커플링

Coupling
이 기사는 두 물체 사이의 기계적 연결에 관한 것이다.기타 용도는 커플링(동음이의)을 참조하십시오.
회전 커플링
자동차 타이어 조각으로 만들어진 급조된 플렉시블 커플링은 엔진과 워터 펌프의 구동축을 연결합니다.이건 정렬 불량과 진동을 없애기 위해 사용합니다.

커플링은 동력 전달을 위해 두 축의 끝을 연결하는 데 사용되는 장치입니다.커플링의 주된 목적은 어느 정도 정렬 불량이나 엔드 이동을 허용하면서 두 개의 회전 장비를 결합하는 것입니다.보다 일반적인 맥락에서 커플링은 인접한 부품 또는 [1]물체의 끝을 연결하는 역할을 하는 기계 장치일 수도 있습니다.일반적으로 연결 장치는 작동 중에 축의 분리를 허용하지 않지만, 일부 토크 한계를 초과할 경우 미끄러지거나 분리될 수 있는 토크 제한 연결 장치가 있습니다.커플링의 선택, 설치 및 유지보수는 유지관리 시간과 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다.

사용하다

샤프트 커플링은 기계에서 여러 가지 용도로 사용됩니다.주요 기능은 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 전력을 전달하는 것입니다(예: 커플링을 통해 펌프에 전력을 전달하는 모터).

기타 일반적인 용도:

  • 회전 장치의 진동 특성을 변경하는 방법
  • 구동 부품과 피동 부품을 연결하기 위해
  • 보호를 도입하다
  • 한 축에서 다른 축으로 충격 부하 전달을 줄이기 위해
  • 과부하 발생 시 미끄러짐

종류들

빔 커플링

빔 커플링

빔 커플링(헬리컬 커플링이라고도 함)은 두 축 사이에 토크를 전달하면서 다른 축에 대한 각도의 어긋남, 평행 오프셋 및 축의 움직임까지 허용하는 유연한 커플링입니다.이 설계는 단일 재료를 사용하며 나선 경로를 따라 재료를 제거하여 나선 형태의 곡선 유연 빔을 생성함으로써 유연해집니다.단일 재료로 만들어졌기 때문에 빔 스타일 커플링은 일부 멀티피스 커플링에서 볼 수 있는 백래시를 나타내지 않습니다.전체 가공 커플링의 또 다른 장점은 단일 부품의 무결성을 유지하면서 최종 제품에 기능을 통합할 수 있다는 것입니다.

헬리컬 빔의 리드 변경은 비정렬 기능뿐만 아니라 토크 용량 및 비틀림 강성과 같은 기타 성능 특성을 변화시킵니다.심지어 동일한 나선 내에서 여러 개의 시동을 걸 수도 있습니다.

빔 커플링 제조에 사용되는 재료는 또한 빔 커플링의 성능과 식품, 의료 및 항공 우주와 같은 특정 용도에 대한 적합성에 영향을 미칩니다.재료는 일반적으로 알루미늄 합금과 스테인리스강이지만 아세탈, 마레이징강 및 티타늄으로 만들 수도 있습니다.가장 일반적인 응용 분야는 로터리 인코더를 샤프트에 부착하고 로봇 공학용 모션 컨트롤을 하는 것입니다.

빔 커플링은 업계에 따라 다양한 이름으로 알려져 있습니다.이러한 이름에는 플렉시블 커플링, 플렉시블 빔 커플링, 플렉시블 샤프트 커플링, 플렉시블, 헬리컬 커플링 및 샤프트 커플링이 포함됩니다.

플렉시블 빔 커플링을 사용하여 2개의 회전축을 결합할 때의 주된 이점은 진동 및 반작용 부하를 줄여 기계의 전체적인 마모와 손상을 줄이고 장비 수명을 연장하는 것입니다.

  • A beam coupling with optional features machined into it

    옵션 기능이 가공된 빔 커플링

  • Increasing number of coils allows for greater angular misalignment

    코일 수가 증가하면 각도 정렬 불량도 커집니다.

부시 핀 플랜지 커플링

부시 핀 플랜지 커플링은 두 축의 약간 불완전한 정렬에 사용됩니다.

