챕터 7. 축이음(1)
챕터 7. 축이음(1)
1. 축이음의 종류
원동기에 의하여 다른 기계를 구동하는데 회전운동을 전달하기 위하여 원동축과 종동축을 연결하여 동력을 전달시키는 장치를
축이음이라 한다. 축이음은 커플링과 클러치로 나뉘는데 운전 중 끊을 수 없는 영구 축이음이 커플링이고, 필요에 따라 운전 중 결합을
끊을 수 있는 탈착 축이음이 클러치이다.
(1) 커플링
1. 고정커플링
일직선 상에 있는 두 축을 연결한 것으로 볼트 또는 키를 사용하여 결합하고, 양축 사이에 상호이동이 전혀 허용되지 않는 구조의 커플링
ㄱ. 원통형 커플링
두 축의 끝을 맞대어 맞추고 접촉면을 중앙으로 원통의 보스를 설치하여 키 또는 마찰력으로 전동하는 이음으로 일체형과 분할형으로 분류
a. 머프 커플링
주철제의 원통 속에서 두축을 맞대어 맞추고 키로 고정한 것으로 축지름과 하중이 아주 작을 경우 사용, 인장력이 작용하는 축에는
부적당하며, 작업상 안정을 위하여 안전커버를 씌움
b. 반중첩커플링
축의 끝을 약간 크게하여 기울어지게 중첩시키고 키로 고정한 커플링으로 축방향에 인장력이 작용하는 경우에 사용
c. 마찰원통커플링
2개로 분할된 원통의 바깥을 원추형으로 만들어 여기에 두축을 끼우고 그 바깥쪽에 2개의 링을 끼워 고정한 것으로 축과 원통사이의 마찰력에 의해 토크를 전달
d. 분할원통커플링
클램프커플링이라고도 하며 두 축을 주철 또는 주강제분할원통에 넣고 볼트로 체결하는 이음
e. 셀러커플링
머프커플링을 셀러가 개량한 것으로 주철제의 바깥원통은 원추형으로 되고 중앙으로 갈수록 지름이 가늘어 진다. 바깥원통에 2개의 주철제 원추통을 양쪽에 박아 3개의 볼트로 죄어 축을 고정한 것으로 테이퍼슬리브커플링이라고 한다.
ㄴ. 플랜지 커플링
큰 축과 고속정밀도 회전축에 적당하고, 공장전동축 또는 일반기계의 커플링으로 널리 사용한다. 축 끝에 플랜지를 키로 고정하고 이 플랜지를 서로 맞대어 리머볼트로 죈 것으로 사용범위가 넓다.
2. 플렉시블 커플링
회전축이 자유롭게 이동할 수 있게 한 것으로 잘 휘어지는 성질을 가지고 있어서 충격과 진동 등을 감소시킨다. 양 플랜지 연결은
가죽 또는 고무 등 잘 휘어지는 비금속재료의 탄성체의 탄성을 이용한다.
3. 올덤 커플링
2축이 평행하거나 2축의 거리가 가까울 경우에 사용되며, 축선의 위치가 어긋나 있으나 각속도의 변화없이 회전력을 전달시키려고
할 때 사용하는 커플링이다. 윤활점과 원심력에 의한 진동문제로 고속회전에는 부적당하다.
4. 유니버셜커플링
유니버설조인트 또는 훅조인트라고도 하며, 2축이 같은 평면안에 있으면서 그 중심선이 서로 어느 각도로 마주치고 있을 때 사용되는 축이음으로서 구면 2종크랭크기구의 응용이다.
속비는 축이 1/4회전할 때마다 최소 cosα에서 최대 1/cosα사이에서 변화한다. 양축이 교차하는 각은 30도 이하에서 사용하고,
5도이하가 바람직하며, 45도 이상에서는 사용불가는 하다.
(2) 클러치
원동축에서 종동축에 토크를 전달시킬 때 간단히 두 축을 연결하기도 하고 분리시키기도 할 필요성이 있는 경우가 많다.
