Crowning:소음 감소 및 기어 오정렬 수정

시끄러운 기어 트레인은 오랫동안 기어 설계자들에게 공통적인 문제였습니다. 더 높은 rpm에서 더 많은 출력을 전달하는 더 작은 기어박스에 대한 요구와 더 높은 효율성에 대한 현재의 요구로 인해 기어 엔지니어는 항상 비용 증가 없이 진동을 줄이고 소음을 제한할 수 있는 새로운 방법을 찾고 있습니다.

소음이 있는 기어 문제에 대한 일부 인기 있는 솔루션에는 언더컷을 줄이기 위해 피니언을 확대하는 것이 포함됩니다. 가능한 경우 페놀, 델린 또는 기타 소음 흡수 제품을 사용합니다. 또는 헬리컬 기어 트레인으로 변경. 다른 방법으로는 더 나은 기어 품질을 보장하기 위해 사양을 강화하거나 기어박스의 흡음 특성을 재설계하는 방법이 있습니다. 때때로 기어비에 대한 실험은 고조파 주파수 증폭을 제한할 수 있으며, 그렇지 않으면 기어박스가 미세 조정된 스테레오 시스템처럼 소음을 증폭시킬 수 있습니다. 엔지니어는 또한 재료 및 경도 요구 사항을 연구하여 열처리 변형을 최소화하거나 열처리의 필요성을 완전히 제거하도록 수정할 수 있습니다. 최대 접촉을 보장하기 위해 기어 형상에도 특별한 주의를 기울여야 합니다.

그림 1.

좋은 결과를 가져오는 기어 소음 문제에 대한 또 다른 접근 방식은 치아의 크라우닝 또는 배럴링입니다. 이 기술은 축을 따라 치아의 현 두께를 변경하는 것을 포함합니다. 이 수정은 기어 중앙에 접촉 베어링을 제공하여 엔드 베어링을 제거합니다.

기어 절단에 대한 크라우닝 접근 방식의 두 번째 이점은 주물, 하우징, 샤프트, 기어박스 또는 베어링 저널의 부정확한 가공으로 인해 발생하는 정렬 불량 문제를 최소화하는 것입니다. 크라우닝은 또한 기어 자체의 납 문제를 줄일 수 있으며, 이는 편심 및 위치 오류로 인해 기어가 고르지 않게 마모되고 바인딩됩니다. 분명히 중앙 접점이 있는 기어는 불일치 제조 또는 디자인의 영향을 덜 받습니다. 또한 백래시 요구 사항을 줄이고 기어가 마모되지 않고 마모되도록 할 수 있습니다.

그림 2.

면도는 거친 호빙 또는 원하는 크라운을 만들기 위해 성형 후에 수행되는 2차 기어 마무리 작업입니다. 크라운 셰이빙은 특히 거친 피치 기어를 제조할 때 오랫동안 인기 있는 방법이었습니다. 절단하는 동안 크라운을 씌울 수 있는 기어 장비가 최근 진화하면서 크라운을 얻기 위해 면도할 필요가 없어졌습니다.

크라운 면도 방법의 두 가지 변형은 리드 이탈 또는 정렬 불량 조건을 보상하는 기어를 생성합니다.

하나의 접근 방식은 작업과 커터의 왕복 중에 테이블을 흔들어 크라운을 생성합니다. 크라운의 정도는 이 방법으로 쉽게 변경됩니다. 다른 접근 방식은 원하는 크라운에 면도 커터를 드레싱해야 하는 플런지 공급입니다. 일반적으로 플런지 피드가 더 빠르지만 이 기술을 사용하면 커터가 더 많이 마모될 수 있습니다. 물론 좋은 품질의 기어로 시작한다면 크라운을 교체하는 것이 더 어렵습니다. 쉐이빙은 커터의 절단 및 버니싱 작용을 통해 프로파일의 품질을 향상시키고 기어 톱니의 오차를 줄입니다.

그림 3.