이것은 보호형 플랜지 커플링의 변형된 형태입니다.이 유형의 커플링은 핀이 있으며 커플링 볼트와 함께 작동합니다.고무 또는 가죽 부시는 핀 위에 사용됩니다.커플링은 구조가 서로 다른 두 개의 반쪽을 가지고 있습니다.핀은 너트로 플랜지 중 하나에 단단히 고정되고 다른 플랜지에는 느슨하게 유지됩니다.이 커플링은 작은 평행 어긋남, 각도 어긋남 또는 축 어긋남이 있는 축을 연결하는 데 사용됩니다.이 커플링에서 고무 부싱은 작동 중 충격과 진동을 흡수합니다.이러한 유형의 커플링은 주로 전기 모터와 기계를 연결하는 데 사용됩니다.

등속 결합

주요 기사:등속 조인트

등속(CV) 커플링에는 Rzepa 조인트, Double Cardan 조인트 및 Thompson 커플링의 다양한 유형이 있습니다.

클램프 또는 스플릿 머프 커플링

이 커플링에서 머프 또는 슬리브는 주철의 두 절반 부분으로 만들어지며 연강 스터드 또는 볼트로 접합된다.이 커플링의 장점은 샤프트의 위치를 변경하지 않고 커플링을 조립 또는 분해할 수 있다는 것입니다.이 커플링은 중속에서의 고출력 전송에 사용됩니다.

다이어프램 커플링

다이어프램 커플링은 토크를 플렉시블 플레이트의 외경에서 내경, 스풀 또는 스페이서 피스를 통해 내경에서 외경으로 전달합니다.I.D.에서 O.로의 플레이트 또는 일련의 플레이트 변형.D는 오정렬을 실현합니다.

디스크 커플링

주요 기사:디스크 커플링

디스크 커플링은 구동에서 피구동 볼트로 토크를 공통 볼트 원에 접선 방향으로 전달합니다.토크는 일련의 얇은 스테인리스 스틸 디스크를 통해 볼트 사이에 전달됩니다.정렬 오류는 볼트 사이의 재료를 변형함으로써 발생합니다.

탄성 결합

탄성 커플링(윈드서핑 돛대를 보드에 연결하기 위한)

탄성결합은 탄성성성분에 의해 토크 또는 기타 하중을 전달한다.예를 들어 윈드서핑 리그(배, 돛대 및 구성 요소)를 [2]돛대에 결합하는 데 사용되는 커플링이 있습니다.윈드서핑 용어로는 보통 "유니버설 조인트"라고 불리지만, 현대의 디자인은 일반적으로 강하고 유연한 재료를 기반으로 하며, 기술적으로 탄성 결합이라고 더 잘 묘사됩니다.힘줄이나 모래시계 모양일 수 있으며 견고하고 내구성이 뛰어난 탄성 소재로 구성되어 있습니다.이 응용 프로그램에서는 커플링이 토크를 전달하지 않고 기판에 돛 동력을 전달하여 추력을 생성합니다(승객의 몸을 통해서도 [citation needed]돛 동력의 일부가 전달됨).

플렉시블 커플링

플렉시블 커플링은 일반적으로 두 축이 약간 잘못 정렬되었을 때 한 축에서 다른 축으로 토크를 전달하는 데 사용됩니다.최대 1.5°의 다양한 정도의 오정렬과 일부 평행 오정렬을 수용할 수 있습니다.진동 감쇠 또는 소음 감소에도 사용할 수 있습니다.회전축 적용에서 플렉시블 커플링은 축 또는 기타 구성 요소의 정렬 오류, 진동, 충격 부하 및 열팽창과 같은 조건의 유해 영향으로부터 구동 및 구동 축 구성 요소(예: 베어링)를 보호할 수 있습니다.

먼저 플렉시블 커플링은 금속과 탄성체의 두 가지 필수 그룹으로 나뉩니다.메탈릭 타입은 자유롭게 장착되는 부품으로 서로 구르거나 미끄럼을 타거나 반대로 구부러져 정렬 불량을 일으키는 비운동 부품을 사용합니다.탄성체 유형은 금속 허브 간에 토크를 전달하는 탄력성, 비이동성, 탄성 또는 플라스틱 요소로부터 유연성을 얻습니다.

유체 커플링

주요 기사:유체 커플링

기어 커플링

기어 커플링

기어 커플링은 공선 상태가 아닌 두 축 간에 토크를 전달하기 위한 기계 장치입니다.각 샤프트에 고정된 유연한 조인트로 구성됩니다.두 조인트는 스핀들이라고 하는 세 번째 샤프트에 의해 연결됩니다.

