직선 베벨 기어와 나선형 베벨 기어의 차이점 - 2020 - 다른 사람

기계는 에너지를 확장하여 특정 작업을 수행할 수 있는 메커니즘의 클러스터로 정의할 수 있습니다. 이러한 메커니즘은 회전 토크에서 오는 기계적 동력에 의해 구동됩니다. 원동기(예:전기 모터, 터빈 등)는 일반적으로 기계적 동력을 공급한 다음 기계적 구동 장치의 도움으로 기계 장치에 전달됩니다. 네 가지 기계식 드라이브, 즉 기어 드라이브, 벨트 드라이브, 체인 드라이브 및 로프 드라이브가 있습니다. 기어 구동은 톱니의 맞물림을 통해 구동축에서 종동축으로 운동과 동력을 전달합니다. 중간 유연성 요소가 없기 때문에 하나의 강성 드라이브입니다. 미끄럽지 않고 무거운 힘으로 가벼운 힘을 전달할 수 있다(포지티브 드라이브). 근거리 동력 전달은 기본적으로 선호된다.

평 기어, 헬리컬 기어, 베벨 기어 및 웜 기어의 네 가지 기본 유형의 기어가 있습니다. 평 기어와 헬리컬 기어는 평행 샤프트에 사용됩니다. 그러나 평기어는 기어 축에 평행한 직선 톱니를 가지고 있습니다. 반면, 헬리컬 기어에는 피치 실린더에서 절단된 헬리컬 형태의 톱니가 있습니다. 이 나선형 형태의 톱니는 톱니에 가해지는 하중의 점진적인 선택, 진동 감소, 소음 감소, 마모 감소 등과 같은 특정 이점을 제공합니다. 한 쌍의 베벨 기어는 교차하는 샤프트(보통 수직) 사이에서 운동과 동력을 전달하기 위해 적용될 수 있습니다.; 반면 웜 기어 배열은 평행하지 않은 샤프트와 교차하지 않는 샤프트에 적용할 수 있습니다. 스트레이트 베벨 기어, 스큐 베벨 기어, 페이스 기어, 스파이럴 기어, 하이포이드 기어, 크라운 기어, 제로 기어 등과 같은 다양한 유형의 베벨 기어가 있습니다. 각각은 기능이 다르며 특정 유형의 응용 분야에 적합합니다.

베벨 기어의 톱니는 직선 또는 나선형 프로파일을 가질 수 있습니다. 그러나 둘 다 교차하는 샤프트에만 적용됩니다. 이름에서 알 수 있듯이 직선 톱니 베벨 기어에서 , 톱니는 평기어처럼 직선이지만 경사를 유지하면서 기어 축을 따라 절단됩니다. 맞물리는 두 기어의 톱니 사이의 갑작스러운 접촉으로 인해 톱니에 충격 하중이 가해집니다. 그 결과 진동과 소음이 발생합니다. 페이스 베벨 기어와 스큐 베벨 기어에도 톱니가 있습니다. 나선 톱니 나선형 기어 헬리컬 기어가 평 기어에 제공되는 것과 같이 직선 톱니 베벨 기어에 비해 유사한 이점을 제공합니다. 여기서 치아는 나선형 프로파일을 가지므로 짝짓기하는 동안 점차적으로 접촉합니다. 따라서 부드럽고 진동이 없으며 조용한 작동을 제공합니다. 그러나 베어링에 높은 스러스트 하중을 가합니다. 하이포이드 기어에도 나선형 톱니가 있습니다. 스트레이트 베벨 기어와 스파이럴 베벨 기어의 다양한 차이점이 아래 표 형식으로 나와 있습니다.

표:직선 베벨 기어와 나선형 베벨 기어의 차이점

치아 방향: 베벨 기어에는 직선 또는 나선형 톱니가 있을 수 있습니다. 베벨 기어의 톱니가 직선이지만 공통 정점으로 수렴하는 방식으로 기울어지면 해당 기어를 직선 베벨 기어라고 합니다. 이러한 두 개의 기어는 교차하는 샤프트에만 장착해야 합니다. 스큐 베벨 기어라고 하는 직선 베벨 기어의 변형은 평행하지 않거나 교차하지 않는 샤프트에 사용할 수 있습니다. 한편, 원추형 기어 블랭크에 나선형 곡선이 하나의 정점으로 수렴되는 방식으로 톱니가 나선형으로 절단되는 경우를 나선형 베벨 기어라고 합니다. 한 쌍의 짝을 이루는 나선형 베벨 기어는 교차하는 샤프트에 장착되어야 합니다. 또는 평행하지 않거나 교차하지 않는 샤프트에 하이포이드 기어(나선형 톱니도 있음)를 사용할 수 있습니다.

문의 시나리오: 기어 드라이브는 하나의 샤프트에서 다른 샤프트로 운동과 동력을 전달하기 위해 두 개의 짝을 이루는 기어의 톱니가 직접 접촉함을 나타내는 견고한 결합 드라이브의 한 유형입니다. 기어의 종류에 관계없이 기어 축과 평행한 톱니가 갑자기 닿습니다. 이것은 평 기어와 직선 베벨 기어의 경우에 발생합니다. 여기서 접촉은 항상 치아의 면 너비와 동일한 길이의 선입니다. 한편, 나선형 베벨기어 2개의 맞물림은 헬리컬기어에서와 같이 서서히 맞물립니다. 여기서 교전은 한 점에서 시작하여 점차 선이 되고 마침내 점으로 해제됩니다.

충격 부하 및 그 결과: 갑작스런 접촉으로 인해 직선 베벨 기어의 톱니가 충격 또는 충격 하중을 받습니다. 또한 상당한 소음과 진동이 발생합니다. 이 진동은 때때로 최대 작동 속도와 전력 전송 용량에 제한을 가합니다. 반면, 나선형 베벨 기어의 톱니는 점진적인 하중을 받으므로 훨씬 덜 해롭습니다. 따라서 고속에서도 작동이 부드럽고 조용합니다.

비용 비교: 복잡한 제조는 나선형 베벨 기어의 높은 가격으로 이어집니다. 동일한 재료, 크기 및 허용오차에 대해 나선형 기어는 직선형 베벨 기어보다 1.2~1.5배 비쌉니다. 제작의 어려움으로 기어 크기가 작을수록 비용 차이가 커집니다. 높은 마감 요구 사항은 또한 더 넓은 가격 차이로 이어질 수 있습니다.

추력: 두 개의 결합 기어는 항상 샤프트를 장착하는 베어링에 힘을 가합니다. 톱니 방향에 따라 이 힘은 반경 방향 또는 축 방향 또는 둘 다일 수 있습니다. 예를 들어, 기어 축에 평행한 직선 톱니(평 기어에서와 같이)는 레이디얼 하중만 생성합니다. 반면에 나선형 톱니(헬리컬 기어에서와 같이)는 두 가지 유형의 힘을 모두 생성합니다. 직선형 베벨 기어와 나선형 베벨 기어는 레이디얼 및 스러스트 하중을 모두 생성합니다. 그러나 나선형 베벨 기어의 스러스트 하중(축)은 두 가지 소스에서 유도되기 때문에 비교적 높습니다.

평행 헬리컬 기어와 교차 헬리컬 기어 간의 과학적 비교가 이 기사에서 제시됩니다. 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. L. Norton의 기계 설계(5판, Pearson Education).
3. R. S. Khurmi와 J. K. Gupta의 기계 설계 교과서(S. Chand, 2014)