중국 OEM NMRB NRV 시리즈 알루미늄 웜 기어박스 헬리컬 기어박스 설명

헬리컬 기어박스

헬리컬 기어박스를 사용하면 기계의 정밀도를 크게 향상시키고 진동 및 축 충격의 영향을 줄일 수 있습니다. 기어박스는 서로 맞물리는 톱니를 가진 원형 기계 부품입니다. 톱니는 절삭 또는 삽입 방식으로 만들어지며 속도와 토크를 전달하도록 설계되었습니다.

슬라이딩

다양한 종류의 기어박스 중에서 헬리컬 기어박스가 가장 널리 사용됩니다. 이는 헬리컬 기어박스가 슬라이딩 접촉 방식을 사용하기 때문입니다. 두 기어 톱니 사이의 접촉은 한 톱니의 시작 부분에서 시작하여 기어가 회전함에 따라 선 접촉으로 진행됩니다.
헬리컬 기어는 축에 대해 각도를 이루며 절삭된 톱니를 가진 원통형 기어입니다. 이러한 각도 덕분에 헬리컬 기어는 슬라이딩 마찰로 인한 피치 라인에서의 속도 반전을 포착할 수 있습니다. 이는 훨씬 부드러운 움직임과 마모 감소로 이어집니다. 또한, 헬리컬 기어박스는 다른 기어박스에 비해 내구성이 뛰어나고 소음도 적습니다.
헬리컬 기어는 크게 두 가지 유형으로 나뉩니다. 첫 번째 유형은 자동차 엔진의 분배기/오일 펌프 축에 흔히 사용되는 교차축 헬리컬 기어입니다. 두 번째 유형은 축 방향 힘을 발생시키지 않는 제로 헬릭스 각도 기어입니다. 하지만 이러한 기어는 열을 발생시켜 효율 손실을 초래합니다.
헬리컬 기어박스 구성은 종종 혼란을 야기하여 운영 비용을 증가시킵니다. 또한, 헬리컬 기어박스 구성은 제로 헬릭스 각도 유성 기어와 동일한 토크/$ 비율을 갖지 않습니다.
기어를 설계할 때는 기어 슬라이딩의 영향을 고려하는 것이 중요합니다. 슬라이딩은 마찰을 일으켜 동력 전달 손실을 초래할 수 있습니다. 또한 하중 분포를 불균등하게 하여 헬리컬 유성 기어박스의 하중 지지력을 저하시킵니다.
또한, 헬리컬 기어의 맞물림 강성은 연구자들에 의해 흔히 무시되어 왔다. 본 논문에서는 헬리컬 기어의 맞물림 강성에 대한 해석적 모델을 제안한다.

축 방향 추력

헬리컬 기어박스에서 축 방향 추력에 대처하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 가장 일반적인 방법은 이중 헬리컬 기어를 사용하여 추력 성분을 상쇄하는 것입니다. 또 다른 방법은 하중 지지 용량이 낮은 스러스트 베어링을 사용하는 것입니다. 이 경우 스러스트 베어링은 소모성 부품이 됩니다.
힘을 전달하려면 접촉선을 따라 힘이 분산되어야 합니다. 이 힘은 접선 방향, 반경 방향 및 축 방향 힘 성분의 합입니다. 이러한 모든 성분은 발생 지점에서 출력 지점으로 전달되어야 합니다. 이는 기어를 사용하는 복잡한 과정입니다.
축 방향 힘 성분은 기어를 통해 전달되어야 합니다. 그러면 합력은 직교 성분으로 나뉘고 다시 추력 방향으로 나뉩니다. 반경 방향 힘 성분은 접촉점에서 구동 기어 중심까지의 방향입니다.
축 방향 힘 성분은 기어의 피치 직경 크기에 따라 결정됩니다. 피치 직경이 클수록 베어링 모멘트가 커집니다. 마찬가지로 기어비가 클수록 토크 전달량이 증가합니다.
축 방향 힘 성분은 전체 힘의 극히 일부분에 불과하다는 점에 유의해야 합니다. 수직력은 접촉선을 따라 분포합니다.
이중 나선형 기어는 헤링본 기어와 완벽하게 동일하지는 않습니다. 두 개의 동일한 반쪽으로 구성되어 있으며, 헤링본 기어와 상호 교환적으로 사용됩니다. 또한 나선 각도도 동일합니다.

