체인 드라이브와 기어 드라이브의 차이점 - 2020 - 다른 사람

기계는 에너지를 소비하여 미리 정의된 방식으로 특정 작업을 수행할 수 있는 메커니즘의 클러스터로 정의할 수 있습니다. 기계의 대부분의 기능은 원동기에 의해 공급되는 기계적 동력을 사용하여 수행됩니다. 원동기는 한 형태의 에너지를 기계적 에너지(회전 토크의 형태로)로 변환할 수 있습니다. 가장 먼저 가장 중요한 예는 전기 에너지가 기계적 에너지로 변환되는 전기 모터일 수 있습니다. 유사하게, 증기 터빈, 수력 터빈, 풍차 등도 특정 경우 특히 중부하 작업의 경우 원동기 역할을 합니다. 이러한 원동기는 일반적으로 기계 장치에서 멀리 떨어져 있으므로 기계에 동력을 전달하기 위한 다른 수단이 필요합니다.

기계적 동력 전달 시스템이 이러한 목적을 수행합니다. 이는 원동기에서 모션, 토크 및 동력을 검색한 후 기계 장치의 의도된 위치로 전달합니다. 전송 외에도 회전 방향을 변경하고 기계의 정확한 요구 사항을 충족하기 위해 속도를 변경할 수도 있습니다. 기계적 동력 전달 시스템은 기어 구동, 체인 구동, 벨트 구동 및 로프 구동의 4가지 기본 구동으로 구성됩니다. 쉽고 중단 없는 동력 전달을 위해 브레이크, 클러치, 샤프트, 스플라인, 키, 커플링 등과 같은 다른 기계적 요소도 필요합니다. 4개의 기계식 드라이브는 각각 다른 것보다 특정 이점을 제공하므로 특정 애플리케이션에 적합합니다.

마찰 구동(벨트 구동 및 로프 구동)과 달리 체인 구동과 기어 구동은 모두 연속적인 결합 및 분리를 통해 동력이 전달되기 때문에 결합형 기계식 구동입니다. 체인 드라이브에서 , 무한 체인은 드라이버 및 종동 샤프트의 스프로킷을 통과하여 시스템에 유연성을 제공합니다. 단거리에서 중거리 전력 전송에 사용할 수 있습니다. 슬립이 없지만 다각형 효과는 이 드라이브가 일정한 속도 비율을 제공하는 것을 제한합니다. 기어 드라이브 , 반면에 유연한 중간 요소가 없기 때문에 하나의 단단한 드라이브입니다. 근거리 동력 전달에 적합하며 포지티브 드라이브 역할을 합니다. 체인 드라이브와 기어 드라이브의 다양한 차이점이 아래 표 형식으로 나와 있습니다.

표:체인 드라이브와 기어 드라이브의 차이점

중간 요소의 존재 및 유연성: 기계식 드라이브는 중간 연결의 유무에 따라 분류할 수 있습니다. 유연한 드라이브는 드라이버와 종동 샤프트 사이에 유연한 중간 연결이 존재하는 드라이브입니다. 벨트 구동, 체인 구동 및 로프 구동은 두 샤프트 사이의 중간 연결로서 각각 벨트, 체인 및 로프의 존재로 인한 유연한 구동의 예입니다. 이러한 연결은 구동 장치에 유연성을 제공하므로 장거리 전력 전송에 활용할 수 있습니다. 반면에 그러한 중간 연결이 존재하지 않는 경우 그 기계적 구동을 강성 구동이라고 합니다. 기어 구동은 두 개의 고정 기어가 톱니를 통해 직접 접촉하기 때문에 고정 구동의 한 예입니다. 두 기어가 직접 결합하므로 중간 요소가 필요하지 않습니다.

진동 감쇠: 모든 플렉서블 드라이브의 장점 중 하나는 진동을 감쇠할 수 있다는 것입니다. 일반적으로 원동기와 같은 드라이버 장치는 제한적이고 견딜 수 있는 진동을 생성합니다. 그러나 기계 장치에서 바람직하지 않은 과도한 진동이 발생할 수 있습니다. 충격 또는 충격 하중, 불균형한 힘, 느슨한 조인트, 동적 부품 및 파손되거나 손상된 구성요소는 기계 장치의 주요 진동 소스입니다. 이러한 높은 진폭의 진동은 원동기에 전달되면 심각한 손상을 일으킬 수 있습니다. 모든 플렉서블 드라이브에서 중간 플렉서블 요소는 본질적으로 진동을 감쇠할 수 있습니다. 리지드 드라이브에는 중간 연결이 없기 때문에 기계 장치의 진동이 원동기로 전달됩니다. 따라서 체인 드라이브는 드라이버 유닛을 분리할 수 있지만 기어 드라이브는 바람직하지 않은 과도한 진동으로부터 드라이버 유닛을 보호할 수 없습니다.

