헬리컬 기어의 세 가지 축 연결 유형
에이 헬리컬 기어 각각 다른 토크 범위와 조립 빈도에 적합한 세 가지 메커니즘 중 하나를 통해 축에 연결됩니다.
직사각형 강철 키가 샤프트와 축 모두의 일치하는 키홈에 끼워집니다. 헬리컬 기어 키의 전단면을 통해 토크를 전달하는 보어 방식입니다. 보어 공차는 H7(클리어런스 핏)으로, 기어를 손이나 가벼운 압력으로 샤프트에 끼우거나 뺄 수 있습니다. 주기적인 유지 보수가 필요한 기어에 적합합니다. 이는 산업용 기어의 기본 연결 방식입니다. 헬리컬 기어 M3~M32에서.
내경 공차 P7 또는 R7 — 헬리컬 기어 축에 압입 또는 수축 끼워맞춤 방식으로 장착되며, 반경 방향 간섭은 0.01~0.05mm입니다. 토크는 축과 내경 접합면에서의 마찰에 의해 전달되며, 키는 사용되지 않습니다. 장점: 키홈으로 인한 응력 집중이 없고, 내경 전체 면적을 토크 전달에 활용할 수 있으며, 키 접촉면에서 마모가 발생하지 않습니다. 단점: 설치 및 제거 시 유압 프레스 또는 가열이 필요합니다. 중공업 분야에서 영구적인 고토크 연결에 사용됩니다.
내경 둘레에 수많은 작은 톱니가 있는 인벌류트 스플라인(DIN 5480)은 토크를 넓은 접촉면에 분산시켜 동일한 축 직경에서 단일 키보다 훨씬 높은 토크를 견딜 수 있으며, 동시에 쉽게 분해할 수 있습니다. 고토크가 필요한 차량 구동축 연결, 크레인 기어박스 및 기타 모든 용도에 사용됩니다. 헬리컬 기어 특수 장비 없이 반복적으로 제거하고 다시 설치해야 합니다.
DIN 6885-1 병렬 키 치수 - 참조표
DIN 6885 제1부에서는 주어진 축 직경에 대한 표준 평행 키(Passfeder) 치수를 규정합니다. 키 너비 b와 높이 h는 축 직경을 기준으로 표준 표에서 선택합니다. 헬리컬 기어 구경:
| 샤프트 직경 범위(mm) | 키 너비 b (mm) | 키 높이 h (mm) | 샤프트 깊이 t₁ (mm) | 허브 깊이 t₂ (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 17~22세 | 6 | 6 | 3.5 | 2.8 |
| 22~30세 | 8 | 7 | 4.0 | 3.3 |
| 30~38세 | 10 | 8 | 5.0 | 3.3 |
| 38~44세 | 12 | 8 | 5.0 | 3.3 |
| 44~50세 | 14 | 9 | 5.5 | 3.8 |
| 50~58세 | 16 | 10 | 6.0 | 4.3 |
| 58~65세 | 18 | 11 | 7.0 | 4.4 |
| 65~75세 | 20 | 12 | 7.5 | 4.9 |
| 75~85세 | 22 | 14 | 9.0 | 5.4 |
| 85~95세 | 25 | 14 | 9.0 | 5.4 |
| 95–110 | 28 | 16 | 10.0 | 6.4 |
| 110~130 | 32 | 18 | 11.0 | 7.4 |
| 130~150 | 36 | 20 | 12.0 | 8.4 |
| 150~170 | 40 | 22 | 13.0 | 9.4 |
출처: DIN 6885-1:2019 (형식 A, 평면형 키, 둥근 끝단). t₁ = 축의 키홈 깊이, t₂ = 허브의 키홈 깊이 (헬리컬 기어 보어). 키 높이 h는 샤프트와 허브 키홈 모두에 돌출되어 있으며, 전체 체결 깊이는 t₁ + t₂ ≈ h이고 키 상단에는 작은 간극이 있습니다.
