유성감속기를 선택하는 기준은 ‘소음과 수명’

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유성감속기를 선택할 때 헬리컬 기어와 스퍼 기어 중에서 고민할 때가 있다. 매끄럽고 조용한 작동에는 헬리컬 기어를 적용해야 하고, 높은 하중에서 감속기의 토크 밀도 또는 작동 수명을 최대화해야 하는 경우에는 스퍼 기어(평 기어)를 선택해야 한다. 이외에 유성감속기의 올바른 선택을 위해서 고려해야할 사항은 다음과 같다.

헬리컬 기어는 축 힘을 생성한다

스퍼와 헬리컬은 매우 다른 하중 특성을 지닌다. 헬릭스 각도가 제로인 스퍼 기어에는 축 방향 하중이 없으며, 스퍼 기어는 슬라이딩 접촉으로 인해 스트레스가 발생한다. 대조적으로, 헬리컬 기어는 상당한 축 방향 힘을 생성한다. 또한 접촉 지점에서 더 많은 슬라이딩으로 마찰힘이 추가된다. 감속기의 헬릭스 각도는 일반적으로 15도에서 30도 사이다. 이 각도가 증가하면 축힘과 슬라이딩 접촉은 모두 증가된다.

헬리컬 기어, 큰 사이즈의 베어링을 요구한다

스퍼 기어 베어링은 축방향 힘을 감당할 필요가 없기 때문에 감속기 기능에 있어 중요한 역할을 한다. 축 방향 힘은 헬리컬 기어를 지지하는 베어링에 대에 매우 다른 성격을 가진다. 먼저 여기서 고정 축과 유성감속기를 구별하는 것이 중요하다. 고정 축 감속기에서, 축 방향 힘의 영향은 그렇게 크지 않다. 감속기 설계자들은 추가적인 힘을 수용하기 위해 베어링의 크기를 조정해 놓았기 때문이다. 또는 극단적인 경우에, 축 방향 하중을 감당하도록 설계된 앵귤러 컨택 또는 테이퍼 롤러 베어링을 사용할 수 있다.

그러나 유성감속기에서는 다음과 같은 두 가지 이유로 축 방향 힘을 중심으로 설계하기가 훨씬 어렵다. 첫째, 유성감속기에는 일반적으로 높은 축 방향 힘을 견딜 수 있는 대형 베어링을 배치할 공간이 거의 없다. 둘째, 유성 기어 베어링은 토크 전달에서 적극적인 역할을 수행해야하기 때문이다.

유성 기어 시스템은 입력된 토크를 분할하여 감속기 출력에 연결된 유성 캐리어로 전달한다. 캐리어를 지지하는 베어링은 그 토크를 완전히 견뎌내야 한다. 그리고 설계의 어려움이 있다. 유성감속기내에 공간이 제한되어 있기 때문에 유성 기어에 사용되는 베어링은 높은 축 방향 하중에 대한 공차보다 더 큰 것을 선택해야 한다. 이러한 셋팅에서 소형 니들 롤러 베어링이 가장 일반적으로 사용된다.

감속기 선정에 대한 조언

스퍼 및 헬리컬 기어를 기반으로 한 유성감속기는 모두 각각의 역할이 있다. 헬리컬 유성 시스템의 부드럽고 조용한 특성은 하중 용량과 토크가 희생된다는 점에 유의해야한다. 니들 베어링의 경우, 하중과 수명의 일부가 상쇄될 수 있다.

따라서 감속기 선택에 대한 최상의 조언은 의료 장비, 실험실 자동화 시스템 및 인쇄 기계와 같은 소음이 예민한 애플리케이션 분야에서는 헬리컬 유성감속기가 좋은 선택이 될 수 있다는 것이다. 저소음 헬리컬 감속기를 업사이징 하면 원하는 토크와 수명주기 요구사항을 충족할 수 있다. 그러나 감속기를 업 사이징을 하면 비용이 발생된다.

반면 소음이 그다지 중요하지 않는 경우는 작은 패키지로 더 높은 하중 용량과 더 긴 수명을 제공하는 스퍼 기어 유성 시스템을 사용하는 것이 좋다.

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