평 벨트 드라이브와 V-벨트 드라이브의 차이점 - 2020 - 다른 사람

기계는 에너지를 확장하여 특정 작업을 수행할 수 있는 메커니즘의 클러스터로 정의할 수 있습니다. 대부분의 기계는 회전축의 토크에 불과한 기계적 동력으로 구동됩니다. 원동기는 다른 형태의 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 전기 모터는 전기 에너지를 기계적 동력으로 변환합니다. 그러나 이러한 원동기는 기계 장치에서 멀리 떨어져 있으므로 다른 전송 시스템이 필요합니다. 여기에서 구동 요소(예:원동기)에서 피동 요소(예:기계 장치)로 모션, 토크 및 동력을 전달하는 기계적 동력 전달 시스템의 역할이 있습니다. 4가지 기계식 드라이브, 즉 기어 드라이브, 벨트 드라이브, 체인 드라이브 및 로프 드라이브가 이러한 목적을 위해 활용됩니다.

벨트 구동은 마찰을 통해 운동과 동력이 전달되는 마찰 구동입니다. 여기에서 두 개의 풀리가 먼저 드라이버 및 종동 샤프트와 함께 장착됩니다. 그런 다음 적절한 장력을 유지하면서 풀리 주위에 무한 벨트를 부분적으로 감습니다. 벨트 드라이브는 장거리 동력 전달에 적합하며 본질적으로 과부하 및 진동으로부터 시스템을 보호할 수 있습니다. 풀리와 벨트 사이의 마찰력은 동력 전달을 돕기 때문에 벨트 구동 용량은 주로 마찰 특성, 접촉각 및 초기 장력에 의해 제한됩니다. 전송 용량을 증가시키는 한 가지 방법은 랩 또는 접촉각을 증가시키는 것입니다. 달리 허용되는 경우 개방형 벨트 구동 장치를 교차 벨트 구동 장치로 교체하면 됩니다.

동력 전달 능력을 향상시키는 또 다른 방법은 벨트와 풀리 사이의 접촉 면적을 늘리는 것입니다. 이것은 V-belt 드라이브를 사용하여 실현됩니다. 평벨트 구동에서 직사각형 단면의 결합된 벨트는 벨트의 한 평면만 풀리와 접촉하는 곳에 사용됩니다. 용량은 적지만 장거리 전력 전송에 압도적으로 사용된다. 개방 및 교차의 두 가지 배열이 있을 수 있습니다. V 벨트 구동 해당 V자 홈이 있는 풀리가 있는 무한 사다리꼴(단면) 벨트를 사용합니다. 여기서 벨트의 두 측면은 풀리와 계속 접촉하여 전달 능력을 높이고 슬립을 줄입니다. 그러나 구동축과 종동축의 거리가 작은 경우에 특히 적합합니다. 평벨트 구동과 V벨트 구동의 다양한 차이점은 아래 표 형식으로 나와 있습니다.

표:평벨트 구동과 V-벨트 구동의 차이점

벨트 구성: 평벨트는 한 지점에 힌지를 연결하여 무한 벨트를 만듭니다. 너비가 두께보다 실질적으로 큰 직사각형 단면을 가지고 있습니다. 벨트의 안쪽 표면만 풀리와 접촉할 수 있습니다. 도르래는 외부 표면이 벨트에만 닿는 원통형 모양입니다. 따라서 풀리의 외부면과 벨트의 내부면 사이의 마찰력을 이용하여 구동축에서 종동축으로 운동과 동력을 전달합니다. 이에 반해 V-벨트는 단면이 사다리꼴로 큰 쪽의 벨트 폭과 두께가 거의 동일합니다. 도르래에는 벨트를 수용할 수 있는 V형 홈도 있습니다. 도르래의 V 각도는 벨트의 평행하지 않은 두 면 사이의 각도와 일치해야 합니다.

소음 및 진동: 앞서 언급했듯이 평벨트는 너트와 볼트를 사용하여 경첩으로 연결되어 끝이 없습니다. 이 접합부에는 항상 홈이 있습니다. 벨트의 비대칭 내부 표면으로 인해 평벨트 구동은 상당한 소음과 진동을 발생시킵니다. 이것은 때때로 매우 빠른 속도로 적용을 제한합니다. 반면 V-belt는 무한대로 생산되기 때문에 접합이 존재하지 않는다. 따라서 진동도 적고 작동도 꽤 됩니다.