내경 공차 선택 - H7, K7 및 P7 설명
헬리컬 기어 샤프트 연결부에서 내경 공차(H7 클리어런스, K7 트랜지션 또는 P7 인터퍼런트)는 내경-샤프트 접합면에서의 조립 방식과 토크 용량을 결정합니다. DIN 6885-1 키는 H7 클리어런스 끼워맞춤 조립에서 토크를 전달하며, 인터퍼런트 끼워맞춤 연결에서는 키 없이 마찰을 통해 토크를 전달합니다.
| 내경 공차(ISO 286-1) | 핏 타입 | ⌀50 mm에서의 간극 또는 간섭 | 조립 방법 | 언제 지정하시겠습니까? |
|---|---|---|---|---|
| H7 | 간극 (h6 샤프트 포함) | +0.000 / +0.025 mm 여유 공간 | 손으로 누르거나 가볍게 망치질하십시오. 키가 토크를 전달합니다. | 표준 탈착식 헬리컬 기어토크에 필요한 키 |
| 케이7 | 전환 (k6 샤프트 포함) | -0.002 / +0.023 mm (전환) | 가볍게 누르세요. 키가 토크 용량을 강화합니다. | H7 대비 진동/마모 위험 감소; 적당한 분해 빈도 |
| 엠7 | 전환/빛 간섭 | -0.009 / +0.016 mm | 프레스(유압식 권장) | 제거 빈도가 낮고, 하중 반전 시 H7+키보다 토크 유지력이 우수합니다. |
| P7 | 간섭 | -0.026 / -0.001 mm 간섭 | 유압 프레스(10~30톤)를 사용하거나 기어를 150~200°C로 가열하십시오. | 영구적이거나 드물게 분리되는 연결 방식; 고하중 역회전 지원; 적당한 토크에서는 키 필요 없음 |
| H6 | 정밀 간극 | +0.000 / +0.016 mm (H7보다 더 빡빡함) | 맞춤형 핏 - 반드시 동일한 샤프트와 함께 사용해야 합니다. | 정밀 인덱싱 또는 레지스터; 동심도가 매우 중요한 서보 기어박스 |
최소 벽 두께 — 보어에서 루트 서클까지
벽 두께는 다음과 같습니다. 헬리컬 기어 보어와 기어 뿌리 원의 크기는 열처리 중 치근부 균열을 방지하고(얇은 단면을 통과하는 열 구배로 인해 잔류 응력이 발생하여 담금질 균열로 이어질 수 있음) 압입 연결부의 접촉 압력 하에서 허브 면의 항복을 방지하기에 충분해야 합니다.
최소 벽 두께: t_wall ≥ 2.5 × Mn (한국 Ever-Power의 침탄 기어 표준)
t_wall ≥ 2.0 × Mn (중간 부하 조건에서 QT 기어의 최소값)
벽을 확인하는 중:
근원 직경 d_f = Mn × (z − 2.5) / cos β (표준 치근단 두께 1.25 × Mn)
최대 내경 d_bore_max = d_f − 2 × t_wall_min
예시: M8, z=30, β=20°, 침탄 처리:
d_f = 8 × (30 − 2.5) / cos20° = 8 × 27.5 / 0.9397 = 234.1 mm
최소 벽 두께(t_wall_min) = 2.5 × 8 = 20 mm
최대 내경(d_bore_max) = 234.1 − 2 × 20 = 194.1 mm
이 예시의 경우 내경이 194mm보다 큽니다. 헬리컬 기어 최소 벽 두께를 위반하면 침탄 과정에서 담금질 균열이 발생하거나 프레스핏 설치 시 허브 면이 항복할 위험이 있습니다. 한국 에버파워는 도면 검토 단계에서 벽 두께 제약 조건을 확인하고 생산 시작 전에 최소값을 위반하는 내경-모듈 조합에 대해 표시합니다.
이중 키홈 — 대형 모듈 기어의 매우 높은 토크용
주어진 축 직경에서 단일 DIN 6885-1 키의 토크 용량을 초과하는 토크 요구량이 발생할 경우, 직경 방향으로 180° 간격으로 배치된 두 개의 키는 전체 키 접촉 면적을 두 배로 늘리고 키당 전단 응력을 절반으로 줄입니다. 이중 키홈은 표준 사양입니다. 헬리컬 기어 고토크 드라이브에서 축 직경이 약 150mm 이상인 경우, 두 개의 키홈은 정확히 180° 각도로 위치해야 하며, 이는 가공 후 CMM으로 측정 및 검증해야 합니다. 두 키홈 사이의 각도 오차가 ±0.1°를 초과하면 키 하중이 불균등해져 이중 키 토크 용량이 단일 키 값의 약 2배가 아닌 약 1.6배로 감소합니다.
