일반적인 전기 모터는 분당 1,750회전(RPM)으로 회전하며 상대적으로 적은 토크를 발생시킵니다. 컨베이어 벨트는 2톤의 자재를 이동시키기 위해 분당 50회전(RPM)의 회전 속도와 충분한 힘이 필요합니다. 모터가 제공하는 동력과 기계가 요구하는 동력 사이의 차이를 메우는 것이 바로 기어박스입니다.
기어박스는 속도를 토크로 변환하는 기계 장치입니다. 모터와 구동 장치 사이에 위치하여 축의 회전 속도를 늦추는 동시에 회전력을 증폭시킵니다. 기어박스는 현대 산업에 필수적인 부품으로, 전 세계 시장 규모가 30억 달러를 넘어 지속적으로 성장하고 있습니다.
모든 모터에 변속기가 필요한 이유
전기 모터는 빠르게 회전하도록 설계되었습니다. 일반적인 교류 유도 모터는 극 수와 주파수에 따라 1,450RPM 또는 1,750RPM으로 회전합니다. 하지만 공장 현장에서 그 정도로 빠르게 움직이는 것은 거의 없습니다.
시멘트 소성로는 분당 1~3회전(RPM)으로 회전합니다. 버킷 엘리베이터 체인은 분당 30~60회전(RPM)으로 작동합니다. 믹서 블레이드는 분당 200회전(RPM)이 필요할 수도 있습니다. 이러한 각각의 용도에는 모터 축 자체에서 제공하는 것보다 훨씬 더 큰 회전력이 필요합니다.
모터는 속도를 제공합니다. 기계에는 토크가 필요합니다. 변속기는 이 둘을 서로 교환함으로써 그 간극을 메워줍니다.
자전거 기어를 생각해 보세요. 언덕을 오르기 위해 저단 기어로 변속하면 페달 회전 속도는 빨라지지만 바퀴 회전 속도는 느려집니다. 속도를 희생하는 대신 추진력을 얻는 것이죠. 기어박스도 마찬가지입니다. 모터의 고속 저토크 회전을 저속 고토크 출력으로 변환해 줍니다. 산업용 장비 실제로 필요한 것.
기어박스가 없다면, 정확한 작동 속도에서 필요한 모든 토크를 생성할 수 있을 만큼 물리적으로 큰 모터가 필요할 것입니다. 그런 모터는 엄청나게 크고, 비싸고, 비효율적일 것입니다.
기어박스의 작동 원리
톱니가 15개 있는 작은 기어가 톱니가 30개 있는 큰 기어를 구동합니다. 큰 기어는 회전 속도는 절반이지만 토크는 두 배가 됩니다. 이것이 바로 에너지 보존 법칙이 회전축에 적용된 작동 원리입니다.
입력 속도와 출력 속도의 비율을 기어비라고 합니다. 3:1 기어비는 입력축이 출력축이 1회전할 때마다 3배로 회전한다는 의미입니다. 따라서 속도는 3분의 1로 감소하고, 토크는 같은 비율로 증가합니다. 전체 동력은 마찰 손실을 제외하면 거의 동일하게 유지됩니다.
하우징 내부에는 특정 구성 요소가 포함된 기어박스가 있습니다. 핵심 구성 요소기어 쌍, 입력 및 출력 축, 이 축을 지지하는 베어링, 오일을 유지하고 오염 물질을 차단하는 밀봉재, 그리고 모든 부품을 정렬된 상태로 유지하는 주철 또는 강철 하우징으로 구성됩니다.
단일 기어 쌍으로 충분한 감속비를 제공할 수 없을 때, 여러 단계의 감속기가 결합됩니다. 5:1의 1단 기어와 4:1의 2단 기어를 사용하는 2단 감속기는 총 20:1의 감속비를 제공합니다. 이처럼 감속기는 거대한 기어 없이도 50:1 또는 100:1의 감속비를 구현할 수 있습니다.
