변속기, 감속기 기술

오늘은  변속기와 감속기 기술에 대해서 알아보겠습니다.

변속기와 감속기에 대해서 궁금하신 분들에게 도움이 되었으면 좋겠습니다.

1. 변속기 · 감속기 개요

    (1) 변속기 · 감속기 역할 

        - 기계를 움직일 경우, 그 기계에 알맞은 회전력과 회전수를 얻을 수 있는 모터를 쉽게 구할 수만 있다면 굳이 변속기나 감속기가 필요하지 않을 것입니다. 그러나 실제로는 범용품인 교류 모터 중 너무 저회 전의 것은 구할 수 없으며 또 회전수도 일정한 것이 현실입니다. 직류 모터는 회전수의 제어는 가능하나 값이 비싸다는 흠이 있습니다. 또 하나의 이유로서, 회전력과 회전수의 관계를 들 수 있습니다. 이 양자는 반비례의 관계에 있습니다. 즉, 어떤 기계를 1/10 감속기를 사용하여 작동하였다고 하면 감속기를 이용하지 않고 작동시켰을 경우, 회전수는 맞는다 해도 10배의 힘이 있는 모터가 필요합니다. 그렇게 되면 설비 비용이나 운전 비용이 실용적이라고는 할 수가 없습니다. 그렇기 때문에 알맞은 회전력과 회전수를 얻기 위해 기계와 모터 사이에 감속기를 설치하는 것입니다.

  

    (2) 기어 감속기의 분류

       - 기어 감속기의 분류에는 평행 축형 감속기 에서 스퍼어 기어, 헬리컬 기어 더블 헬리컬 기어로 구분되고 교차축형 감속기에는 스트레이트 베벨기어, 스파이럴 베벨기어 가 있으며 잇물림 축형 감속기에는 워엄 기어, 하이포이드 기어로 분류되고 있습니다. 

   

   (3) 감속기의 종류

      - 감속기의 종류에는 헬리컬 기어, 헬리컬- 베벨기어, 헬리컬 워엄기어, 워엄기어 가 있습니다.

 

   (4) 변속기의 종류

        ① 마찰식 무단 변속기 에서 바이에르 변속기가 있으며 이는 여러 장의 콘디스크와 플랜지디스크가 있어, 플랜지디스크는 페이스켐과 스프링으로 눌려져, 콘디스크를 변속핸들에 의해 그곳에 밀어 넣어 접속 부분의 반지름을 무단계로 바꾸는 역할을 합니다. 0.4~55kw 등 소형에서 대형까지 있습니다. 또 하나는 디스코 무단 변속기가 있습니다. 유성운동을 하는 콘디스크를 반지름 방향으로 이동시켜 유성콘디스크의 공전을 출력 측에 끄집어냅니다. 이는 0.4~3.7kw 소형에 적합합니다.

 

       ② 체인식 변속기는 PIV라고 불리며 얕은 홈을 가진 베벨 기어와 싸일런트 체인을 맞물려 동력전달을 하는 것입니다. 

          * PIV : POSITIVE INFINITIVELEY VARIABLE SPEED CHANGER

 

       ③ 벨트식에는 체인 대신에 벨트를 사용한 것으로 표준 벨트와 광속 벨트를사용해 변속을 시킵니다.

 

  (5) 감속기와 변속기의 차이점

      - 기계가 필요로 하는 회전력과 회전수를 얻는 변속기나  감속기에 대하여 명확한 구별이 있는 것은 아닙니다. 일반적으로는 어떤 범위 내에서 속도비를 무단계로 바꿀 수 있는 것을 변속기라고 하며 기어 감속기처럼 일정한 속도비로 변속하는 것 을 감속기라 합니다. 변속기에는 증속, 감속의 두 기능을 갖춘 것도 있고, 변속기와 감소 기를 직결한 것 (바이에르 사이클로이드 무단 변속기)도 있습니다. 

   (참고) 감소기의 감속비는 인위적이니 변속이 용이하지 않으며 변속시킬 수 있는 조절부가 없습니다.

 

2. TYPE 식별 방법

  (1) SEW 메이커 

        - 에스이더블유 - 유로 드라이브 (SEW EURO DRIVE) 메이커 

            R  - 기어 유닛 타입 : 바닥 고정용 헤리컬 기어 유닛기

            60 - 기어 유딧 싸이즈 : 주로 설계 시 필요한 사이즈

            DT - 모터 타입 : AC 스퀴럴 케이지 모터

            71 - 모터 프레임 사이즈 

            D4 - 모터 극수

기타 사항은 SEW 카탈로그를 참조 바랍니다. SEW 카탈로그에서 i값은 감속비를 나타내며 최종 출력 측 회전수/ min를 나타내고 있습니다. 

 

 3. 감속기 & 변속기 원리

   (1) 동력전달의 원리는 입력축으로 전달받은 동력을 피니언기어와 변속기어를 통하여 중공축인 출력축으로 회전비가 전달됩니다. 이와 같이 복렬로 연결된 경우의 회전 방향은 입력축과 출력축의 회전 방향이 같은 방향으로 구동됩니다.

 

    (2) 감속비 선정은 속도비는 원동차에서 연결순으로 각각 기어의 잇수를 Z1, Z2, Z3,............ Zn, 회전수를 n1, n2, n3,......... nn(rpm)이라 하고, 원동차와 피동차와의 속도비를 i라 하면 기어에 있어서

       

                        I = N2  /  N1 =Z1 ×Z3........... Zn -1  /  Z2 ×Z4........ Zn이다

 

  즉, 위 식에서 복렬 연결의 속도비는

                        

                        i = 원동차에 해당하는 바퀴의 지름 (또는 잇 수)의곱  /  피동차에 해당하는 바퀴의 지름 (또는 잇수)의 곱     

 

으로 구할 수 있습니다. 그러므로 속도비는  I = N2 / N1 = Z1 ×Z3 / Z2 × Z4로 나타냅니다.

