마찰 구동과 참여 구동의 차이점 - 2020 - 다른 사람

기계는 미리 정의된 방식으로 특정 작업을 수행하기 위해 에너지원이 필요한 메커니즘의 클러스터입니다. 가정용 또는 산업용 기계는 대부분 원동기(예:전기 모터, 풍차, 유압 또는 증기 터빈, 내연 기관 등)의 도움으로 구동됩니다. 일반적으로 이 원동기는 기계 장치에서 멀리 떨어져 있으며 기계에 필요한 것보다 더 빠른 속도로 회전합니다. 기계식 동력 전달 시스템은 이 원동기에서 기계 장치로 동력을 전달하는 데 사용됩니다. 이러한 전송 시스템은 (i) 구동축에서 종동축으로 모션, 토크 및 동력 전달, (ii) 시계 방향에서 반시계 방향 또는 그 반대로 회전 방향 반전, (iii) 스테핑과 같은 몇 가지 기본 목적을 제공합니다. 회전 속도를 높이거나 낮춥니다.

기계식 동력 전달 시스템은 4개의 드라이브와 몇 개의 요소로 구성됩니다. 네 가지 드라이브는 기어 드라이브, 벨트 드라이브, 체인 드라이브 및 로프 드라이브입니다. 그들 각각은 다른 사람들보다 특정 이점이 있습니다. 그들은 정확한 요구 사항을 충족시키기 위해 모션 및 동력 전달 및 조작에 직접 참여합니다. 기본적으로 드라이버 샤프트에서 동력을 회수하여 종동 샤프트로 전달합니다. 이러한 드라이브는 저속 및 저전력 애플리케이션(예:기계식 시계, 장난감 등)에서 고속 및 고하중 애플리케이션(예:해양 드라이브, 발전소, 차량 차동 장치 등)에 사용할 수 있습니다. 한편 동력전달 요소로는 샤프트, 키, 커플링, 브레이크, 클러치, 스프로킷, 풀리 등이 있으며, 이러한 요소들을 구동과 함께 활용하여 쉽고 효율적인 동력전달을 가능하게 합니다.

기계적 동력 전달 시스템의 네 가지 드라이브는 다양한 방식으로 분류할 수 있습니다. 이러한 분류 기준 중 하나는 동력 전달 수단입니다. 이를 기반으로 4개의 드라이브는 마찰 드라이브와 참여 드라이브의 두 그룹으로 분류할 수 있습니다. 마찰을 통해 동력이 전달되는 이러한 모든 드라이브를 마찰 드라이브라고 합니다. . 벨트 구동 및 로프 구동이 이 범주에 속합니다. 그들의 동력 전달 능력은 접촉하는 두 표면의 마찰 특성으로 제한됩니다. 마찰로 인해 전력 손실도 더 큽니다. 그러나 과부하로부터 시스템을 보호하는 고유한 기능이 있습니다. 반면에 참여 유도에서는 , 동력 전달은 두 개의 견고한 부품의 연속적인 결합 및 분리를 통해 발생합니다. 마찰력은 그러한 구동에서 아무런 역할도 하지 않습니다. 기어 드라이브와 체인 드라이브가 이 범주에 속합니다. 마찰 드라이브와 참여 드라이브의 다양한 차이점이 아래 표 형식으로 나와 있습니다.

표:마찰 유도와 참여 유도의 차이점

동력 전달 수단: 기계적 구동의 기본 목적은 구동축에서 종동축으로 운동과 동력을 전달하는 것입니다. 이 동력 전달은 마찰이나 결합을 통해 실현될 수 있습니다. 마찰에 의해 운동 및 동력 전달이 발생하는 이러한 기계적 구동을 마찰 구동이라고 합니다. 예를 들어, 풀리와 벨트 사이의 마찰력은 다른 샤프트에서 동력을 회수하여 한 샤프트를 구동하는 데 도움이 됩니다. 벨트 구동 외에도 로프 구동도 이 범주에 속합니다. 반면에 톱니바퀴의 연속적인 맞물림과 풀림에 의해 동력 전달이 발생하면 그 기계적 구동은 맞물림 드라이브로 분류됩니다. 여기서 마찰력은 동력 전달에 아무런 역할을 하지 않습니다. 예를 들어, 체인 구동에서 스프로킷의 톱니와 체인의 해당 슬롯을 결합하면 동력 전달에 도움이 됩니다. 마찬가지로 기어 드라이브는 참여 드라이브의 또 다른 예입니다.