일반적인 변속기 유형
네 기어 박스 유형 대부분의 산업용 드라이브는 속도, 토크 또는 공간 제약 조건을 해결하기 위해 서로 다른 기어 배열을 기반으로 설계되었으며, 이러한 드라이브는 대부분 산업용 드라이브에 대응합니다.
헬리컬 기어 박스
헬리컬 기어는 톱니가 한 번에 모두 맞물리는 것이 아니라 점진적으로 맞물리는 구조를 가지고 있습니다. 이러한 점진적인 접촉 덕분에 부드럽고 조용한 작동이 가능하며, 높은 하중을 효율적으로 처리할 수 있습니다. 헬리컬 기어박스는 전 세계 산업용 기어박스 시장의 약 3분의 1을 차지하며, 가장 널리 사용되는 유형입니다.
컨베이어, 펌프, 팬, 압축기는 모두 헬리컬 드라이브로 작동합니다. 평행축에서 소음을 최소화하면서 안정적인 속도 감속이 필요할 때 헬리컬 드라이브를 선택하십시오.
유성 기어 박스
유성 기어박스는 중앙의 태양 기어를 중심으로 회전하는 여러 개의 기어에 하중을 분산시키며, 이 모든 기어는 외부 링 기어 내부에 밀봉되어 있습니다. 이러한 구조는 동일한 부피 내에서 고정축 방식보다 3배 높은 토크 밀도를 제공하며, 이것이 바로 유성 기어 시스템이 가장 빠르게 성장하는 기어박스 분야인 이유입니다.
공간이 부족하고 토크 요구량이 높을 때는 유성 기어를 선택하십시오. 로봇 관절, 윈치 구동 장치 및 선회 메커니즘에 사용됩니다.
웜 기어 박스
웜 기어의 나선형 나사산은 톱니바퀴를 직각으로 회전시킵니다. 가장 큰 장점은 자체 잠금 기능입니다. 즉, 웜은 톱니바퀴를 회전시킬 수 있지만, 톱니바퀴는 웜을 역회전시킬 수 없습니다. 이러한 내장된 제동 작용 덕분에 별도의 고정 브레이크가 필요 없습니다.
웜 기어박스는 엘리베이터, 호이스트, 컨베이어 게이트 등 모터가 정지했을 때 하중이 제자리에 고정되어야 하는 모든 용도에 적합합니다. 다만, 헬리컬 또는 유성 기어박스에 비해 효율이 낮다는 단점이 있습니다.
베벨 기어 박스
베벨 기어는 테이퍼형 톱니를 사용하여 일반적으로 90도 각도로 만나는 축 사이에서 동력을 전달합니다. 자체 잠금 기능 없이 직각 구동이 필요한 경우, 베벨 기어박스는 웜 기어박스보다 높은 효율을 제공합니다.
농업 장비, 인쇄기, 그리고 모터를 수직으로 장착해야 하는 모든 장비에는 베벨 기어박스가 사용됩니다. 용도에 맞는 유형을 알게 되면, 변속기 선택 과정 토크, 비율 및 장착 구성에 따라 선택 범위를 좁힙니다.
먼저 확인해야 할 사항
변속기가 조기에 고장나는 가장 흔한 이유는 기어 선택과는 전혀 상관이 없고, 오일 레벨이 부적절하기 때문입니다.
한 가지 습관을 들이세요: 변속기를 지나갈 때마다 오일 레벨 게이지를 확인하세요. 오일이 부족하면 베어링에 열이 공급되지 않습니다. 오일이 과다하면 오일이 휘저어지고 과열됩니다. 둘 다 변속기 내부를 손상시킵니다.
두 번째로 귀를 훈련해야 할 것은 소음입니다. 정상적인 변속기는 일정한 음높이로 윙윙거리는 소리를 냅니다. 갈리는 소리, 윙윙거리는 소리, 덜컹거리는 소리가 나면 내부 마모가 이미 시작된 것입니다. 진동 패턴이 바뀌기 전에 이러한 변화를 조기에 발견하는 것이 베어링 교체와 전체 수리 사이의 차이를 만듭니다.