축에 미치는 영향 감소

기어 쌍의 나선 각도를 증가시키면 헬리컬 기어박스의 축 방향 공진 효과를 줄일 수 있습니다. 그러나 이는 기어박스 전체의 진동을 줄이는 것은 아니며, 오히려 진동을 증가시킬 수 있습니다. 이러한 진동 증가는 구동계에 심각한 피로 파손을 초래할 수 있습니다.
이는 나선각이 두 치아 사이의 접촉선에 영향을 미치기 때문입니다. 나선각이 증가하면 접촉선의 길이가 감소합니다. 또한 나선각은 치아의 수직력과 곡률 반경에도 영향을 미칩니다. 압력각 역시 곡률 반경에 영향을 줍니다.
헬리컬 기어는 스퍼 기어에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 이러한 장점으로는 진동 감소, NVH(소음, 진동 및 불쾌감) 특성 개선, 고하중 조건에서의 원활한 작동 등이 있습니다. 또한 토크 전달 능력도 더 우수합니다. 하지만 마찰이 더 크고, 추력을 제어하기 위한 특수한 설계 방식이 필요하다는 단점도 있습니다.
공진 효과를 줄이는 첫 번째 단계는 헬리컬 기어 단의 맞물림 주파수를 조절하는 것입니다. 이는 기어의 변속 계수를 변경함으로써 가능합니다. 변속 계수가 너무 크면 기어에 공진 효과가 발생합니다. 헬릭스 각도 또한 기어의 변속 계수에 영향을 받습니다. 따라서 공진 효과를 줄이기 위해서는 기어의 형상을 제어하는 ​​것이 중요합니다.
다음으로, 웹 구조와 림 두께가 기어의 뿌리 응력에 미치는 영향을 스트레인 게이지를 이용하여 측정하였다. 측정 결과, 뿌리 응력은 최악의 맞물림 위치에서 발생하는 것으로 나타났다.

더욱 조용한 작동

스퍼 기어에 비해 헬리컬 기어는 작동 시 소음이 훨씬 적습니다. 이는 헬리컬 기어의 톱니 크기가 더 크기 때문입니다. 또한, 헬리컬 기어는 더 높은 하중 지지력을 가지고 있으며, 더욱 부드럽게 작동하고 고속 회전이 가능합니다. 따라서 헬리컬 기어는 스퍼 기어를 대체할 수 있는 좋은 선택입니다.
소음 감소와 관련된 가장 중요한 매개변수는 기어 접촉비입니다. 기어 접촉비는 1 미만에서 10 이상까지 다양하며, 축의 평행선과 교차하는 톱니의 개수에 의해 결정됩니다. 또한, 헬리컬 기어가 제공하는 소음 감소 수준을 가늠하는 좋은 지표이기도 합니다.
또한, 헬리컬 기어는 스퍼 기어보다 충격에 의한 굴곡이 적습니다. 이는 접촉점이 각 톱니의 나선형 표면을 따라 미끄러지기 때문입니다. 이러한 움직임은 기어 시스템에 내부적인 감쇠 효과를 더해줍니다.
헬리컬 기어는 스퍼 기어보다 소음이 적지만 마모가 심하게 발생합니다. 이는 기어의 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 하지만 연삭 작업을 통해 기어 톱니 표면의 평탄도를 향상시킬 수 있습니다. 또한, 오일을 사용하여 기어를 작동시키면 톱니 표면의 평탄도를 개선하는 데 도움이 됩니다.
헬리컬 기어는 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 예를 들어, 자동차 산업에서는 변속기에 사용됩니다. 농업 분야에서도 사용되며, 대형 트럭에도 흔히 사용됩니다.
헬리컬 기어는 다른 기어에 비해 열 발생량이 적고 소음도 적은 것으로 알려져 있습니다. 또한 평행 또는 비평행 축 사이에서 병렬 동력 전달이 가능합니다.