크라운 형태는 여러 다른 방법으로 기어 톱니에 생성될 수 있습니다. 한 가지 방법은 셰이퍼 백오프 메커니즘에서 크라운 캠을 사용하여 기어를 성형하는 것입니다. 기어의 적절한 반경은 측면의 크라운 양과 기어의 압력 각도를 사용하여 계산됩니다. 불행히도 블록은 복잡하지는 않지만 비용이 많이 드는 경향이 있습니다.

최신 세대의 기어 장비의 등장으로 호빙하면서 크라우닝하는 두 가지 방법이 대중화되었습니다. 두 방법 모두 커터와 공작물 사이의 중심 거리를 늘리거나 줄여 크라운을 생성합니다. 첫 번째 방법은 하이드로카피 또는 기계적 후속 장치에 의한 템플릿의 물리적 복사를 활용합니다. 이것은 원할 경우 테이퍼 호빙 또는 사인파 형태의 생성을 허용합니다. 최근에는 두 번째 방법인 CNC 호빙이 보편화되었습니다.

소프트웨어 제한 사항에 따라 CNC는 거의 모든 원하는 형태로 기어를 절단할 수 있습니다. 이 접근 방식의 단점은 장비의 높은 비용이지만 최근 몇 년 동안 투자 회수가 상당히 감소했습니다.

새로운 CNC 셰이퍼는 특별한 크라우닝 캠을 구입할 필요 없이 크라운 기어 또는 스플라인을 절단할 수 있습니다. 예를 들어 우리 회사의 Gleason Pfauter P 300 ES에서 부품의 면 너비를 따라 약간의 오른쪽 및 왼쪽 나선 각도를 절단하여 크라운을 할 수 있습니다. 이것은 루트 직경을 직선으로 남깁니다. 또한 백오프를 제어하기 위한 U축이 있는 Bourn &Koch Fellows MS 450도 있습니다. 페이스 폭의 끝 부분에서 더 깊게 절단하고 크라운의 높은 지점에서 더 얕게 절단하여 치아에 크라운을 씌우기 위해 스트로크 주기 동안 커터 스핀들을 안팎으로 움직이도록 프로그래밍할 수 있습니다.

그림 4.

오늘날 누가 이 기어 절단 기술을 사용하고 있습니까?

고하중 기어의 사용자는 꽤 오랫동안 크라우닝을 사용해 왔습니다. 크라우닝을 사용할 수 있는 또 다른 분야는 유압식 워블 모터 제조입니다. 여기에서 애플리케이션은 노이즈 감소보다는 오정렬 문제에 대해 엄격하게 적용됩니다. 동맹 지역에는 항공기 조종면용 액추에이터에 사용되는 고하중 피니언이 포함됩니다. 일반적으로 피니언을 크라운하는 것이 분당 더 많은 회전을 만들고 더 많은 소음을 발생시킬 수 있기 때문에 더 유리합니다. 이 경우 하중 처짐을 보상하는 것이 가장 중요합니다.

불행히도 미국에서는 이 기술을 상용 미세 피치 기어링에 적용하는 회사가 거의 없습니다. 그러나 그것을 시도한 소수의 제조업체는 결과에 가장 만족합니다. 일부 사용자는 진동, 마모 및 전력 소모가 적으면서 소음이 5~10배 감소했다고 보고했습니다.

크라우닝 기술을 사용할 수 있는 주요 후보는 작은 분수 마력 모터 제조업체 또는 소음이나 오정렬에 민감한 박차 또는 나선형 피니언을 다루는 모든 사람입니다. 외국 기어 호빙 장비에 대한 크라우닝은 더 오랜 기간 동안 사용할 수 있었기 때문에 이 방법은 유럽에서 더 많이 개발되었습니다.

미국 제조업체는 이러한 종류의 기술을 이용하는 것이 현명할 것입니다. 소음 및 정렬 불량 문제에 대한 솔루션으로 크라우닝을 탐색하면 기어 제조업체와 사용자 모두에게 실질적인 경쟁 우위를 제공할 수 있습니다.