이와 같은 목적으로 사용되는 축이음을 클러치라 한다.
1. 맞물림클러치
ㄱ. 확동클러치의 대표적인 예로 클로클러치, 독클러치라 부른다. 축이음을 연결하였을 경우 미끄럼이 전혀 없고 회전을 확실히
전달시킬수 있으나 결합할 때에 충격을 수반하고, 회전수가 클 때는 부적당하다.
ㄴ. 원동축의 클로를 가진 플랜지는 축에 핀 등으로 고정되 있으나 종동축의 플랜지는 페더키를 사용하여 축방향으로 이동가능
ㄷ. 턱의 형태는 여러가지가 있으며 사다리꼴, 3각형, 4각형 등은 회전방향에 문제가 없지만 스파이럴형과 톱니형은 한쪽방향으로만 회전이 가능하다.
2. 마찰클러치
ㄱ. 축의 설치에 마찰면을 강하게 접속시켜 그 사이의 마찰을 이용하여 회전을 전달시키는 클러치이다.
ㄴ. 마찰면이 되는 부분의 재료는 마찰계수가 크고 이마모성이 높으며, 높은온도에 견딜 수 있고, 오랜시간에 걸쳐서 변질되지 않는다.
ㄷ. 마찰면의 한쪽은 금속으로 하고, 다른쪽은 가죽, 고무, 아스베스트라이닝, 목재, 금속 등을 사용한다.
3. 유체클러치
펌프축을 원동기에, 터빈축을 부하에 결합하여 동력을 전달하는 것으로, 원동축에 고하중을 가해도 종동축에 힘을 받지 않는
클러치이다.
ㄱ. 원동기의 시동이 쉽다.
ㄴ. 과부하의 상태가 발생하더라도 워동기를 보호한다.
ㄷ. 축의 비틀림진동과 충격을 완화한다.
ㄹ. 다수의 원동기로서 1개의 부하를 쉽게 운전할 수 있고, 그 역회전도 쉽게할 수 있다.
ㅁ. 자동변속이 가능하다.
4. 일방향클러치
원동축에서 한방향의 토크만 종동축에 전하고, 반대방향의 토크는 전하지 않는 클러치로서 비역전클러치라고도 한다.
5. 원심클러치
원동축 블록이 드럼 속에 코일스프링으로 연결되어 있으며, 원동축이 어느 회전속도 이상으로 회전하면 원심력이 스프링의 장력을
초과함으로서 블록이 종동축 드럼 내면에 접촉되어 마찰력으로 토크를 전달하게 된다.
6. 전자클러치
전자력을 이용하여 마찰력을 발생시키는 클러치로서 원격제어가 가능하다.
(3) 축이음 설계의 고려사항
1. 커플링 설계에서 고려할 사항
ㄱ. 회전 및 무게균형이 잡혀 있을 것
ㄴ. 중심 맞추기가 완전히 되어 있을 것
ㄷ. 조립, 분해, 붙이기 작업 등이 쉬운 것
ㄹ. 경량, 소형일 것
ㅁ. 진동에 강할 것
ㅂ. 전동능력이 클 것
ㅅ. 가능한 회전면에 돌기물이 없을 것
ㅇ. 가능한 윤환 등은 필요하지 않도록 할 것
ㅈ. 전동토크의 특성을 충분히 고려한 형식으로 할 것
ㅊ. 가격이 저렴할 것
2. 클러치 설계에서 고려할 사항
ㄱ. 접촉면의 마찰계수를 적당한 크기로 잡을 것
ㄴ. 관성을 적게 하기 위하여 소형, 경량일 것
ㄷ. 마모가 생겨도 적당하게 수정할 수 있을 것
ㄹ. 마찰에 의해 생긴 열을 충분히 제거할 것
ㅁ. 원할한 단속이 되도록 할 것
ㅂ. 끊어질 때에 큰 외력이 필요하지 않게 하고, 접촉면을 밀어붙이는 힘이 너무 크게되지 않을 것
ㅅ. 균형상태가 양호할 것
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