바람직한 전송 거리: 모든 기계식 구동의 기본 목적은 구동축에서 종동축으로 운동과 동력을 전달하는 것입니다. 드라이버와 종동 샤프트 사이의 거리는 작업 현장 배치, 공간 가용성, 안전 문제 등과 같은 여러 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 각 기계식 드라이브는 다양한 샤프트 거리에 적합합니다. 체인 드라이브는 단일 스테이지에서 일반적으로 1~5m 사이의 중소 중심 거리에 사용할 수 있습니다. 추가 아이들 지지대를 사용하여 더 높은 샤프트 거리에도 사용할 수 있습니다. 반면에 기어 구동은 일반적으로 1m 미만의 작은 중심 거리에 적합합니다. 그렇지 않으면 벌크 크기의 기어를 사용해야 하므로 공간을 소비하고 시스템 무게가 증가합니다. 유휴 중간 기어를 사용하여 더 먼 거리에서도 동력을 전달할 수 있습니다. 그러나 시스템 무게와 전력 손실이 증가하여 효율성이 감소합니다.

비평행 샤프트 간의 동력 전달: 드라이버 및 피동 샤프트는 다양한 방향을 가질 수 있습니다. 그것들은 (i) 평행, (ii) 교차 또는 (iii) 평행하지 않지만 교차하지 않을 수 있습니다. 이 상대적인 방향에 따라 적절한 기계식 드라이브가 선택됩니다. 세 가지 유연한 드라이브(벨트, 체인 및 로프)는 모두 평행 샤프트에만 적합합니다. 1/4 회전 벨트는 수직 샤프트에 사용할 수 있지만 많은 제한 사항으로 인해 실제로는 거의 사용되지 않습니다. 체인 드라이브는 평행한 샤프트 사이에서만 동력을 전달할 수 있습니다. 반면에, 기어 구동은 드라이버 및 종동축의 모든 방향에 대해 사용될 수 있습니다. 다양한 유형의 기어가 있으며 각각은 특정 방향에 적합합니다. 예를 들어, 평 기어와 헬리컬 기어는 평행 샤프트에 선호되고 베벨 기어는 교차 샤프트에 선호되며 웜 기어는 수직이지만 교차하지 않는 샤프트에 적합합니다.

회전 방향: 기계적 구동의 또 다른 요구 사항은 요구 사항에 따라 회전 방향을 변경하는 것입니다. 기계에서 요구되는 회전 방향은 원동기와 같거나 반대일 수 있습니다. 1단 체인 드라이브는 구동축과 같은 방향으로 종동축을 회전시킬 수 있습니다. 회전하는 데 여러 개의 샤프트가 필요한 경우 체인 드라이브는 양방향 회전을 제공할 수 있습니다. 반면에 1단 기어는 구동축과 반대 방향으로만 종동축을 회전시킬 수 있습니다. 같은 방향으로 회전하려면 중간 기어를 사용해야 합니다.

긍정적인 추진력: 작동 중에 일정한 속도비를 제공할 수 있는 기계식 드라이브를 포지티브 드라이브라고 합니다. 이러한 일정한 속도는 많은 애플리케이션에서 유지하기 위해 필요합니다. 예를 들어 선반의 나사 절삭, 자동 나사 고정 등. 마찰 드라이브는 고유한 슬립으로 인해 일정한 속도 비율을 제공할 수 없습니다. 체인 드라이브는 슬립이 없지만 다각형 효과는 속도 비율을 약간 변경할 수 있습니다. 따라서 긍정적인 드라이브로 간주되지 않습니다. 기어 드라이브는 긍정적인 드라이브의 유일한 예입니다.

달성 가능한 속도 감소: 일반적으로 원동기는 기계 장치에서 의도한 것보다 훨씬 빠른 속도로 회전합니다. 이를 위해서는 모든 기계식 드라이브에서 수행할 수 있는 회전 속도를 낮추어야 합니다. 그러나 각 드라이브는 감소 용량에 한계가 있습니다. 체인 드라이브는 단일 단계에서 1:1에서 1:5 사이의 속도 감소를 제공할 수 있습니다. 반면에 기어 드라이브는 일반적으로 1:1에서 1:100 사이의 광범위한 속도 감소를 제공할 수 있습니다. 스퍼 기어와 베벨 기어는 작은 감속을 제공하고 헬리컬 기어는 중간 감속을 제공하고 웜 기어는 급격한 감속을 제공할 수 있습니다.

윤활: 인게이지먼트 드라이브이기 때문에 두 개의 솔리드 바디가 직접 접촉하므로 체인 및 기어 드라이브 모두에서 발열과 마모가 일반적인 문제입니다. 적절한 윤활유를 사용하면 이러한 바람직하지 않은 영향을 완화할 수 있습니다. 체인 구동에는 빈번한 윤활이 필요합니다. 반면, 대부분의 기어 드라이브는 기어 유닛이 윤활유에 부분적으로 또는 완전히 잠겨 있는 경우 전체 윤활이 필요합니다.

이 기사에서는 체인 드라이브와 기어 드라이브를 과학적으로 비교합니다. 저자는 또한 주제에 대한 더 나은 이해를 위해 다음 참조를 검토할 것을 제안합니다.

1. V. B. Bhandari의 기계 요소 설계(제4판, 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)