하중 이력을 먼저 정의합니다
연속 토크뿐 아니라 기동, 역전, 충격, 순간 최대 토크와 지속 시간을 제시합니다. 30 N·m, 300 rpm으로 운전하다가 60 N·m까지 상승하고 10초마다 역전하는 장치를 평균 토크 하나로 표현할 수는 없습니다.
300 rpm에서 1만 시간 운전하면 축은 1억 8천만 회전합니다. 다만 이의 반복 하중 횟수는 물림 구성, 실제 부하 시간과 하중을 받는 치면에 따라 달라집니다.
경도는 강도와 같은 개념이 아닙니다
경도는 국부 압입에 대한 저항을, 강도는 특정 파손에 대한 저항을 나타냅니다. 인성은 파괴 전 에너지 흡수와 관련됩니다. 단단한 표면만으로 부적합한 심부, 부족한 경화 깊이, 개재물이나 연삭 손상을 보완할 수는 없습니다.
이뿌리 굽힘 피로와 치면 피팅은 별도로 평가합니다. 마이크로피팅, 스커핑, 마모와 과부하 파손에는 추가 원인이 있습니다. 경도 환산값에서 허용 토크를 직접 산출해서는 안 됩니다.
열처리와 경도 환산
담금질과 뜨임에 의한 조질은 단면 전체의 특성을 조정합니다. 고주파 경화는 국부적으로 적용되므로 이뿌리의 경화 범위도 중요합니다. 침탄 후 경화는 단단한 표층과 인성이 있는 심부를 조합합니다. 질화는 비교적 변형을 억제할 수 있지만 재료와 경화층의 적합성을 검토해야 합니다.
표면 경도, 심부 경도와 유효 경화 깊이는 서로 다른 요구사항입니다. 환산 도구는 HV, HBW와 로크웰 척도를 제공하며 확장 표에는 HRD, HR15N, HR30N, HR45N과 금속용 쇼어 HS가 포함됩니다. HS는 고분자용 쇼어 A·D와 다릅니다. HK와 리브 HL은 지원하지 않습니다.
두 강재용 표는 독립적으로 사용하며 범위 밖 외삽을 하지 않습니다. 보간은 측정 정밀도를 높이지 않습니다. 얇은 경화층, 코팅, 비철금속과 플라스틱은 적합한 시험이 필요합니다. ISO 18265와 SAE J417도 도면에 지정된 척도의 실측을 대신하지는 않습니다.
경도 환산: 표와 입력 척도 선택
HRC、HV、HBW 는 서로 다른 경도 척도이며 길이 단위처럼 단순 환산할 수 없습니다. 공개 표를 구간 보간하며, 약 표시는 추정값이지 재측정값이 아닙니다.
환산 구간 및 원본 데이터
사용한 공개 기준점입니다. 빈칸과 괄호 안의 비표준 값은 제외합니다. 표 사이에 척도를 합치거나 외삽하지 않습니다. 표에 따라 차이가 있으므로 표 이름을 보존하십시오.
일반 비오스테나이트강의 참고 비교용입니다. 침탄·질화층, 얇은 경화층 및 다른 재료는 환산 대상이 아닙니다. 지정 척도로 직접 측정하십시오.HV0.3、HV1、HV10 의 숫자는 시험력 조건이며 임의로 환산할 수 있는 별도의 경도가 아닙니다.
MPa／N/mm² 는 강도·응력 단위이며 경도 척도가 아닙니다. 경도를 기어 허용응력, 정격 토크, 안전계수로 환산하지 않습니다.
두 기어에 작용하는 힘
이상적인 외접 원통 기어 쌍에서 i = z₂/z₁, n₂ = n₁/i, T₂ = iT₁입니다. 토크를 N·m, 작동 피치원 지름을 mm로 넣으면 Fₜ = 2000T₁/d_w1 = 2000T₂/d_w2입니다. 종동측 토크가 커져도 접촉력 자체가 커지는 것은 아닙니다.
작동 축직각 압력각 α_wt와 β_w에 대해 Fᵣ = Fₜ tan α_wt, |Fₐ| = Fₜ tan |β_w|입니다. 공통 좌표계에서 두 힘은 반대 방향입니다. 축방향 부호는 비틀림 방향과 회전 방향 등에 따라 달라집니다. 베어링 반력을 구하려면 지지 위치가 필요합니다. 도구는 마찰, 손실, 충격과 동하중 계수를 제외한 힘 계산이며 완전한 강도 평가가 아닙니다. 베벨·하이포이드 기어에 그대로 적용할 수 없습니다.
구동기어와 종동기어의 힘 비교
구동 토크, 물림 피치원 지름, 잇수를 입력합니다. 잇수비로 종동측 지름과 회전속도를 계산하고 양축 토크와 세 방향 접촉력을 표시합니다.
공식·중간값·계산 조건
평행축의 기하학적으로 호환되는 외접 스퍼·헬리컬기어에 한정합니다. 헬리컬 쌍은 비틀림각 크기가 같고 방향은 반대여야 합니다. 마찰·손실 없는 정상 단일 물림을 가정하며 다른 물림, 베어링 반력, 중력, 관성, 추가 축하중은 제외합니다.
접촉력은 크기가 같고 방향이 반대입니다. 물림 피치원 반지름이 클수록 모멘트 팔과 토크가 커집니다. 표는 크기를 표시하며 부호는 공통 좌표계에서 정합니다. 축력 방향은 비틀림 방향과 회전 방향에도 좌우됩니다.
강도 안전계수는 계산하지 않습니다. 접촉력이 같아도 각 기어의 이뿌리 형상, 재료, 열처리, 피로 반복수를 별도로 평가해야 합니다.
조립 불량으로 인한 조기 손상
베어링 구멍의 정렬 불량, 축 휨과 하우징 변형은 치폭 가장자리에 하중을 집중시킵니다. 베벨 기어의 장착거리가 틀리면 접촉 패턴이 이동하므로 백래시만 확인해서는 부족합니다.
런아웃, 끼워맞춤, 축 어깨, 심, 예압, 장착거리, 백래시와 접촉 패턴을 순서대로 점검합니다. 과도한 예압은 발열을 늘리고 부족한 예압은 위치 제어를 악화시킬 수 있습니다. 오염, 윤활과 씰도 확인합니다. 조정 전후의 온도, 소음, 진동을 실제 부하에 가까운 조건에서 기록합니다. 손으로 부드럽게 돌아가는 것만으로 합격이라 할 수 없습니다.
ISO·AGMA·DIN·JIS의 적용 범위
원통 기어의 부하 용량은 ISO 6336, ANSI/AGMA 2101, DIN 3990 등을, 베벨 기어는 ISO 10300, ANSI/AGMA 2003 등을 검토합니다. DIN 3990-5와 JIS B 1755의 재료 데이터는 선택한 평가 방법과 일치해야 합니다. 다른 방법의 계수와 허용 응력을 임의로 섞지 않습니다.
DIN ISO 1328-1과 JIS B 1702-1은 정밀도 규격이지 토크나 수명의 보증이 아닙니다. ANSI/AGMA 2008과 JIS B 1705는 서로 다른 조립·백래시 항목을 다룹니다. JIS B 1759는 플라스틱 기어용입니다. 판본과 적용 조건을 확인하고 최종 설계에는 정식 규격 전문을 사용해야 합니다.
참고 문헌
참고 문헌 (43)
원문 제목과 링크를 유지합니다. 공개 요약은 정식 규격 전문을 대신하지 않습니다.
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