 

 4. 감속기, 변속기 보전 (점검) 요령

   (1) 감속기 

      ① 감속기 운전 시 주의사항

          - 감속기를 구동축 또는 피동축에 커플링 등으로 연결할 때에는 양측 간의 중심선이 일치하도록 설치되어야만 GEAR, BEARING, SHAFT 등의 단명을 방지할 수 있습니다. 

          - 시운전에 들어가기 전 반드시 회전방향 및 감속비를 확인하여합니다. 기종에 따라 설치하는 방법이 구분되는 경우가 있으며 취부에 따라 에어 벤트 플러그 위치를 꼭 확인하여야 합니다.

 

       ② 감속기 운전 중 손상의 징후

           - 소음 : 감속기의 소음이란 마찰에 의한 음의 크기와 질 (좋고 나쁨)로 분류하여 음의 크기는 데시벨 (dB)로 측정이 가능하나 음의 판단은 사람의 귀로도 가능합니다. 따라서 치차의 정도가 높을수록 소음이 낮은 경향이 있으나 반드시 정도와 비례한다고 결론지을 수는 없지만 소음이 필요이상  높을 때 다음 사항을 점검토록 합니다.

            ⓐ 치면에 상처 (찍힘)가 나 있지 않은지 불량상태 확인

            ⓑ 피치원의 흔들림 상태 확인

            ⓒ 맞물림 치차의 치면 접촉은 양호한 지 상태확인

            ⓓ 적당한 량의 백래시로 조립되어 있는지 유무 확인

            ⓔ 윤활 상태의 확인 (특히 점도)

            ⓕ 입력축 속도 과다

    ［참고］ 소음을 귀로 직접 듣는 것보다 부위별로 소음 상태를 확인코자 할 때 청진봉을 사용하면 좋습니다.

   

       ③ 진동

            ⓐ 커플링이 연결될 경우 정렬 상태가 맞지 않을 경우

            ⓑ 감속기에 스프라켓휠을 부착할 경우 스프라켓 또는 체인이 마모되었거나, 체인이 필요 이상 긴 경우

            ⓒ 감속기 브래킷이 약한 경우

            ⓓ 이 접촉면 불량

            ⓔ 기어 백래시가 작을 경우

            ⓕ 베어링 손상

            ⓖ  오일 부족

 

      ④ 베어링 온도, 케이스 온도 

             - 일반적으로 베어링이 온도는 작동하기 시작하면 온도가 상승하여 어느 시간이 경과하면 이보다 약간 낮은 온도로서 정상 상태에 이르게 됩니다. 이 온도가 적정온도 이상으로 상승하면 다음과 같은 원인이 있으며 이에 조속한 대책을 강구할 필요가 있습니다. 

            ⓐ 윤활제의 부족 또는 과다

            ⓑ 베어링의 조립 불량

            ⓒ 베어링 틈의 과소에 의한 내부 하중 과대

            ⓓ 밀봉장치 (오일 씰) 마찰 과다

            ⓔ 맞춤면 크리이프 확인

            ⓕ 베어링 예압 상태 확인

            ⓖ 입력축 속도 과다

            ⓗ 잘못된 오일 선정

 

       ⑤ 오일 리크 (OIL LEAK : 오일이 새어 나감)

            ⓐ 에어 벤트 플러그의 막힘

            ⓑ 오일 레벨이 상당히 높을 경우

            ⓒ 씰링 상태가 잘못된 경우

                   -씰의 경화, 개스킷 경화, 오일 씰 찢어짐

 

5. 변속기 운전 중 주의 사항

   - 무단 변속기의 변속 조작 즉 변속 핸들을 움직이는 것은 회전 중이어야만 합니다.

   - 마찰식 무단 변속기는 정확한 윤활이 운전 중 최대의 포인트입니다. (지정된 윤활유만을 사용하고 윤활유의 열화상태를 주기적으로 점검하고 기름누설, 과열, 이물질 혼입 방지, 주기적인 교체를 잊어서는 안 된다)

   - 변속기의 주변을 관찰하여 오일이 새고 있는지를 수시로 점검합니다.

   - 운전 중의 이상은 진동이나 이에 수반하는 잡음, 또는 기계 내부의 온도 상승이라는 징후로 나타나는 경우가 많습니다. 평소에 진동이나 소리가 정상인가 이상한가를 감각적으로 파악하고 기름의 온도나 기름 양이 적당한가를 체크한 후 그 변화를 포착 잘하여 필요에 따라서는 분해점검을 합니다.

 

    (1) 기어 변속기의 점검 항목

         1) 윤활유량을 체크합니다. 청소하면서 윤활유가 레벨의 상하한선 내에 있는지 점검합니다. 이때 오일 누출이 없는지 확인 후 상한선까지 윤활유를 보급해야 합니다. 

         2) 이상음 및 진동이 없는지 체크합니다. 운전 시, 변속기를 만져보아 진동이 없는지 점검하고 청전기를 이용하여 이상음이 발생하는지 않는지 진단해야 합니다. 만약에 이상이 있을 시에는 분해하여 점검하여야 합니다. 

         3) 이상발열을 일으키지 않는지 체크합니다. 2시간 이상 연속운전 후 검온 기나 써모라벨을 이용하여 이상발열이 없는지 진단합니다. 이상이 발생하면 마찬가지로 분해하여 점검해야 합니다.  

         4) 입력축과 출력축의 덜컹댐, 마모를 체크합니다. 

 

 

 

이상으로  구동 및 전달 장치 보전 중 알아보기 에서  변속기와 감속기에 대해서 알아보겠습니다.