기어 백래시는 맞물리는 기어 이빨 사이의 공간으로, 기계에 긍정적, 부정적 영향을 모두 미칠 수 있는 기어 성능에 중요한 요소입니다.
윤활과 결합을 방지하기 위해 어느 정도의 백래시는 필요하지만, 과도한 백래시는 위치 오류, 소음, 진동, 마모 가속 및 효율성 감소로 이어집니다.
기어 백래시가 기어 성능에 미치는 영향
긍정적 인 효과
- 윤활 흐름이 가능합니다.: 소량의 백래시는 기어 이빨 사이에 윤활유가 순환할 수 있는 공간을 제공하여 마찰과 열을 줄여줍니다.
- 열팽창이나 정렬 불량으로 인한 결합 및 간섭을 방지합니다.: 백래시는 온도 변화나 사소한 정렬 불량으로 인해 발생하는 기어 치수의 미세한 변화를 수용하여 기어가 서로 뭉치거나 간섭하는 것을 방지합니다.
- 하중 하에서 탄성 변형을 수용합니다.: 높은 하중 하에서 기어 이빨은 약간 변형될 수 있습니다. 백래시는 기어에 간섭을 일으키거나 손상시키지 않고 이러한 변형을 허용합니다.
부정적 영향
- 고정밀 응용 분야의 위치 오류: 로봇이나 공작 기계와 같이 정밀한 위치 지정이 필요한 시스템에서는 과도한 백래시로 인해 위치 오류가 발생하고 정확도가 떨어질 수 있습니다.
- 과도한 플레이로 인한 소음 및 진동 증가: 백래시가 너무 크면 기어가 덜거덕거리거나 진동하여 소음 수준이 증가하고 잠재적으로 손상을 주는 진동이 발생할 수 있습니다.
- 불균일한 결합으로 인한 가속된 마모 및 잠재적 손상: 과도한 백래시는 기어가 고르지 않게 맞물리게 하여 특정 이빨에 마모가 집중되고 잠재적으로 조기 고장으로 이어질 수 있습니다.
- 모터 구동 시스템의 효율성 및 안정성 저하: 동력 전달 분야에서 백래시는 로스트 모션을 발생시켜 시스템 효율성을 떨어뜨리고 잠재적으로 모터 구동 구성 요소의 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다.
기어 백래시의 원인
- 제조 공차: 제조 공정의 정밀도는 기어 시스템의 백래시 양에 직접적인 영향을 미칩니다. 허용 오차가 느슨할수록 백래시가 증가합니다.
- 마멸: 기어를 사용하면 이빨이 마모되어 시간이 지남에 따라 백래시 양이 증가할 수 있습니다. 이는 특히 부하가 높거나 윤활이 부족한 시스템에서 그렇습니다.
- 오정렬: 기어가 제대로 정렬되지 않으면 고르지 않은 마모와 백래시 증가가 발생할 수 있습니다. 이는 제조 오류, 조립 문제 또는 지지 구조의 변형 때문일 수 있습니다.
- 처짐: 부하가 걸리면 기어 샤프트와 지지 구조가 휘어져서 기어가 정렬에서 벗어나 백래시가 증가할 수 있습니다.
- 중심 거리 관용: 맞물리는 기어의 중심 사이의 거리는 특정 허용 오차 내에 있어야 합니다. 거리가 너무 크면 백래시가 증가합니다.
- 런아웃: 런아웃, 즉 기어가 완벽한 회전 운동에서 벗어나는 현상은 기어가 회전할 때 백래시에 변화를 일으킬 수 있습니다.
- 열 팽창: 온도 변화로 인해 기어와 기어를 지지하는 구조가 팽창하거나 수축하여 시스템의 백래시 양이 달라질 수 있습니다.
- 탄성변형: 하중이 가해지면 기어 이빨은 재료의 탄성 특성으로 인해 약간 변형될 수 있습니다. 이 변형은 백래시 증가에 기여할 수 있습니다.
- 윤활제/루브리컨트: 윤활이 부족하면 마모가 가속화되어 시간이 지남에 따라 백래시가 증가합니다. 반대로 과도한 윤활은 기어 이빨 사이에 유압 웨지를 생성하여 문제를 일으킬 수도 있습니다.
- 이빨 두께: 기어 이빨의 두께는 백래시 양에 직접적인 영향을 미칩니다. 이빨이 얇을수록 백래시가 커지고, 이빨이 두꺼울수록 백래시가 줄어듭니다.