DIN 5480 스플라인 연결 - 키 연결 대신 스플라인 연결을 선택해야 하는 경우
DIN 5480 인벌류트 스플라인 허브는 단일 키홈을 내경 둘레에 10~80개의 작은 인벌류트 프로파일 스플라인 톱니로 대체합니다. 스플라인의 토크 용량은 동일한 축 직경에서 단일 키홈보다 3~8배 높습니다. 이는 토크가 하나의 키홈에 집중되는 대신 여러 톱니에 분산되기 때문입니다. 다음과 같은 경우 키홈 대신 스플라인을 선택하십시오.
- 자주 분해해야 합니다. 스플라인 연결은 특수 공구 없이 조립 및 분해가 가능하며(슬라이드 핏 스플라인), 동시에 매우 높은 토크를 전달할 수 있습니다. 이는 간섭 끼워맞춤의 토크 용량과 H7 클리어런스 끼워맞춤의 탈착 용이성을 결합한 것입니다. 차량 구동축 및 크레인 기어박스에 널리 사용됩니다.
- 적당한 축 직경에서 매우 높은 토크: ~을 위해 헬리컬 기어 축 직경 100mm에 5,000N·m의 토크를 전달하는 경우, DIN 6885-1 키(28 × 16mm) 하나를 사용하면 키 뿌리 필렛에서 파손될 수 있습니다. 반면, 모듈 2.5의 톱니 20개를 가진 DIN 5480 스플라인은 동일한 축 직경 100mm에서 10~15배 더 높은 토크 용량을 제공합니다.
- 정밀 각도 위치 지정: DIN 5480 직경 중심 스플라인(스플라인 외경 중심)은 기어와 샤프트 사이의 동심도를 0.005~0.015mm 이내로 유지시켜 줍니다. 이는 간극으로 인해 내경과 샤프트 사이의 동심도에 약간의 변동이 허용되는 H7 키 연결 방식보다 우수한 성능입니다.
한국 에버파워 - 보어 및 키홈 가공 기본 사양
한국 에버파워 CNC 가공 헬리컬 기어 내경 및 DIN 6885-1 키홈 — 내경은 H7 공차(교정된 내경 게이지로 검증)로 정밀 가공되고, 키홈은 샤프트 직경에 대한 DIN 6885-1 표의 정확한 b × h 치수로 브로칭되며, 벽 두께는 최종 출고 전에 최소 2.5 × Mn 두께를 충족하는지 확인합니다.
한국 에버파워는 모든 제품의 내경, 키홈 및 허브 치수를 가공합니다. 헬리컬 기어 고객 도면 사양에 따라 주문 제작합니다. 표준 가공 내경은 H7 공차(보어 게이지 및 CMM으로 확인)이며, DIN 6885-1 키홈은 H9 공차로 브로칭 가공하고, 요청에 따라 90° 및 180° 기준면에서 키홈 위치를 검증하며, 벽 두께는 최소 2.5 × Mn 이상임을 확인합니다. 한국 에버파워는 고하중 용도를 위한 DIN 5480 스플라인 보어 및 간섭 끼워맞춤(P7) 보어도 가공합니다. 헬리컬 기어 제조업체기어 이빨 연삭 후 최종 가공 작업으로 보어 가공이 수행됩니다. 이를 통해 보어 동심도와 키홈 각도 위치는 연삭 전 블랭크가 아닌 완성된 기어 이빨을 기준으로 측정됩니다. 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 헬리컬 기어 제품군 모든 내경 및 연결 구성에 적용됩니다.
자주 묻는 질문
동적 균형을 위해서는 고속 주행 시 치형에 대한 키홈의 위치가 중요합니다. 헬리컬 기어키홈은 모듈과 허브 벽 두께에 따라 기어 본체 질량의 약 0.5~2%에 해당하는 작은 비대칭 질량을 보어에서 제거합니다. 헬리컬 기어 1,500RPM 이상으로 회전할 때, 이러한 비대칭 질량은 측정 가능한 불균형을 일으켜 축 주파수의 1배에 해당하는 진동을 유발할 수 있습니다. 한국 에버파워는 완성된 제품에 대한 동적 밸런싱 서비스를 제공합니다. 헬리컬 기어 피치선 속도가 10m/s를 초과하는 모든 기어는 ISO 21940 밸런스 등급 G6.3 이상을 충족해야 하며, 일반적으로 허브 면의 반대쪽에서 소량의 재료를 제거하여 밸런스를 맞춥니다. 키홈 각도 위치는 주문 파일에 기록되어 향후 교체 기어에서 밸런스 보정 위치를 기록하고 재현할 수 있도록 합니다.
