올바른 드라이브 시스템 선택

드라이브를 전환하거나 새로운 동력 전달 시스템을 설계할 때 유지보수 관리자와 설계 엔지니어는 롤러 체인 드라이브, V-벨트 드라이브 및 동기식 벨트 드라이브의 세 가지 광범위한 옵션을 선택할 수 있습니다.

각각의 장점과 단점이 있으며 즉시 확인되지 않을 수도 있는 비용 고려 사항이 있습니다.

롤러 체인 드라이브

체인 드라이브의 인기는 쉽게 구할 수 있는 기본 구성 요소를 활용하면서 비교적 저렴한 비용으로 작은 패키지에서 높은 토크 수준을 전달할 수 있는 능력에서 비롯됩니다. 표준 롤러 체인 드라이브의 초기 비용은 상당히 낮을 수 있지만 유지 관리 비용은 상당할 수 있습니다. 최적의 롤러 체인 구동 성능을 위해서는 적절한 유지 관리가 필수적이며 여기에는 다음과 같은 비용 요소가 포함됩니다.

• 윤활
• 정렬
• 텐션
• 드라이브 부품 교체

체인 업계 추정에 따르면 윤활 없이 작동하는 롤러 체인 드라이브는 적절하게 윤활된 동급 드라이브보다 약 300배 더 빨리 마모됩니다. 그러나 롤러 체인 제조업체는 설치된 모든 드라이브의 90~95%가 윤활유가 부적절하거나 전혀 윤활되지 않은 것으로 추정합니다. 필요한 윤활 방법의 유형을 결정하는 것은 비용 자체에 영향을 미치는 주요 설계 고려 사항입니다. 예를 들어 오일 유지 체인 하우징은 전체 체인 구동 시스템 비용의 최대 75%를 차지할 수 있습니다. 윤활 외에도 적절한 스프로킷 정렬과 체인 장력은 롤러 체인 수명을 늘리는 데 중요합니다.

비용에 영향을 미치는 또 다른 유지 관리 요소는 드라이브 구성 요소 교체입니다. 롤러 체인 드라이브의 주요 약점은 체인 마모로 인해 늘어나거나 늘어납니다. 제조업체는 약 3%의 신장이 발생할 때 롤러 체인 교체를 권장합니다. 대부분의 롤러 체인 제조업체는 금속 대 금속 접촉이 심각한 스프로킷 마모를 발생시키기 때문에 각각의 새 롤러 체인으로 스프로킷을 교체할 것을 권장합니다.

롤러 체인 업계에서 발표된 정격 전력 표는 적절한 드라이브 설계, 정렬, 윤활, 유지 관리 등을 가정할 때 15,000시간의 이론적인 설계 수명을 기반으로 합니다. 그러나 일반적인 작동 환경에서 실제 드라이브 수명은 이상에 거의 도달하지 않습니다. 가혹한 조건에서 작동하는 무급유 롤러 체인 드라이브의 수명은 100시간 정도입니다.

위에서 언급한 유지 관리 비용에 초기 비용을 더하면 표준 롤러 체인 구동 장치의 실제 비용과 비슷합니다. 그러나 윤활유 및 드라이브 부품 교체 비용 외에 드라이브를 정지해야 하는 빈번한 재장착으로 인한 인건비가 발생하여 생산 중단 시간이 발생합니다. 또한 표준 롤러 체인 드라이브는 애플리케이션에 따라 91~94% 효율로 작동하므로 에너지 비용을 고려해야 합니다.

유지보수 및 에너지 비용에도 불구하고 롤러 체인 드라이브는 설계자와 사용자에게 V-벨트 또는 동기식 벨트 드라이브 시스템에 비해 몇 가지 이점을 제공합니다.