각 조인트는 1:1 기어비의 내부/외부 기어 쌍으로 구성됩니다.외부 기어의 톱니 측면과 외경은 두 기어 사이의 각도 변위를 위해 크라운으로 되어 있습니다.기계적으로 기어는 프로필이 수정된 회전 스플라인과 동일합니다.그것들은 상대적으로 큰 치아의 크기 때문에 기어라고 불립니다.

기어 커플링 및 유니버설 조인트는 유사한 용도로 사용됩니다.기어 커플링은 주어진 공간에 맞게 설계된 범용 조인트보다 높은 토크 밀도를 가지며, 범용 조인트에서는 낮은 진동이 발생합니다.유니버설 조인트의 토크 밀도에 대한 제한은 크로스 섹션과 요크의 제한된 단면 때문입니다.기어 커플링의 기어 톱니에는 각도가 어긋날 수 있도록 백래시가 높습니다.과도한 백래시는 [citation needed]진동의 원인이 될 수 있습니다.

기어 커플링은 일반적으로 4-5°[citation needed]의 각도의 오정렬, 즉 연결된 축의 축에 대한 스핀들의 각도로 제한됩니다.유니버설 조인트는 정렬 불량률이 높을 수 있습니다.

단일 조인트 기어 커플링은 명목상 동축 2개를 연결하는 데도 사용됩니다.이 응용 프로그램에서는 이 장치를 기어형 플렉시블 또는 플렉시블 커플링이라고 합니다.단일 조인트는 장착 오류 및 작동 조건으로 인한 축 정렬의 변경과 같은 사소한 오정렬을 허용합니다.이러한 기어 커플링 유형은 일반적으로 1/4–1/2°[citation needed]의 각도 오정렬로 제한됩니다.

가이슬링거 커플링

주요 기사:가이슬링거 커플링

주보

주요 기사:주보

그리드 커플링

그리드 커플링은 2개의 샤프트 허브, 금속 그리드 스프링 및 분할 커버 키트로 구성된다.토크는 금속 그리드 스프링 요소를 통해 두 커플링 샤프트 허브 간에 전달됩니다.

금속 기어 및 디스크 커플링과 마찬가지로 그리드 커플링은 높은 토크 밀도를 가집니다.기어 또는 디스크 커플링에 비해 그리드 커플링의 장점은 그리드 커플링 스프링 요소가 시간에 따라 피크 부하 충격 에너지를 흡수하고 확산시킬 수 있는 능력이다.이는 피크 부하의 크기를 줄이고 약간의 진동 감쇠 기능을 제공합니다.그리드 커플링 설계의 단점은 일반적으로 [3]비정렬을 수용할 수 있는 능력이 매우 제한적이라는 것입니다.

유연성이 뛰어난 커플링

Highly flexible coupling installed on board
유연성이 뛰어난 커플링

고유연성 커플링은 비틀림 진동 문제를 제거하고 충격의 균형을 맞추기 위해 설계되었기 때문에 공진 또는 비틀림 진동이 문제가 될 수 있는 경우 설치된다.

시스템이 높은 수준의 비틀림 유연성과 정렬 불량 용량을 필요로 하는 설비에 사용됩니다.이러한 유형의 커플링은 비틀림 진동에 대한 효과적인 댐핑과 높은 변위 용량을 제공하여 구동력을 보호합니다.유연성이 높은 탄성 커플링의 설계로 조립이 용이합니다.이러한 커플링은 또한 축 변위(방사, 축 및 각도)를 보상하고 토크는 [4]전단 방식으로 전달됩니다.이음매의 크기 및 강성에 따라 플렉시블 부분은 단일 [5]및/또는 다중열일 수 있다.

히스관절

주요 기사:히스 이음

허스 조인트는 토크를 전달하기 위해 서로 맞물린 두 축 단부에 테이퍼형 톱니를 사용합니다.

유체역학 커플링

주요 기사:유체역학 커플링

죠 커플링

주요 기사 : 턱 커플링

턱 커플링은 스파이더 또는 러브조이 커플링으로도 알려져 있다.

자기 결합

주요 기사 : 자기 커플링

자기 커플링은 자기력을 사용하여 어떤 샤프트에서 다른 샤프트로 아무런 접촉 없이 전력을 전달합니다.이를 통해 완전한 매체 분리가 가능합니다.따라서 에서는 두 영역을 엄밀하게 분리하는 동시에 한쪽에서 다른 쪽으로 기계적 동력을 지속적으로 전달할 수 있어 교차 오염 방지가 필수적인 애플리케이션에 이상적입니다.