60mm 샤프트의 경우: DIN 6885-1 키 = 18 × 11mm (58~65mm 샤프트 직경 범위). 키 전단 면적 = b × L_key × τ_allowable, 여기서 L_key는 유효 키 체결 길이(와 같음) 헬리컬 기어 면폭 b는 샤프트 직경에 대한 DIN 6885-1에서 권장하는 키 길이를 초과하지 않아야 합니다. 강철 샤프트와 허브에 강철 키를 사용하는 경우, 허용 전단력 τ_allowable은 하중 유형(정적 또는 반복적)에 따라 약 60~100 N/mm²입니다. b = 18 mm, L_key = 50 mm(면폭), τ = 80 N/mm²인 경우, 키 전단력은 18 × 50 × 80 = 72,000 N입니다. 토크 용량 T = 힘 × 샤프트 반경 = 72,000 × 0.030 = 2,160 N·m입니다. 60 mm 샤프트에서 더 높은 토크를 가하려면 K7 또는 M7 피팅(내경-샤프트 마찰 증가)을 사용하거나 DIN 5480 스플라인 연결을 사용하십시오.
50mm 샤프트(k6 샤프트 공차)에 P7 보어를 사용할 경우, 공칭 간섭은 반경 방향으로 0.017~0.042mm입니다. 이 간섭 끼워맞춤의 마찰 토크 용량은 T_friction = f × π × d_bore × L_hub × p × (d_bore / 2)로 계산됩니다. 여기서 p는 간섭 압력 = E × δ × (d_bore)^(−1) × 벽 계수[MPa]이고, f는 마찰 계수 ≈ 0.12~0.15(오일이 없는 강철-강철, 프레스 조립)입니다. 50mm 보어 × 0.03mm 간섭 × 40mm 허브 길이의 경우, p ≈ 210 GPa × 0.03 / (50 × 벽 보정) ≈ 50~70 MPa이므로, T ≈ 0.13 × π × 50 × 40 × 60 × 25 ≈ 1,220 N·m입니다. 이는 대략 60%에 해당하는 키 연결 토크이지만, 끼워맞춤은 키홈에 응력 집중 없이 토크를 전달하므로 역회전 또는 반복 토크 하에서 더 나은 피로 성능을 제공합니다. 한국 에버파워는 모든 P7 끼워맞춤에 대한 이론적인 토크 용량 계산을 제공합니다. 헬리컬 기어 요청 시 구멍을 뚫어드립니다.
네, 새로운 더 큰 내경이 최소 벽 두께(내경에서 루트 서클까지 2.5 × Mn)를 위반하지 않는 한 가능합니다. 모든 열처리 및 연삭이 완료된 후 CNC 선반에서 내경을 다시 가공하고, 키홈은 새로운 축 직경에 맞춰 DIN 6885-1 규격에 따라 다시 브로칭합니다. 내경 확대로 인해 키홈 폭을 넓혀야 하는 경우, 키홈 폭과 깊이 모두 새로운 축 직경 범위에 맞게 DIN 6885-1 규격에 따라 변경됩니다. 한국 에버파워는 기존에 공급된 모든 제품에 대해 내경 확대 서비스를 제공합니다. 헬리컬 기어벽 두께 검사에 따라 달라질 수 있습니다. 비용은 일반적으로 새 기어 주문 시 20~35% 정도이며, 내경 크기만 변경된 경우 새 기어를 주문하는 것보다 훨씬 저렴합니다.
헬리컬 기어의 내경, 키홈 및 허브 사양
샤프트 직경, 전달 토크, 조립 빈도 및 연결 유형 선호도를 알려주십시오. 한국 에버파워는 도면 검토 단계에서 생산 시작 전 DIN 6885-1 주요 치수, 내경 공차 등급 및 벽 두께 검사를 표준으로 수행합니다.
H7/K7/P7 내경 · DIN 6885-1 키 · DIN 5480 스플라인 · 이중 키홈 · 벽 두께 검사 · 밸런스 등급 G6.3 사용 가능
편집자: Cxm