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다용성(기능적 부착물을 추가하여 제품, 트립 스위치, 작동 레버 등을 운반할 수 있음)

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연결 링크로 임의의 길이의 체인을 생성할 수 있는 기능

체인 및 스프로킷의 다양한 선택 가능

V-벨트 드라이브

V-벨트 드라이브는 벨트와 풀리 사이의 마찰을 통해 동력을 전달합니다. 설치 시 효율성이 95~98%인 이 드라이브는 롤러 체인 드라이브보다 에너지를 더 효율적으로 사용하고 동기식 벨트 드라이브보다 효율성은 다소 떨어집니다. V-벨트 드라이브는 설치가 쉽고 조용한 작동과 함께 비교적 저렴한 비용으로 다양한 크기를 제공하는 산업 표준입니다.

V-벨트 드라이브 교체 부품은 더 적을 수 있습니다.
롤러 체인 또는 동기 구동보다 비용이 많이 듭니다.
구성 요소, 그러나 정기적인 retensioning
V-벨트는 유지 관리 비용을 추가할 수 있습니다.

V-벨트는 다양한 재료, 단면 및 보강 재료로 제조되며 종종 단독으로, 일치하는 세트 또는 결합된 구성으로 사용됩니다. 충격 하중 및 높은 시작 하중과 관련된 가혹한 작업 응용 분야에 매우 적합합니다. 표준 V-벨트 드라이브는 500RPM 이상, 최대 6:1의 속도 비율 및 영하 40~130도의 작동 온도 범위 내에서 가장 잘 작동합니다. V-벨트는 과부하 시 미끄러지기 때문에 부하 서지로부터 더 비싼 장비를 보호하는 데 도움이 됩니다. 또한 모터와 부하를 유연하게 배치할 수 있습니다.

적절한 애플리케이션에서 적절하게 설치 및 유지 관리되는 V-벨트 드라이브의 서비스 수명은 20,000~25,000시간입니다. 간단한 V-벨트 드라이브의 구성 요소는 비교적 저렴하게 구입, 설치, 교체 및 유지 관리할 수 있습니다. 적절하게 설치하고 벨트 제조업체의 권장 값으로 장력을 가한 후 이러한 드라이브는 정상적인 유지 관리 일정 중에 다시 장력을 조정하는 것을 제외하고는 서비스가 거의 필요하지 않습니다. 벨트 미끄러짐으로 인해 설치 후 효율성이 최대 5%까지 손실됩니다. V-벨트는 착용함에 따라 늘어나므로 미끄러짐이 더 심해지며 주기적으로 조정하지 않으면 효율성이 최대 10%까지 감소할 수 있습니다. 톱니형 또는 노치형 V-벨트는 표준 설계보다 효율성을 2% 높일 수 있습니다.

동기식 벨트 드라이브

동기식 벨트는 톱니 그립 원리로 작동합니다. 원형, 정사각형 또는 수정된 곡선형 벨트 톱니는 스프로킷의 홈과 맞물려 고속 및 저속의 고토크 애플리케이션에서 확실한 동력 전달을 제공합니다.

드라이브 크기가 문제인 경우 많은 동기
벨트 구동 시스템에는 이제 동등한 기능이 있습니다.
동일한 너비의 롤러 체인 드라이브에 대한 용량.

동기식 벨트 구동 시스템의 구성 요소는 일반적으로 비슷한 표준 롤러 체인 또는 V-벨트 구동의 구성 요소보다 초기 비용이 더 많이 듭니다. 대조적으로, 동기식 벨트 드라이브는 롤러 체인 드라이브와 관련된 유지보수 비용이 없습니다. 윤활 및 윤활 시스템이 필요하지 않으며 기본적인 안전 보호 장치만 필요합니다. 롤러 체인은 빈번한 재텐셔닝이 필요하고 V-벨트는 주기적 재텐션이 필요하지만 동기식 벨트는 일반적으로 벨트 수명 동안 재텐셔닝이 필요하지 않습니다.