벨트와 풀리 사이의 접촉: 앞에서 언급한 바와 같이 평벨트의 내부 표면만 원통형 풀리의 외부 표면과 접촉한 상태로 남아 있습니다. V-belt의 경우 두 개의 경사면이 V자형 풀리의 두 측면에 동시에 접촉한 상태를 유지합니다.

전력 전송 용량: 모든 기계식 드라이브와 마찬가지로 벨트 드라이브의 기본 목적은 한 축에서 다른 축으로 운동과 동력을 전달하는 것입니다. 벨트 구동은 하나의 마찰 구동이므로 동력 전달 용량은 주로 결합 표면의 마찰 특성에 의존합니다. 하중이 마찰력을 초과할 때마다 자동으로 슬립이 발생합니다. 벨트와 풀리 사이의 마찰 계수가 높을수록 전달 용량이 높아집니다. 그러나 열 발생과 마모도 더 많이 발생합니다. 마찰계수를 직접적으로 높이는 대신 평벨트 대신 V벨트를 채용하여 간접적으로 마찰계수를 높일 수 있다. V-벨트의 유효 마찰 계수는 동일한 재질의 평벨트에 비해 2~3배(벨트의 V-각도 기준, 일반적으로 40°)가 더 높다는 것을 증명할 수 있습니다. 따라서 V-belt 구동은 미끄러짐 없이 훨씬 더 높은 동력을 전달할 수 있습니다.

샤프트 간 거리: 드라이버와 종동축 사이의 중심 거리에 따라 적절한 기계식 드라이브가 선택됩니다. 예를 들어, 기어 드라이브는 일반적으로 최대 1m의 작은 중심 거리에 적합합니다. 체인 드라이브는 일반적으로 유휴 스프로킷의 도움으로 최대 3m까지 중소 거리에 사용할 수 있습니다. 벨트 드라이브는 1m 미만에서 최대 15m까지 다양한 중심 거리에 사용할 수 있습니다. 평벨트 드라이브는 특히 장거리 동력 전달에 적합합니다. 반면 V-벨트는 짧은 거리(보통 1m 미만)에서만 선호됩니다.

속도 감소: 기계 장치는 원동기에 의해 구동됩니다. 일반적으로 원동기의 구동축은 기계의 종동축에 필요한 것보다 더 높은 속도로 회전합니다. 따라서 회전 속도의 감소가 필요하며 이는 구동기 및 종동 풀리의 직경을 변경하여 달성할 수 있습니다. 그러나 모든 기계식 드라이브는 범위 내에서 속도 비율을 변경할 수 있습니다. 평벨트 드라이브는 최대 1:4의 속도 감소를 제공할 수 있습니다. 이보다 높으면 미끄러짐이 바람직하지 않게 증가할 수 있습니다. 더 높은 유효 마찰 계수로 인해 V-벨트는 최대 1:7까지 더 높은 속도 감소를 제공합니다.

벨트 이동: 때로는 단일 기계 장치가 다양한 작동 단계에서 다양한 속도를 필요로 합니다. 또한 하나의 원동기를 사용하여 다양한 작동 속도를 요구하는 여러 기계를 구동할 수 있습니다. 이러한 시나리오에서 하나의 샤프트에 직경이 다른 여러 개의 풀리가 장착되는 계단식 풀리가 채택됩니다. 평벨트가 사용되면 벨트는 작동 상태에서 한 풀리에서 다른 풀리로 쉽게 이동할 수 있습니다. 따라서 드라이버 유닛을 멈추지 않고 종동축의 회전 속도를 변경할 수 있습니다(벨트 장력을 유지하려면 벨트 길이의 기계화 조정이 매우 필요합니다). V-belt 구동에서는 V-groove가 있는 특수 풀리가 필요하므로 이러한 변속 제공이 불가능합니다.

경제적 측면: 평벨트와 해당 풀리의 수축은 간단합니다. 플랫의 길이도 너트와 볼트로 결합되어 여러 번 조정할 수 있습니다. 수명이 길고 구조가 간편하여 이 드라이브 장치를 더 저렴하게 만들 수 있습니다. V-벨트와 해당 풀리는 더 비쌉니다. 길이 조절이 불가능하여 수명이 짧습니다.

이 기사에서는 평벨트 구동과 V-벨트 구동의 과학적 비교를 제시합니다. 저자는 또한 주제에 대한 더 나은 이해를 위해 다음 참조를 검토할 것을 제안합니다.

1. V. B. Bhandari의 기계 요소 설계(4판, McGraw Hill Education)
2. R. S. Khurmi와 J. K. Gupta의 기계 설계 교과서(S. Chand, 2014)