기계설계 (축 이음및 클러치, 축, 마찰전동장치 )

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목차

24장 축

26장 축이음및 클러치

31장 마찰 전동장치

본문내용

기본설계
높이를 h , 폭을 b , 두께를 t , 접선력 라혀면 응력 는
=
z개의 클로에 가 균일하게 작용한다고 하면 토크 T는
여기서,D2 : 클러치 원통의 바깥지름 D1 :글러치 원통의 안지름
R : (평균반지름) 이라하면
=
② 회전토크의 계산 - 단면적을 A라 하고 허용 전단응력을 라 하면
T =
③접촉압력 : 허용압력 라하면 는 보통 강철이면 300[kgf/cm2]정도 취하면 된다.
물림의 실제면적을 A[cm2]라 하면
(2) 마찰 클러치
일직선상에 회전축을 가지고 있는 원동, 종동 양부분 사이의 전동을 접촉면의 마찰력을 이용하여 양축을 연결하는 클러치이고, 회전 중에 단속할 수 있도록 되어 있는 축이음이다. 즉 회전 중 동력축인 원동축에 정지하고 있는 종동축을 운동의 타격 없이 자유로 연결시키는 것으로, 처음에 물릴 때에 약간의 미끄럼이 생기나 그때의 마찰력에 의하여 종동원판에 서서히 가속을 주어 정지마찰력으로써 밀착시키고, 따라서 큰 비틀림 모멘트를 전달시킬 수 있는 것이다.
① 마찰재료의 조건으로는 적당한 마찰계수를 가지고 있어야 하고, 내마모성이 좋으며 상대편을 손상시키지 않아야 하고, 마찰열에 의한 온도 상승에 대하여 내열성이 크고, 또 냉각에 의한 열전도도가 커야한다. 그리고 내유성이커서 기름이 묻더라도 특성이 변하지 않아야 한다.
② 마찰재료의 종류
1) 결질재질 - 주로 가벼운 하중, 낮은 회전속도에 사용되고 상대편에는 주철이 사용된다.
2) 우피혁 - 우피혁을 피마지유, 우지 등에 담그든지 또는 그 속에서 쪄서 짜낸 것을 사용한다.
3) 석면직물 - 질이 좋은 석면섬유 또는 가루에 목선 그 밖의 다른 물질을 약간 섞어 황동면으로써 보강하여 끈을 만들어 이것을 적당한 형상으로 만들어 사용한다.
4) 코르크 - 금속 대 금속클러치의 아래쪽의 금속접촉면에는 마개의 형상을 하고 있는 코르크를 박는수가 있다.
③ 축향마찰 클러치
마찰면이 축방향으로 이동하고, 전동력이 작고 경부하 고속용에 사용한다.
1) 원판 클러치(disk clutch)
구동축과 종동축이 각각 1개 내지 몇 개의 원판을 가지고 이것을 서로 접촉시켜서 그 사이의 마찰에 의하여 회전 토크를 전달시킨다. 원판수에 의하여 다판식과 단판식으로 나누어진다.
* 단판 클러치
회전토크
F는 정지마찰에 의한 회전력
P는 축방향으로 미는힘
* 다판 클러치
P는 축방향으로 미는 힘
은 각 클러치면세서 축방향 반력
마찰에 의한 회전토크는
F1은 마찰면 1개당 원주방향 마찰력
*최대 전달 토크는
클러치판의 수가 증가하여도 같은 크기의 축방향 힘에 대하여 같은 크기의 토크를 전달
* 접촉면 압력과 축방향 힘
축방향으로 미는 힘 P
접촉면 압력 q는
에서
31장 마찰전동장치 및 무단변속기
마찰전동장치