롤러 체인에서 발생할 수 있는 신장의 양을 설명하기 위해 벨트 드라이브에 대한 권장 중심 거리 테이크업 허용치를 동일한 길이의 롤러 체인에 필요한 중심 거리 테이크업과 비교할 수 있습니다. 길이가 100인치라고 가정하면 롤러 체인, V-벨트 및 동기식 벨트는 다음과 같이 비교할 수 있습니다.

롤러 체인: 롤러 체인은 수명 동안 약 3인치(또는 3%)가 늘어나며 약 1.5인치의 중심 거리 테이크업이 필요합니다.

V-벨트: V-벨트는 단면과 벨트 제조업체에 따라 수명 동안 1.5~2.5인치의 중심 거리 테이크업이 필요합니다.

동기식 벨트: 동기식 벨트는 일반적으로 벨트 유형 및 제조업체에 따라 수명 동안 0.04인치의 중심 거리만 필요합니다.

체인 및 스프로킷 마모는 롤러 체인 구동에서 중요한 비용 요소입니다. 동기식 벨트와 스프로킷은 마모가 현저히 적습니다. 예를 들어, 동기식 구동 시스템에서 벨트는 3:1 정도의 비교 가능한 롤러 체인보다 오래가고 스프로킷은 10:1의 롤러 체인 스프로킷보다 오래갑니다.

그림 1. 수명 연장으로 인한 필요한 중심 거리(인치 단위)

롤러 체인 드라이브와 마찬가지로 동기식 벨트 드라이브는 정렬 불량에 민감하므로 드라이브 작동에 고유한 시스템에서는 사용해서는 안 됩니다. 정렬 불량은 균일하지 않은 인장 부재 하중으로 인해 일관되지 않은 벨트 마모 및 조기 인장 파손으로 이어집니다. 그리고 동기식 벨트는 식품 취급/가공 산업에서 사용되는 마모, 부식 및 부식성 세척 용액에 내성이 있지만 내식성 체인이 더 나은 선택이 될 수 있는 특정 부식성 환경에는 적합하지 않을 수 있습니다.

동기식 벨트에 대한 한 가지 오해는 구불구불한 드라이브에 적합하지 않다는 것입니다. 설계 엔지니어는 하중을 양쪽에서 제거해야 하는 경우 롤러 체인이 유일한 옵션이라고 생각할 수 있습니다. 그러나 양면 동기식 고무 벨트는 롤러 체인에 비해 단면 사촌과 동일한 많은 비용 절감 이점을 제공합니다.

높은 효율 등급(일부 드라이브 시스템의 경우 연속적으로 99%까지 높음)으로 인해 동기식 벨트 드라이브는 롤러 체인 또는 V-벨트 드라이브에 비해 에너지 비용도 낮출 수 있습니다.

결론

소유 비용을 기준으로 고려할 때 동기식 벨트 구동 시스템은 유사한 롤러 체인 구동 또는 V-벨트 구동 시스템보다 비용 효율적일 수 있습니다. 동기 구동 시스템은 초기에 비교 가능한 표준 롤러 체인 구동보다 평균 30% 더 비싸지만 유지 관리 관리자와 설계 엔지니어에게는 많은 비용 절감 이점이 있습니다.

MRO 시장에서 동기식 드라이브는 일상적인 운영 비용을 크게 줄이고 롤러 체인 및 V-벨트 드라이브의 빈번한 유지 보수 및 교체로 인한 가동 중지 및 생산성 손실에 비해 생산 출력을 높일 수 있습니다. 동기식 드라이브를 선택하는 드라이브 시스템 설계 엔지니어는 더 낮은 전체 비용으로 작동하는 더 나은 성능, 더 오래 지속되는, 더 깨끗하고, 더 조용하고, 유지 보수가 필요 없는 제품을 제공함으로써 제품에 경쟁 우위를 제공할 수 있습니다.

이 글은 (주)게이츠 송전제품 응용부서에서 작성하였습니다. 이 주제에 대해 자세히 알아보려면 www.gates.com을 방문하십시오.