이중 헬리컬 기어 - 고토크 병렬축 구동 장치에 적합한 축 방향 추력 제로

이중 나선형 기어란 무엇인가

에이 이중 나선형 기어 두 개의 서로 반대 방향으로 회전하는 나선형 부분(왼쪽 나선형과 오른쪽 나선형)이 동일한 기어 블랭크에 동일한 비틀림 각도로 가공되어 구성됩니다. 이러한 구조를 헤링본 기어라고 부르기도 하지만, 엄밀히 말하면 헤링본 기어에는 중앙 홈이 없는 반면, 이중 나선형 기어 두 개의 나선형 부분 사이에는 홈이 파여 있습니다. 두 부분 모두 평행한 축 사이에서 회전 운동을 전달합니다. 가장 큰 장점은 왼쪽 부분과 오른쪽 부분에서 발생하는 축 방향 추력이 정확히 반대 방향으로 작용하여 기어 본체 내부에서 서로 상쇄된다는 것입니다. 따라서 지지 베어링은 반경 방향의 힘만 받게 되어 베어링 수명이 크게 연장되고 큰 토크 하에서 축의 처짐이 줄어듭니다.

축 방향 추력이 더 이상 제약 조건이 아니기 때문에, 이중 나선형 기어 20°~45° 사이의 나선 각도로 작동할 수 있습니다. 단일 헬리컬 기어 일반적으로 베어링 추력 하중에 문제가 발생하기 전까지의 헬릭스 각도는 15°~20°로 제한됩니다. 헬릭스 각도가 넓어지면 오버랩 비율이 증가하여 더 많은 톱니 쌍이 동시에 하중을 분담하게 되므로, 주어진 기어 크기의 동력 전달 용량이 향상되고 고속 회전 시 진동이 완화됩니다. 이러한 특성 덕분에 토크 밀도와 정숙성이 모두 중요한 크레인 기어박스, 선박용 감속 장치, 산업용 터빈, 압연기 구동 장치 등에 널리 사용됩니다. 한국 에버파워 웜기어(주)에서 공급합니다. 이중 나선형 기어 합금강, 탄소강 및 구상흑연주철로 제작되며, 요구되는 ISO 정확도 등급에 맞춰 톱니 표면을 호빙 또는 연삭 가공합니다.

기술 사양: 이중 헬리컬 기어 vs 단일 헬리컬 기어

아래 비교에서는 단일 엔진과 단일 엔진 간의 주요 엔지니어링 차이점을 다룹니다. 이중 나선형 기어특정 동력 전달 요구 사항에 어떤 유형이 적합한지 평가할 때 이러한 차이점을 이해하는 것이 필수적입니다.

이중 나선형 기어의 작동 원리

치아의 점진적 맞물림

톱니 전체 폭이 동시에 접촉하여 급격한 하중 스파이크를 발생시키는 직선형 스퍼 기어와는 달리, 헬리컬 기어 기어가 회전함에 따라 톱니는 한쪽 가장자리에서 먼저 접촉한 후 접촉선이 톱니면을 대각선으로 가로지릅니다. 이러한 점진적인 접촉은 충격 에너지를 측정 가능한 회전 범위에 걸쳐 분산시켜 소음과 진동을 현저히 줄입니다. 이중 나선 구조에서는 두 톱니 세트가 매 회전 동안 지속적으로 맞물려 있어 동일한 면폭을 가진 단일 나선 기어에 비해 유효 접촉 길이가 사실상 두 배가 됩니다. 결과적으로 출력 토크 곡선이 더욱 부드러워지고 맞물림 주파수에서 동적 부하 증폭이 감소합니다. 이는 터빈 기어박스 및 고속 감속단에서 중요한 특성입니다.

기어 본체 내부의 추력 상쇄

모든 헬리컬 기어 이중 나선형 기어는 접선력에 나선각의 탄젠트를 곱한 값과 같은 축 방향 추력 성분을 발생시킵니다. 20° 나선각을 가진 표준 단일 나선형 기어에서 이 추력은 접선 하중의 36%에 달할 수 있으며, 이는 높은 토크에서 상당한 베어링 부하를 초래합니다. 이중 나선형 설계는 동일하고 반대 방향의 추력을 기어 본체 자체를 통해 전달합니다. 중앙의 릴리프 홈은 두 세트의 톱니가 간섭 없이 독립적으로 절삭되는 데 필요한 간극을 제공하고, 한쪽 톱니에서 발생하는 추력이 홈 벽으로 전달되지 않도록 합니다. 축과 베어링에 도달하는 순 축 방향 힘은 사실상 0이 되므로, 추력 지지형 앵귤러 콘택트 베어링이나 테이퍼 롤러 베어링 대신 더 간단하고 저렴한 레이디얼 베어링을 사용할 수 있습니다.

이중 헬리컬 기어와 스퍼 기어 — 나란히 비교

변속기 사양을 정할 때 흔히 묻는 질문은 다음과 같습니다. 이중 나선형 기어 또는 스퍼 기어 어느 쪽이 더 적합한가? 정답은 속도, 소음 허용 범위, 축 방향 공간 및 하중 요구 사항에 따라 달라집니다. 아래 표는 일반적으로 결정을 내리는 데 영향을 미치는 매개변수를 기준으로 두 제품을 비교합니다.

적당한 속도와 간단한 기어박스의 경우, 표준 스퍼 기어가 경제적인 선택일 수 있습니다. 소음이 중요하거나, 하중이 무겁거나, 축 및 베어링 구성을 단순화해야 하는 경우에는 다른 방법을 고려해야 합니다. 이중 나선형 기어 더 높은 가격이지만, 그만한 가치가 있는 확실한 기술적 이점을 제공합니다. 토크, 속도 및 작동 주기에 따른 정확한 제품 선택을 위해서는 한국 에버파워에 직접 문의하십시오.

