적합한 드라이브 시스템 선택 – 비용 및 성능

드라이브를 변환하거나 새로운 동력 전달 시스템을 설계할 때 플랜트 유지보수 및 설계 엔지니어는 기본적으로 세 가지 광범위한 옵션을 선택할 수 있습니다.

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롤러 체인 드라이브

V-벨트 드라이브

동기식 벨트 드라이브

각각의 장점과 단점이 있으며 즉시 확인되지 않을 수 있는 비용 고려 사항이 있습니다.

롤러 체인 드라이브

게이트 드라이브 시스템

체인 드라이브의 인기는 쉽게 구할 수 있는 기본 구성 요소를 활용하면서 비교적 저렴한 비용으로 작은 패키지에서 높은 토크 수준을 전달할 수 있는 이러한 드라이브의 기능에서 비롯됩니다. 표준 롤러 체인 드라이브의 초기 비용은 상당히 낮을 수 있지만 이러한 드라이브를 유지 관리하는 비용은 상당할 수 있습니다. 최적의 롤러 체인 구동 성능을 위해서는 적절한 유지 관리가 필수적이며 여기에는 다음과 같은 비용 요소가 포함됩니다.

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윤활

정렬

긴장

드라이브 부품 교체

체인 업계 추정에 따르면 윤활 없이 작동하는 롤러 체인 드라이브는 적절하게 윤활된 동급 드라이브보다 약 300배 더 빨리 마모됩니다. 그러나 롤러 체인 제조업체는 설치된 모든 드라이브의 90~95%가 부적절하게 윤활되거나 전혀 윤활되지 않은 것으로 추정합니다. 필요한 윤활 방법의 유형을 결정하는 것은 비용에 영향을 미치는 주요 설계 고려 사항입니다. 예를 들어 오일 유지 체인 하우징은 전체 체인 구동 시스템 비용의 최대 75%를 차지할 수 있습니다. 윤활 외에도 적절한 스프로킷 정렬과 체인 장력은 롤러 체인 수명을 늘리는 데 매우 중요합니다.

비용에 영향을 미치는 또 다른 유지 관리 요소는 드라이브 구성 요소 교체입니다. 롤러 체인 드라이브의 주요 약점 중 하나는 체인 마모로 인해 늘어나거나 늘어나는 것입니다. 제조업체는 약 3%의 신장이 발생한 경우 롤러 체인 교체를 권장합니다. 대부분의 롤러 체인 제조업체는 금속 대 금속 접촉이 심각한 스프로킷 마모를 발생시키기 때문에 각각의 새 롤러 체인으로 스프로킷을 교체할 것을 권장합니다. 롤러 케인 업계에서 발표된 정격 전력 표는 적절한 드라이브 설계, 정렬, 윤활, 유지보수 등을 가정할 때 15,000시간의 이론적인 설계 수명을 기반으로 하지만 일반적인 작동 환경에서 실제 드라이브 수명은 이상에 거의 도달하지 않습니다. 열악한 조건에서 작동하는 무급유 롤러 체인 드라이브는 수명이 100시간 이하일 수 있습니다.

초기 비용에 추가된 위에서 언급한 유지 관리 비용은 표준 롤러 체인 드라이브의 실제 비용과 비슷하지만 윤활유 및 드라이브 구성 요소 교체 비용을 넘어서는 잦은 재텐셔닝으로 인한 인건비가 필요합니다. 드라이브가 다운되어 생산 중단 시간이 발생합니다. 또한 표준 롤러 체인 드라이브는 애플리케이션에 따라 91%-94% 효율로 작동하므로 에너지 비용을 고려해야 합니다.

유지보수 및 에너지 비용에도 불구하고 롤러 체인 드라이브는 설계자와 사용자에게 V-벨트 또는 동기식 벨트 드라이브 시스템에 비해 몇 가지 이점을 제공합니다.

