벨트와 마찬가지로 체인 드라이브도 기계적 동력을 한 지점에서 다른 지점으로 전달하는 방식입니다. 주로 차량 바퀴에 동력을 전달하는 데 쓰입니다. 체인 드라이브는 드라이브 체인 또는 트랜스미션 체인이라고도 하며, 롤러 체인이 스프로킷 기어의 톱니 사이를 지나며 동력을 전달합니다. 이 톱니가 체인 링크의 구멍과 맞물립니다.
이 글에서는 체인 드라이브의 정의, 응용, 구성 요소, 종류, 작동 원리, 장단점을 다루겠습니다.
체인 드라이브는 기계적 동력(회전 운동)을 한 곳에서 다른 곳으로 전달하는 방식입니다. 동력 전달뿐 아니라 물품 이송, 인양, 견인에도 쓰입니다. 다만 체인이 회전할 때 동력이 출력된다고 봅니다.
체인 드라이브는 핀 조인트로 연결된 링크들의 연속으로 볼 수 있으며, 두 개 이상의 스프로킷에 무한 궤도처럼 체인이 감겨 있습니다.
일반적으로 동력 발생 지점과 전달 지점 거리가 가까울 때 쓰지만, 일부 설계와 체인 드라이브 종류는 장거리 동력 전달에도 사용됩니다.
체인 드라이브의 동력 전달 효율은 매우 높습니다. 벨트나 로프 드라이브처럼 미끄러짐으로 인한 동력 손실이 없습니다. 또한 체인 드라이브는 속도비가 일정해 벨트 드라이브보다 우수한 선택입니다.
체인 드라이브는 톱니가 둘레에 있는 스프로킷이라는 바퀴 위를 달립니다. 다만 모든 체인이 스프로킷을 필요로 하지는 않습니다.
체인 드라이브의 주요 응용은 다음과 같습니다:
아래 이미지에 기본 체인 드라이브의 다이어그램과 구성 요소가 나와 있습니다.
체인 드라이브는 용도에 따라 세 가지로 분류됩니다:
자재 취급 작업에서 하중을 매달아 올리거나 내리는 데 쓰입니다. 링크 체인이 가장 일반적인 유형입니다. 전 방향 유연성, 저소음, 단순한 설계와 쉬운 제조, 작은 드럼과 풀리에서도 작동 가능하다는 장점이 있습니다.
한 축에서 다른 축으로 동력을 전달하는 데 쓰입니다.
링크 체인의 한계는 저속 작동, 돌발 파손 가능성, 과부하와 저크(jerk)에 취약, 무겁다는 점입니다.
미끄러뜨리거나 당기거나 싣는 방식으로 자재를 연속 이송하는 데 쓰입니다.
체인 드라이브 종류는 분류별로 설명됩니다. 주요 체인 드라이브 종류와 기능은 다음과 같습니다:
일반적으로 호이스트는 하중을 올리거나 내리는 기계 장치입니다. 작업장에서 무거운 물품을 옮기는 데 쓰입니다. 호이스트 작동에 쓰이는 체인을 호이스트 체인 드라이브라 합니다. 이 체인들은 중량물을 견딜 만큼 강합니다. 호이스트 체인 드라이브는 두 가지로 더 나뉩니다:
호이스트에 가장 흔히 쓰이는 체인으로, 여러 타원 링크가 서로 연결됩니다. 코일 체인이라고도 합니다. 사각 링크 체인도 쓰이나 고하중에서 꼬임(kinking)이 쉽게 발생합니다. 저속용으로만 씁니다. 아래 그림은 타원 링크 체인입니다.
변형과 링크 엉킴을 최소화하기 위해 타원 링크 안에 둥근 봉이나 스터드를 넣어 강도를 높입니다. 선박 앵커 올림/내림, 초고하중을 들어야 하는 크레인 호이스트에 쓰입니다.
자재를 한 곳에서 다른 곳으로 옮기는 컨베이어에 흔히 쓰이는 체인 드라이브입니다. 스프로킷 위를 잘 달리도록 잘 성형되어 있습니다. 가단 주철로 만들어 저속 기계에 쓰입니다. 단점은 운동이 매끄럽지 않고 마모 가능성이 있다는 점입니다.
컨베이어 체인은 다시 두 종류로 나뉩니다:
분리형/후크 조인트 컨베이어 체인 (Detachable or Hook Joint Conveyor Chain Drive) – 동력 전달 거리가 짧은 컨베이어에 사용.
폐단 핀틀 컨베이어 체인 (Closed-end Pintle Conveyor Chain Drive) – 배럴과 링크로 구성되며 단일 주조 후 열처리해 높은 강도를 가집니다.
한 축에서 다른 축으로 회전 운동을 전달합니다. 강철로 만들며 내마모성을 위해 열처리하기도 합니다. 정밀도가 높고 스프로킷 위를 잘 달립니다.
동력 전달 체인은 다시 세 가지로 나뉩니다:
· 블록 체인 (Block Chain):
저속 구역에서 쓰이며 스프로킷과 체인의 돌발적 접촉으로 소음이 발생합니다. 일부 저속 컨베이어 기계에도 쓰입니다.
· 롤러 체인 (Roller Chain):
롤러 체인 구성요소는 부시, 이너 링크, 핀, 아우터 플레이트, 이너 플레이트, 롤러입니다. 부시와 롤러가 양쪽 플레이트 안에 들어가고 핀이 롤러 양끝을 관통해 고정됩니다. 보통 강철로 만듭니다.
이 롤러들은 부시 안에서 자유 회전하므로 스프로킷 접촉 시 마모를 최소화합니다. 소음 없이 작동하며 블록 체인보다 마모가 적고, 오토바이 같은 고속 동력 전달 장치에서도 쓰입니다. 적절한 윤활을 유지하면 수명이 깁니다.
앞서 언급한 롤러 체인처럼 고속 동력 전달 구역에 쓰입니다. 롤러가 없고 정밀하게 성형돼 스프로킷 위에 쉽게 얹혀 달립니다. 윤활이 핵심이며 그렇지 않으면 마모가 심합니다.
체인 드라이브 작동 원리는 복잡하지 않고 쉽게 이해할 수 있습니다. 텍스트로 시스템 작동을 설명하기엔 한계가 있어 시각 학습이 큰 도움이 됩니다. 아래 영상에서 체인 드라이브 작동 원리를 확인하세요.
아래 영상을 시청해 체인 드라이브 작동 원리를 알아보세요.
다양한 체인 드라이브의 장점은 다음과 같습니다:
좋은 장점에도 불구하고 다음과 같은 한계가 있습니다:
체인 드라이브는 기계 분야의 위대한 발명으로 다양한 목적에 쓰입니다. 이 글에서 체인 드라이브의 정의, 응용, 다이어그램, 구성 요소, 종류, 작동 원리, 장단점을 설명했습니다.
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