핵심 성능 우위

일반적인 적용 사례

해양용 감속 기어박스

선박용 기어박스는 디젤 또는 가스 터빈의 출력 속도를 프로펠러 축 속도로 낮춰야 하는데, 이 비율은 보통 5:1에서 15:1 사이이며, 동시에 수천 킬로와트의 출력을 전달해야 합니다. 이중 나선형 기어 이러한 기어박스는 추력이 0에 가까워 단일 나선형 구조에 필요한 무거운 추력 칼라 없이도 제작할 수 있기 때문에 해당 용도에 적합합니다. 또한 소음 수준이 낮은 것도 중요합니다. 기어박스에서 선체 구조를 통해 전달되는 소음은 승무원의 편안함에 영향을 미치고, 해군 함정의 경우 음향 신호에도 영향을 줍니다.

발전용 터빈

증기 및 가스 터빈은 3,000~15,000rpm으로 회전하며, 표준 발전기 연결을 위해서는 1,500rpm 또는 1,800rpm으로 감속해야 합니다. 이러한 속도에서는 작은 불균형력조차도 상당한 진동과 소음을 유발합니다. 이중 나선형 기어 터빈용 스텝다운 기어박스에 일반적으로 사용되는 이 기어박스는 자체 균형 헬릭스 구조가 대형 발전기에서 흔히 볼 수 있는 고속 회전 및 연속 최대 부하 작동 사이클을 수용할 수 있기 때문에 업계 표준으로 자리 잡았습니다. ISO 정밀도 등급 5 이상의 침탄 및 연삭 처리된 치면 마감은 이러한 용도에 적합한 일반적인 사양입니다.

중량물 인양 크레인 및 산업용 호이스트

갠트리 크레인, 선박 적재 장치 및 대형 산업용 호이스트에서 기어박스는 하중을 올리고, 고정하고, 내리는 과정에서 빈번한 하중 반전을 겪습니다. 기어 맞물림 시 하중 방향이 반전되면 백래시로 인한 소음과 충격 응력이 발생할 수 있습니다. 기어의 지속적인 치면 맞물림은 이러한 문제를 야기합니다. 이중 나선형 기어 기어박스는 항상 더 많은 톱니가 맞물리도록 유지함으로써 순간적인 충격 하중을 줄여주고, 제로 스러스트 특성 덕분에 하중 반전 시 베어링의 축 방향 힘이 바뀌지 않습니다. 결과적으로 크레인의 작동 수명 동안 기어박스 유지 보수 비용이 절감됩니다.

이중 나선형 기어의 선택 매개변수

명시하다 이중 나선형 기어 주문하기 전에 다음 매개변수를 정확하게 확인해야 합니다. 모든 정보를 사전에 제공하면 설계 수정 및 지연을 방지할 수 있습니다.

1. 출력 및 토크: 정격 출력(kW) 및 기어 맞물림 시 최대 토크(Nm)는 부하 유형(평활, 중간 충격, 강한 충격)에 대한 서비스 계수를 포함합니다.
2. 속도: 입력 및 출력 축 회전 속도(rpm); 이는 피치 라인 속도를 결정하고 요구되는 정확도 등급에 영향을 미칩니다.
3. 모듈 및 톱니 개수: 피니언과 기어의 정상 모듈(Mn), 나선 각도(일반적인 이중 나선 구조의 경우 20°~35°), 톱니 수를 확인하십시오.
4. 중심 거리 및 보어: 개조 시 중심 거리는 고정되어야 하며, 기어와 피니언 모두에 대해 내경, 키홈 및 축 맞춤 공차가 적용됩니다.
5. 재질 및 경도: 탄소강(45# 또는 40Cr), 합금강(침탄 처리 ​​용도의 경우 20CrMnTi) 또는 구상흑연주철(QT600-3)을 사용하십시오. 사용 주기에 따라 표면 경도(HRC) 또는 심부 경도(HB)를 지정하십시오.
6. 정확도 등급: ISO 1328 또는 AGMA 등급. 일반 산업용은 ISO 6~8, 고속 또는 정밀 구동 장치는 ISO 4~6을 준수해야 합니다. 이는 톱니 표면 마감에 호빙 또는 연삭이 필요한지 여부를 결정합니다.

관련 기어 제품 및 구동 부품

• ➜ 헬리컬 기어박스: 하우징, 베어링 및 씰이 포함된 기어 세트를 완전 조립한 평행축 헬리컬 기어 감속기입니다. 개별 기어보다 볼트로 고정하는 구동 장치가 선호되는 경우에 적합합니다. 자세한 내용은 당사 제품을 참조하십시오. 헬리컬 기어 구성 요소 매칭 범위.
• ➜ 웜 기어: 단일 단계에서 높은 감속비를 갖는 직각 구동 장치의 경우, 웜 기어 출력축을 수직으로 유지하면서 높은 전체 기어비를 얻기 위해 나선형 1단 기어와 조합할 수 있습니다. 조합 추천에 대해서는 당사에 문의하십시오.
• ➜ 이중 나선형 기어(헤링본 변형): 중앙 홈 없이 더 높은 접촉비가 요구되는 용도에는 헤링본 프로파일이 적합합니다. 이중 나선형 기어 릴리프 홈이 없는 제품도 있습니다. 사양은 문의하십시오.

자주 묻는 질문

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고객 리뷰

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