올덤 커플링

애니메이션 올덤 커플러

Oldham 커플링은 입력에 연결된 디스크, 출력에 연결된 디스크, 그리고 혀와 홈에 의해 처음 두 개의 디스크와 결합된 중간 디스크를 가지고 있습니다.한쪽의 혀와 홈은 혀와 수직이고 다른 한쪽은 홈이다.중앙 디스크는 입력축 및 출력축과 동일한 속도로 중심을 중심으로 회전합니다.중심은 입력축과 출력축 사이의 중간점을 중심으로 회전당 2회씩 원형 궤도를 추적합니다.종종 스프링은 메커니즘의 백래시를 줄이기 위해 사용됩니다.이 커플링 유형의 장점은 두 개의 유니버설 조인트에 비해 크기가 작다는 것입니다.이 커플러는 1821년 아일랜드에서 패들 기선 디자인의 문제를 해결하기 위해 발명된 존 올드햄의 이름을 따서 붙여졌다.

  • Oldham coupler, assembled

    조립된 올덤 커플러

  • Oldham coupler, disassembled

    올드햄 커플러, 분해 완료

래그 조인트

주요 기사 : 래그 조인트

래그 조인트는 일반적으로 자동차 스티어링 링크 및 드라이브 트레인에 사용됩니다.드라이브 트레인에서 사용할 경우 Giubo로 알려지기도 합니다.

강성 커플링

리지드 커플링은 정밀한 샤프트 정렬이 필요할 때 사용됩니다. 리지드 커플링은 리지드 커플링의 어긋남을 보상할 수 없기 때문에 샤프트 정렬이 잘못되면 커플링의 성능과 수명에 영향을 미칩니다.그 때문에, 그 애플리케이션은 한정되어 있어 통상, 수직 드라이버에 관련하는 애플리케이션에 사용되고 있습니다.

클램프 또는 압축 강성 커플링은 두 부분으로 나뉘며 축 주위에 함께 끼워져 슬리브가 형성됩니다.슬리브 모델보다 유연성이 뛰어나고 제자리에 고정된 샤프트에서도 사용할 수 있습니다.일반적으로 나사가 커플링을 통과하고 나머지 절반까지 통과하여 단단히 고정할 수 있을 정도로 크기가 큽니다.플랜지 강성 커플링은 무거운 부하 또는 산업용 장비를 위해 설계되었습니다.이들은 수직 플랜지로 둘러싸인 짧은 소매로 구성됩니다.각 축에 커플링이 하나씩 배치되어 두 플랜지가 서로 마주보고 정렬됩니다.그런 다음 플랜지에 일련의 나사 또는 볼트를 설치하여 함께 고정할 수 있습니다.플랜지 장치는 크기와 내구성 때문에 연결되기 전에 축을 정렬하는 데 사용할 수 있습니다.

슈미트 커플링

주요 기사:슈미트 커플링

슬리브, 박스 또는 머프 커플링

슬리브 커플링은 샤프트 크기에 따라 필요한 공차까지 보어가 마감된 파이프로 구성됩니다.이 커플링의 사용에 기초하여 키에 의해 토크를 전달하기 위해 보어에 키웨이가 형성된다.커플링을 제자리에 고정하기 위해 나사 구멍 2개가 제공됩니다.

슬리브 커플링은 박스 커플링이라고도 합니다.이 경우 축 단부는 서로 결합되고 머프 또는 슬리브로 둘러싸인 서로 맞닿아 있습니다.

Gib 헤드 싱크 키는 2개의 샤프트와 슬리브(이것이 커플링의 가장 단순한 유형)를 함께 고정합니다.이것은 주철로 만들어져 설계와 제조가 매우 간단하다.내경이 샤프트 직경과 동일한 중공 파이프로 구성되어 있습니다.중공 파이프는 테이퍼 싱크 키를 사용하여 샤프트의 두 개 이상의 단부에 장착됩니다.키와 슬리브는 한 축에서 다른 축으로 전력을 전달하는 데 유용합니다.

테이퍼형 샤프트 잠금 장치

테이퍼형 잠금 장치는 키리스 샤프트 잠금[6] 장치의 한 형태로 샤프트에서 재료를 제거할 필요가 없습니다.기본 개념은 클램프 커플링과 유사하지만 회전 모멘트는 [7]샤프트의 중심에 가깝습니다.종래의 평행 키의 대체 결합 장치인 테이퍼형 잠금 장치는, [8][9][10]키웨이의 마모에 의한 플레이의 가능성을 배제합니다.유지관리에는 1개의 툴만 필요하고, 자기중심적인 회전은 열쇠 달린 조인트보다 오래 지속되지만, 단점은 비용이 [citation needed]더 많이 든다는 것입니다.

