있습니다. 샤프트 장착, 직각 및 오프셋 병렬 구성은 좁은 공간에 장착하기 위한 옵션을 제공합니다.
무게는 또한 매달린 하중이나 구동 구조에 무게 제한이 있는 경우 제약이 될 수 있습니다. 알루미늄 하우징은 주철에 비해 상당한 무게 절감을 제공합니다.
소음 및 진동
감속기의 초기 단계에서 높은 회전 속도는 소음과 진동을 발생시킬 수 있으며, 특히 직선형 스퍼 기어를 사용하는 경우 더욱 그렇습니다. 나선형 기어는 일반적으로 더 부드럽고 조용하게 작동합니다.
웜 기어는 작동 소음은 적지만 효율은 떨어집니다. 치형 피치가 미세하고 공차가 작은 정밀 기어 감속기는 일반적으로 소음과 진동이 적습니다.
소음 감쇠 커버를 장착하고 입력 및 출력 샤프트에 유연한 커플링을 사용하면 소음과 진동을 완화할 수 있습니다. 감속기 장착은 기계 구조와의 공진을 피해야 합니다.
감속기 유형
웜기어 감속기
웜기어 감속기는 웜(나사)을 사용하여 웜 휠을 구동합니다. 교차하지 않는 샤프트 배열은 컴팩트한 직각 구성을 제공합니다.
단일 단계 비율은 5:1에서 60:1까지이며, 이중 및 삼중 감속 장치에서는 더 높은 비율이 가능합니다. 웜 기어는 비효율적이지만 작은 패키지에서 높은 출력 토크를 제공합니다.
웜기어 감속기는 슬라이딩 이빨 접촉으로 인해 마모 및 열 용량 제한에 취약합니다. 간헐적 작업 응용 분야에 가장 적합합니다.
헬리컬 기어 감속기
나선형 기어 감속기는 일반적으로 평행한 샤프트를 가진 경사 톱니가 있는 원통형 기어를 사용합니다. 겹쳐진 톱니는 단계당 최대 약 8:1의 비율로 부드럽고 조용한 작동을 제공합니다.
헬리컬 기어는 일반적으로 더 높은 비율을 위해 여러 단계로 쌓입니다. 이러한 감속기는 비교적 컴팩트한 봉투에서 성능과 경제성 간의 좋은 균형을 제공합니다.
헬리컬 기어 감속기는 높은 효율성과 낮은 소음이 필요한 어플리케이션에 적합합니다. 평행 샤프트 방향은 설치에 따라 이점이 될 수도 있고 제한이 될 수도 있습니다.
행성 기어 감속기
행성(또는 에피사이클릭) 기어 감속기는 동축 입력 및 출력 샤프트를 가지고 있습니다. 여러 행성 기어가 외부 링 기어 내부의 중앙 태양 기어를 중심으로 회전하여 높은 전력 밀도를 제공합니다.
유성 기어 각 단계는 최대 12:1의 감속비를 제공하며, 여러 단계를 거치면 300:1 이상의 감속비가 가능합니다. 동축 샤프트와 콤팩트하고 대칭적인 디자인은 유성 기어링을 좁은 공간에 적합하게 만듭니다.
인라인 행성 감속기는 매우 효율적입니다. 직각 유닛은 베벨 기어링을 통합하여 효율성과 부드러움을 약간 희생합니다. 행성 기어는 매우 높은 토크와 뛰어난 신뢰성을 제공할 수 있습니다.
사이클로이드 기어 감속기
사이클로이드 감속기는 편심 베어링을 사용하여 사이클로이드 디스크를 진동 운동으로 구동하여 고정 링 핀에 맞춥니다. 출력은 사이클로이드 디스크의 롤러를 통해 출력 샤프트 플랜지의 구멍과 맞물립니다.
사이클로이드 운동은 백래시 없이 단일 단계에서 최대 300:1의 매우 높은 비율을 달성합니다. 사이클로이드 기어는 중간에서 낮은 효율을 가지고 있지만 뛰어난 수준의 충격 부하 및 과부하 보호 기능을 제공합니다.
사이클로이드 기어 감속기는 높은 수준의 동적 정밀도와 비틀림 강성을 갖춘 소형, 내구성 있는 패키지로 최대 토크를 요구하는 혹독한 환경에서 사용됩니다.
베벨 기어 감속기
베벨 기어 감속기는 일반적으로 수직인 교차 샤프트를 가지고 있습니다. 직선 베벨 기어는 테이퍼형 프로파일을 가지고 있는 반면, 스파이럴 베벨 기어는 나선형 기어링과 유사한 곡선 이빨을 가지고 있습니다.
베벨 기어 감속기는 동력 전달 드라이브트레인에서 코너를 돌 때 유용합니다. 샤프트는 일반적으로 수평 및 수직이지만 모든 각도가 될 수 있습니다. 하이포이드 베벨 기어는 웜 기어링처럼 오프셋됩니다.
스파이럴 베벨 기어는 스트레이트 베벨보다 더 강하고, 더 부드럽고, 더 조용합니다. 일반적으로 쌍으로 사용되거나 다단 감속기에서 스퍼 또는 나선형 기어링과 결합됩니다.
기어비 계산
The 기어비 구동 기어의 이빨 수에 대한 구동 기어의 이빨 수의 비율입니다.
Gear Ratio = Number of Teeth on Driven Gear / Number of Teeth on Driving Gear다단 감속기의 전체 비율은 개별 단계 비율의 곱입니다. 예를 들어, 단계 비율이 5, 4 및 3인 감속기는 총 비율이 60:1(5 x 4 x 3)입니다.
속도 감소 비율은 기어 비율의 역수입니다. 이 예에서 60:1 기어 비율은 입력 속도의 1/60인 출력 속도를 생성합니다.
감속기는 속도를 줄이는 것과 같은 비율로 토크를 증가시킵니다. 효율성 손실을 무시하면 전력(토크 x 속도)은 일정하게 유지됩니다. 100% 효율성으로:
Power In = Power Out
Torque In x Speed In = Torque Out x Speed Out
Torque Out = Torque In x Gear Ratio실제로, 실제 토크 출력은 효율성 손실로 인해 기어 단계당 약 1-5% 감소합니다. 웜 기어는 전력 손실이 훨씬 더 큽니다.