1. 다용성(기능적 부착물을 추가하여 제품, 트립 스위치, 작동 레버 등을 운반할 수 있음)

2. 연결 링크를 사용하여 임의의 길이의 체인을 생성할 수 있는 기능

3. 다양한 체인 및 스프로킷 선택 가능

V-벨트 드라이브

V-벨트 드라이브는 벨트와 풀리 사이의 마찰을 통해 동력을 전달합니다. 설치 시 효율이 95%에서 98%인 V-Belt 드라이브는 롤러 체인 드라이브보다 에너지를 더 효율적으로 사용하고 동기식 벨트 드라이브보다 효율성은 다소 떨어집니다. V-벨트 드라이브는 설치가 간편하고 조용한 작동과 함께 비교적 저렴한 비용으로 다양한 크기를 제공하는 업계 표준입니다.

V-벨트는 다양한 재료, 단면 및 보강 재료로 제조되며 종종 단독으로, 일치하는 세트 또는 결합된 구성으로 사용됩니다. 충격 하중 및 높은 시작 하중과 관련된 가혹한 작업 응용 분야에 적합합니다. 표준 V-벨트 드라이브는 500RPM 이상, 최대 6:1의 속도 비율 및 -40~130화씨의 제한된 작동 온도 범위 내에서 가장 잘 작동합니다. V-벨트는 과부하가 걸리면 기울어지기 때문에 부하 서지로부터 더 비싼 장비를 보호하는 데 도움이 됩니다. 또한 모터와 부하를 유연하게 배치할 수 있습니다.

적절한 응용 분야에서 적절하게 설치 및 유지 관리되는 V-벨트 드라이브의 서비스 수명은 20,000~25,000시간입니다. 간단한 V-벨트 드라이브의 구성 요소는 비교적 저렴하게 구입, 설치, 교체 및 유지 관리할 수 있습니다. 적절하게 설치하고 벨트 제조업체의 권장 값으로 장력을 가한 후 이러한 드라이브는 정상적인 유지 관리 일정 중에 다시 장력을 가하는 경우를 제외하고는 서비스가 거의 필요하지 않습니다. 벨트 미끄러짐으로 인해 V-벨트 드라이브는 설치 후 효율성이 최대 5% 감소합니다. V-벨트는 착용할 때 늘어나므로 미끄러짐이 악화되어 주기적인 재장력을 사용하지 않는 한 효율성이 10&까지 감소할 수 있습니다. 톱니형 또는 노치형 V-벨트는 표준 설계에 비해 효율성을 2% 증가시킬 수 있습니다.

동기식 벨트 드라이브

동기식 벨트는 톱니 그립 원리로 작동합니다. 원형, 정사각형 또는 수정된 곡선형 벨트 톱니는 스프로킷의 홈과 맞물려 고속 및 저속에서 높은 토크에서 확실한 동력 전달을 제공합니다.

동기식 벨트 구동 시스템의 구성 요소는 일반적으로 비교 가능한 표준 롤러 체인 구동 또는 V-벨트 구동의 구성 요소보다 초기 비용이 더 많이 듭니다. 대조적으로, 동기식 벨트 드라이브는 롤러 체인 드라이브와 관련된 유지보수 비용이 없습니다. 윤활이 필요하지 않으므로 윤활 시스템이 필요하지 않으며 기본적인 안전 보호 장치만 있습니다. 롤러 체인은 빈번한 재텐셔닝이 필요하고 V-벨트는 주기적 재텐셔닝이 필요하지만 동기식 벨트는 일반적으로 벨트 수명 동안 재텐셔닝이 필요하지 않습니다.

롤러 체인에서 발생할 수 있는 신장 정도를 설명하기 위해 벨트 드라이브에 대한 권장 중심 거리 테이크업 허용치를 동일한 길이의 롤러 체인에 필요한 중심 거리 테이크업과 비교할 수 있습니다. 길이가 100인치라고 가정하면 롤러 체인, V-벨트 및 동기식 벨트는 다음과 같이 비교할 수 있습니다.

롤러 체인 – 롤러 체인은 수명 기간 동안 약 3"(또는 3%) 연장되며 중심 거리의 약 1.5"가 필요합니다.