트윈 스프링 커플링

입력축에서 출력축으로 토크를 전달할 수 있는 볼 베어링이 중앙에 있는 2개의 역류 스프링으로 구성된 플렉시블 커플링입니다.내부 [11]구성 요소가 없으므로 윤활이 필요하지 않고 일관되게 작동합니다.

유니버설 조인트

주요 기사:유니버설 조인트

연결 유지 보수 및 고장

커플링 유지보수를 위해서는 각 커플링에 대한 정기 점검이 필요합니다.구성 요소는 다음과 같습니다.

  • 육안 검사 수행
  • 마모 또는 피로 징후 확인
  • 정기적으로 커플링 청소
  • 커플링이 윤활되었는지 정기적으로 확인하고 교체합니다.이 유지보수는 대부분의 커플링에 대해 매년 필요하며 불리한 환경 또는 까다로운 작동 조건의 커플링에 대해 더 자주 필요합니다.
  • 각 커플링에 대해 수행된 유지보수를 [12]날짜와 함께 문서화합니다.

그러나 적절한 유지보수를 하더라도 커플링이 고장날 수 있습니다.유지보수 이외의 장애의 근본 원인은 다음과 같습니다.

  • 부적절한 설치
  • 커플링 선택 불량
  • 설계 [12]능력 이상의 운용.

잠재적 커플링 고장을 나타내는 외부 징후는 다음과 같습니다.

  • 비명, 비명, 잡음 등 이상음
  • 과도한 진동 또는 흔들림
  • 실패한 씰은 윤활유 [12]누출 또는 오염으로 나타납니다.

커플링 밸런스 확인

커플링은 보통 출하 전에 공장에서 밸런스가 잡히지만 작동 중에 밸런스가 깨지는 경우가 있습니다.균형 조정은 어렵고 비용이 많이 들 수 있으며, 일반적으로 운용 공차가 노력과 비용이 정당화될 경우에만 수행됩니다.어느 시스템에서나 허용할 수 있는 커플링 불균형의 양은 연결된 특정 기계의 특성에 따라 결정되며 상세한 분석 또는 [12]경험에 의해 결정될 수 있습니다.

레퍼런스

  1. ^ "Definition of COUPLING". Merriam-webster.com. Retrieved 28 November 2018.
  2. ^ "Review of Windsurf Universal Joint Types – 'Your Ride, Our Gear'". Unifiber.net. Retrieved 28 November 2018.
  3. ^ "Why a Grid Coupling – Features & Benefits, Design Basics, and Element Options". Couplinganswers.com. Retrieved 2014-12-22.
  4. ^ "RATO S". www.vulkan.com. Retrieved 2021-04-05.
  5. ^ "Transmitting solutions for tougher applications". Riviera. Retrieved 2021-04-20.
  6. ^ "Lovejoy, Inc. : Products : Couplings & Power Transmission: Shaft Locking Devices". Lovejoy-inc.com. Archived from the original on 16 February 2015. Retrieved 7 January 2015.
  7. ^ "U.S. Tsubaki POWER-LOCK Catalog" (PDF). Ustsubaki.com. Retrieved 7 January 2015.
  8. ^ "Power Lock". Tsubakimoto.com. Archived from the original on 10 June 2015. Retrieved 7 January 2015.
  9. ^ (PDF). 4 September 2012 https://web.archive.org/web/20120904160139/http://www.fennerdrives.com/catalogs/keyless_bushings.pdf. Archived from the original (PDF) on 2012-09-04. Retrieved 28 November 2018. {{cite web}}:누락 또는 비어 있음 title=(도움말)
  10. ^ "NEF Taper-Lock Series". Tsubakimoto.com. Retrieved 7 January 2015.
  11. ^ "Twin Spring Coupling – Universal Joint and CV Joint Replacement". Twinspringcoupling.com. Retrieved 2017-07-14.
  12. ^ a b c d Boyle, B. (2008). "Tracking the causes of coupling failure". Plantservices.com. Retrieved 7 January 2015. Explore coupling maintenance and the telltale signs of failure to maximize coupling life and ensure reliable system operations

외부 링크

Wikimedia Commons에는 Couplings 관련 미디어가 있습니다.