챕터 3. 키, 핀, 코터

챕터 3. 키, 핀, 코터

1. 키 

      키는 축에 핸들, 벨트풀리, 기어, 플라이휠 등의 회전체를 고정하는데 쓰이며, 축재료보다 단단한 재료를 쓴다.

 (1) 키의 종류

  1. 묻힘키(성크키)

      단면모양은 정사각형과 직사각 형이 있고, 정사각형은 주로 축지름이 작은 경우에 사용하고, 직사각형은 축지름이 큰 경우에 사용

     묻힘키의 회전력의 전달은 키의 양측면이 되므로 키를 키홈에 박을 때는 양측면이 꽉 끼워지도록 하여야 한다.

     키의 호칭 방법은 b(폭) X h(높이) X l (길이)로 표시

  2. 안장키(새들키)

     축에는 키홈을 가공하지 않고 보스에만 1/100 정도의 기울기를 주어 홈을 파고 이홈 속에 키를 박는다. 키의 접촉면을 축에

    놓여지는 부분과의 마찰력만으로 회전력을 전달시키므로 큰 동력을 전달시키는 키로는 부적합

  3. 평키(납작키)

     축을 키의 나비만큼 평평하게 깎고, 보스에는 1/100정도의 기울기로 키홈을 가공하여 축과 보스사이에 키를 끼운다.

    축방향으로 이동불가, 안장키보다 약간 큰 동력전달 가능하다.

  4. 원추키(원뿔키)

     축과 보스와의 사이에 축방향으로 쪼갠 원뿔을 때려박아 축과 보스를 헐거움 없이 고정할 수 있고 축과 보스의 편심이 적다.

  5. 미끄럼키(패더키, 안내키)

     축의 회전력을 전달하면서 보스가 축방향으로 미끄러져 움질일 수 있도록 되어있는 키

  6. 접선키

     축의 접선방향으로 끼우는 키로서 1/100정도의 기울기를 가진 2개의 키를 한쌍으로 하여 사용한다. 축의 회전방향이 한 방향으로만

    되어 있는 경우는 한 곳에만 접선키를 사용하지만, 양쪽방향의 회전에서는 중심각이 120º가 되는 위치에 2조의 접선키를 설치한다.

  7. 반달키(우드러프키)

     축에 키홈이 깊게 가공되어 있어서 축의 강도가 약해지는 결점이 있다. 키와 키홈을 가공하기가 쉽고, 키를 결합할 경우에는

    키가 자동적으로 축과 보스 사이에 자리를 잘 잡을 수가 있다는 장점이 있다.

  8. 둥근키(핀키)

     축과 보스를 끼워 맞추고 축과 보스 사이에 구멍을 가공하여 단면 모양이 원형인 원형핀 또는 테이퍼핀으로 때려박은 키

  9. 스플라인키

     축에 여러개의 키 모양의 톱니를 같은 간격으로 깎아낸 것으로 여기에 맞는 한짝의 보스 부분을 만들어 서로 잘 미끄러져

    운동 할 수 있게 한 것

  10. 세레이션

     수많은 작은삼각형의 스플라인을 세레이션이라한다. 이의 높이가 낮고 잇수가 많으므로 축압강도가 크게되고, 같은 지름에서

    스플라인보다 큰 회전력을 전달시킬수 있다. 일반적으로 50mm이하의 작은지름의 축에 사용.

 

 

※전달력, 회전력, 토크의 크기

세레이션>스플라인키>접선키>성크키>반달키>평키>안장키>핀키

 

 (2) 묻힘키의 설계

  1. 접선력과 전달토크

    ㄱ. 접선력

    ㄴ. 전달토크

  2. 키에 작용하는 응력

     ㄱ. 키에 작용하는 전단응력

     ㄴ. 키에 작용하는 압축응력

   3. 키의 치수(bXhXl)

     ㄱ. 키의 폭(b)

   ㄴ. 키의 높이(h)

   ㄷ. 키의 길이(l)

 (3) 스플라인의 강도 설계

스플라인

     - 이 한개의 측면에 작용하는 회전력(접선력)은

     - 스플라인이 전달할 수 있는 전달토크 T는

모따기(c)를 무시하면

2. 핀

     키의 대용으로 쓰이며 핸들을 축에 고정할 때나 부품을 설치, 분해, 조립하는 경우에 사용되는 반 영구적인 결합

 (1) 핀의 종류

  1. 평행핀 

     테이퍼가 붙어있지 않은 핀으로 빠질 염려가 없는 곳에 사용하며, 지름이 1mm~50mm가 있다.

  2. 테이퍼핀

     1/50의 테이퍼가 달린 핀으로 구멍에 박아 부품을 고정시키는데 사용, 테이퍼핀의 호칭지름은 핀의 가는 부분의 지름으로 나타낸다.

  3. 분할핀

     너트가 풀어지는 것을 방지하거나 핀이 빠지는 것을 방지하는데 사용되며, 호칭지름은 핀구멍의 지름으로 표시한다.

    주로 너클이음에 사용

  4. 스프링핀

     세로방향으로 쪼개져 있으므로 바깥지름보다 작은 구멍에 끼워 넣고, 스프링의 작용을 할 수있도록 하여 기계부품을 결합하는데 사용

 (2) 너클핀 이음의 강도 설계

     너클핀은 2개 막대의 둥근 구멍에 1개의 이음핀을 집어넣고, 이 2개의 막대가 상대적으로 운동을 할 수 있게 연결한 것

 

너클핀의 강도

     1. 핀의 직경

     2. 핀의 전단응력

 

     3. 핀의 굽힘응력

 일반적으로 핀의 전체길이 l=md로 계산한다.

3. 코터

     축방향에 인장 또는 압축이 작용하는 두 축을 연결하는 것으로 두축을 연결하는 것으로 두 축을 분해할 필요가 있는 곳에

    사용하는 결합용 기계요소

코터이음

 (1) 코터의 경사각

     코터의 기울기는 일반적으로 1/20을 사용하고, 반영구적인 것은 1/100, 분해하기 쉬운것은 1/5~1/10이 사용되고 있다.

 (2) 코터의 자립조건

     1. 양쪽 기울기 (구배)의 경우

     2. 한쪽 기울기 (구배)의 경우

     α : 경사각(기울기) ρ : 마찰각

 (3) 코터이음의 강도계산

     1. 코터의 인장응력

     2. 코터의 전단응력

     3. 코터의 굽힘응력

     D : 소켓의 바깥지름