마찰전동장치는 2개의 바퀴를 직접 접촉시킨 다음 이것을 서로 밀어붙여 그 사이에 생기는 마찰력을 이용하여 두 축 사이에 동력을 전달시키는 장치이다. 2개의바퀴는 구름 접촉을 하면서 회전하므로 접촉선 위의 한 점에서 두 바퀴의 표면속도는 항상 같다. 마찰전동장치는 접촉면이 매끄럽기 때문에 운전 중 접촉을 분리시키지 않고 바퀴를 이동시킬 수 있고 지름을 자유로 변경시킬 수 있으며 주어진 범위 내에서 연속 직선적으로 변속시킬 수 있는 장치를 용이하게 얻을 수 있는 특징이 있어 여러 곳에 응용 사용되고 있다.
* 마찰차는 구별하면 1) 평마찰차(spur friction wheel)는 2축이 평행하고 바퀴는 원통형이다. 2) 홈마찰차(구마찰차 : grooved friction wheel)는 2축이 평행하다. 3) 원추마찰차(산마찰차 : bevel friction wheel)는 2축이 어느 각도로 서로 만나고 있으며 바퀴는 원추형이다. 4) 변속 마찰차(variable speed friction wheel)
① 평 마찰차
1)회전비 : 두 원통마찰차가 완전한 구름 접촉을 하여 미끄럼이 전혀 없다고 하면 표면 속도는 같다.
, 를 그 각속도, 매분의 회전속도를 각각 , 라 하면
= , = , =
2) 마찰에 의한 전동마력
= = [PS] *
3) 접촉선상의 허용응력과 마찰차의 폭
: 바퀴를 미는 힘을 접촉선 1[cm]에 할당한 힘의 강도[kgf]
b : 바퀴의 폭[cm] 이라하면
(2) 홈붙이 마찰차(Grooved friction wheel)
마찰차에 의하여 큰 동력을 전달시키려고 할 때 일반적으로 두 바퀴를 큰 힘으로 밀어 붙여야 되는데, 밀어붙이는 힘은 베어링을 통하여 주어지므로 이것은 베어링하중으로 되고 큰 마찰손실이 생긴다. 따라서 이것을 개량한 것이 홈마찰차이다.
홈 측면에서의 반력을 R(kg), 홈의 각도를 (30~40)으로하면
회전 마찰력은
(3) 원뿔 마찰차
원뿔 마찰차 회전비
전달마력
② 무단변속기
(1) 원판 마찰차
오른쪽의 그림은 롤러원판장치로서 2축은 직교하고 있고 롤러B는 축을 좌우로 이동시킴으로써 원판 A의 회전속도를 자유로 연속적으로 변화시킬 수가 있다.
원판차가 1개일때
(2) 원추를 이용하는 경우
원추차를 이용하는 경우는 오른쪽 그림고 같이 원추차 A와 롤러 B가 접촉하여 회전시키고 롤러를 화살표 방향으로 이동시킬 때 A,B 의 속도가 변화하는 기구이다.
(3)구면마찰차에 의한 무단변속장치
접촉표면에 구면을 사용하면 구면의 중심의 둘레에 운동시켜도 상대편의 바퀴와의 접촉을 그대로 계속시킬 수 있다는 것이 변속장치로서 실질상 편리한 점이다.
PIV 무단변속장치
PIV는 positive infinitely variable의 두문자를 쓴 것이고 V벨트기구를 특수한 바벨 기어와 특수 체인의 측면을 맞물리게 한 것이다. 특수한 베벨 기어라는 것은 양측의 원추면에 요철을 설치하여 양측의 요철을 어긋나게 하여 기어와 같은 관계, 즉 철에는 요가 대향하도록 한 것이고, 외주부에서 이 요철이 크고 중심 가까운 곳에서는 작아져 있다. V벨트에 상당하는 특수 체인은 그 종 방향과 직각으로 출입할 수 있는 얇은 강판이 수많이 조합되어 있고, 강판이 상대편의 요철에 따라 출입하여 맞물게 되어 있다. 다른 마찰차의 방식과는 달리 서로 맞물리기 때문에 회전의 전달이 확실하다

키워드

축,   클러치,   마찰전동장치,   기계설계,   축이음