정확도 향상

헬리컬 기어박스의 정확도를 높이는 것은 작동 및 신뢰성에 매우 중요합니다. 기어박스의 정확도는 여러 요소에 따라 달라지는데, 그중 가장 중요한 것은 프로파일과 리드입니다. 또한, 기어 구동 장치의 동력 요구 사항도 고려해야 합니다.
헬리컬 기어에서 가장 민감한 부분은 프로파일입니다. 프로파일이 대칭이 아니면 스퍼 기어처럼 소음이 심하게 발생합니다. 또한 프로파일은 리드에도 가장 민감합니다.
헬리컬 기어박스는 산업 분야에서 동력 전달에 핵심적인 역할을 합니다. 하지만 가혹한 작동 조건으로 인해 다양한 고장이 발생하기 쉽습니다.
헬리컬 기어박스의 성능은 각 기어의 정확도에 달려 있습니다. 이는 백래시를 최소화함으로써 달성됩니다. 백래시를 줄이는 일반적인 방법은 모든 목표 위치에 공통된 방향에서 접근하는 것입니다. 이 방법은 변속기 소음도 줄여줍니다.
유연한 전자식 기어박스를 사용하면 헬리컬 기어박스의 정확도를 향상시킬 수 있습니다. 이를 통해 비틀림 정도를 줄일 수 있을 뿐 아니라 기어 가공의 정확도도 높일 수 있습니다.
전자식 기어박스가 장착된 헬리컬 기어박스는 비틀림 보정의 정확도를 높일 수 있습니다. 또한 B축, C축, Z축 간의 연동성을 개선할 수 있습니다. 나아가 전자식 기어박스는 Y축, Z축, C축 간의 연동 관계를 보장합니다.
헬리컬 기어박스의 정확도는 기어 트레인의 위치 오차를 계산함으로써 향상될 수 있습니다. 위치 오차에는 피치 편차와 헬릭스 각도 편차의 두 가지 유형이 있습니다.

진동 감소

헬리컬 기어박스를 사용하면 진동과 소음을 줄일 수 있습니다. 이러한 기어는 자동차 변속기를 비롯한 다양한 분야에 사용됩니다. 또한, 소음에 민감한 환경에서도 작동할 수 있을 만큼 조용합니다.
CZPT 소프트웨어를 사용하여 세 가지 서로 다른 기어박스 하우징 설계를 비교했습니다. 각 설계의 외부 치수와 질량은 일정하게 유지했지만, 종방향 및 횡방향 보강재의 양은 다르게 적용했습니다. 이렇게 얻은 모델을 실험 결과와 비교했습니다. 또한, 이러한 모델의 자유 진동 응답을 분석했습니다. 결과는 그림 5에 나와 있습니다.
소음 감소 측면에서 셀룰러 모델은 가장 낮은 음압 레벨을 생성합니다. 하지만 크로스 모델은 더 높은 음압 레벨을 생성합니다. 또한 셀룰러 모델은 피크 대 피크 결과에서 더 나은 성능을 보입니다.
입력단 기어 쌍은 출력단 기어 쌍의 동력원입니다. 출력단 기어 쌍의 진동도 연구되었으며, 위상도와 주파수 영역 다이어그램이 포함됩니다. 구동 토크와 피니언 속도가 진동에 미치는 영향을 수치적으로 분석했습니다. 또한, 수직력과 윤활유 강성의 시간적 변화도 연구했습니다.
입력단 피니언 수정으로 입력단 기어 쌍의 진동이 감소됩니다. 이러한 진동 감소는 입력축에 이중 베어링 지지대를 추가함으로써 달성됩니다.

CX 편집, 2023년 11월 11일