미끄러짐과 속도 비율: 종동축 속도에 대한 구동축 속도의 비율을 속도비라고 합니다. 슬립, 크리프, 다각형 효과와 같은 다양한 현상은 속도비를 변경할 수 있습니다. 일정한 속도비를 제공하는 기계적 구동을 포지티브 구동이라고 합니다. 벨트 드라이브는 마찰 드라이브이므로 미끄러지기 쉽습니다. 이 문맥에서 슬립은 (i) 구동축은 회전하지만 벨트는 회전하지 않는 경우, (ii) 벨트는 회전하지만 종동축은 회전하지 않는 두 가지 경우 중 하나 또는 둘 다를 나타냅니다. 모든 마찰 구동은 미끄러지기 쉬우므로 일정한 속도비를 제공할 수 없습니다(비양성 구동). 약혼 드라이브는 무료입니다. 그러나 반드시 일정한 속도 비율을 제공하지 않을 수도 있습니다. 체인 구동은 슬립의 영향을 받지 않지만 체인의 다각형 효과는 속도비를 약간 방해할 수 있습니다. 기어 드라이브는 유일한 긍정적인 드라이브로 간주할 수 있습니다.

과부하 방지: 때때로 드라이버 샤프트의 하중이 허용 한계를 초과하여 갑자기 증가합니다. 이는 커터 파손, 계산 오류, 기계 한 부분의 갑작스런 걸림 등과 같은 다양한 원인으로 인해 발생할 수 있습니다. 마찰 드라이브의 고유한 슬립은 구동축의 과부하로부터 드라이버 요소(전기 모터)를 보호할 수 있습니다. 하중이 최대 허용 한계를 넘어 증가할 때마다 자동으로 슬립이 발생합니다. 이러한 격리 시설은 교전 드라이브에서 사용할 수 없습니다. 따라서 어떤 요소라도 영구적으로 손상될 가능성이 높습니다. 예를 들어, 체인이 부러지거나 기어 톱니가 치명적으로 제동될 수 있습니다. 극단적인 경우 원동기도 손상될 수 있습니다.

전력 전송 용량: 모든 마찰 구동 장치의 기능은 두 접촉면 사이에 작용하는 마찰력에 의해 제한됩니다. 따라서 접촉면의 마찰 특성, 초기 장력 및 랩 각도는 동력 전달 한계를 정의하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 한계를 초과할 때마다 본질적으로 슬립이 발생합니다. 따라서 마찰 드라이브는 무거운 동력 전달에 적합하지 않습니다. 반면에 관련 요소(기어 톱니 또는 스프로킷 톱니 등)의 강도는 주로 맞물림 드라이브의 동력 전달 한계를 정의합니다. 여기서 마찰력은 아무런 역할도 하지 않습니다. 이러한 드라이브는 높은 동력 전달에 유리하게 활용될 수 있습니다.

윤활: 마찰 드라이브는 가끔 윤활만 필요합니다. 사실, 원하는 것 이상의 윤활은 슬립을 증가시켜 베어링에 대한 속도비와 힘의 불필요하게 변동을 초래하므로 권장되지 않습니다. 열 발생 및 마모는 이러한 드라이브에서 중요한 요소가 아닙니다. 반대로 결합 드라이브는 충분한 열을 발생시키고 점진적으로 마모됩니다. 따라서 여기서 윤활이 매우 필요합니다. 체인 구동에는 빈번한 윤활이 필요합니다. 반면 기어 드라이브는 대부분 전체 윤활이 필요합니다. 따라서 유지 관리 비용은 참여 유도에서 더 높습니다.

전력 손실 및 효율성: 마찰과 슬립으로 인한 동력 손실은 마찰 드라이브의 효율성을 떨어뜨립니다. 일반적으로 벨트 또는 로프 구동은 단일 단계에 대해 92~96%의 효율성을 제공할 수 있습니다. 인게이지먼트 드라이브는 적절한 윤활(마찰 감소)과 전력 손실 감소로 인해 더 높은 효율성을 제공할 수 있습니다. 체인 드라이브는 95 – 97%의 효율성을 제공할 수 있습니다. 반면 기어 드라이브는 단일 단계에서 최대 99%의 효율성을 제공할 수 있습니다.

마찰 구동과 약혼 구동 사이의 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(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)