V-벨트 – V-벨트는 단면 및 제조업체에 따라 수명 동안 1.5인치에서 2.5인치의 중심 거리가 필요합니다.

동기 벨트 – 동기식 벨트는 일반적으로 벨트 유형 및 제조업체에 따라 수명 동안 0.04인치의 중심 거리만 필요합니다.

체인 및 스프로킷 마모는 롤러 체인 구동에서 중요한 비용 요소입니다. 동기식 벨트와 스프로킷은 마모가 현저히 적습니다. 예를 들어 Gates Poly Chain GT2 구동 시스템에서 벨트는 3:1 정도의 유사한 롤러 체인보다 오래가고 스프로킷은 10:1 롤러 체인 스프로킷보다 오래갑니다.

롤러 체인 드라이브와 마찬가지로 동기식 벨트 드라이브는 오정렬에 민감하며 드라이브 작동에 고유한 시스템에서는 사용해서는 안 됩니다. 정렬 불량은 균일하지 않은 인장 부재 하중으로 인해 일관되지 않은 벨트 마모 및 조기 인장 파손으로 이어집니다. 그리고 Poly Chain GT2와 같은 동기식 벨트는 식품 취급/가공 산업에서 사용되는 마모, 부식 및 부식제 세척 솔루션에 내성이 있지만 내식성 체인이 더 나은 대안이 될 수 있는 부식성이 높은 특정 환경에는 적합하지 않을 수 있습니다. .

동기식 벨트에 대한 한 가지 오해는 구불구불한 드라이브에 적합하지 않다는 것입니다. 설계 엔지니어는 양쪽에서 하중을 제거해야 하는 경우 롤러 체인이 유일한 옵션이라고 생각할 수 있습니다. 그러나 Gates PowerGrip GT2 Twin Power와 같은 양면 동기식 고무 벨트는 롤러 체인에 비해 단면 사촌과 동일한 많은 비용 절감 이점을 제공합니다. 높은 효율 등급(Poly Chain GT2 구동 시스템에서 지속적으로 99%까지 높음)으로 인해 동기식 벨트 구동 장치는 일반적으로 91-94% 효율로 작동하는 롤러 체인 구동 장치에 비해 에너지 비용을 낮출 수 있습니다. 적절하게 장력을 가했을 때 93-95% 효율로 작동하는 V-벨트 드라이브.

결론

소유 비용을 기준으로 고려할 때 동기식 벨트 구동 시스템은 유사한 롤러 체인 구동 또는 V-벨트 구동 시스템보다 비용 효율적일 수 있습니다. 예를 들어 Gates Poly Chain GT2 벨트 드라이브(폴리우레탄 본체와 아라미드 섬유 강화재로 만든 가장 기술적으로 발전된 동기식 벨트 통합)는 초기에 비슷한 표준 롤러 체인 드라이브보다 평균 30% 더 비쌉니다. 그러나 계획 유지 관리 관리자와 설계 엔지니어에게는 많은 비용 절감 이점이 있습니다.

MRO 시장에서 동기식 드라이브는 일상적인 운영 비용을 크게 줄이고 롤러 체인 및 V 벨트 드라이브의 너무 빈번한 유지 보수 및 교체로 인한 가동 중지 시간 및 생산성 손실에 비해 생산량을 높일 수 있습니다. Gates Poly Chain GT2 벨트 시스템과 같은 동기식 드라이브를 선택하는 드라이브 시스템 설계 엔지니어는 최종 사용자 고객에게 더 나은 성능, 더 오래 지속되는, 더 깨끗하고, 조용하고, 유지 보수가 필요 없는 제품을 제공함으로써 시장에서 경쟁 우위를 제공할 수 있습니다. 훨씬 낮은 전체 비용으로 운영되는 제품입니다.

J/E는 Gates의 공식 대리점입니다. 벨트, 호스 및 스프로킷과 같은 제품을 취급합니다. 당사 제품에 대한 문의는 당사 연락처 페이지로 이동하거나 [email protected]으로 이메일을 보내주십시오.