키(엔지니어링)

Key (engineering)

기계공학에서 키는 회전하는 기계소자를 샤프트에 연결하는 데 사용되는 기계소자다. 키는 두 부품 사이의 상대적인 회전을 방지하고 토크 전달을 가능하게 할 수 있다. 키가 기능하려면 축과 회전하는 기계 요소에는 키웨이와 키시트가 있어야 하는데, 키에 맞는 슬롯과 포켓이다. 전체 시스템을 키이드 이음매라고 한다.[1][2] 키 이음매는 부품 간의 상대적인 축 이동을 허용할 수 있다.

일반적으로 키 구성 요소로는 기어, 풀리, 커플링 및 와셔가 있다.

종류들

열쇠는 크게 5가지 종류가 있는데, 침몰, 안장, 접선, 원형, 스플라인이다.

Sunk 키

가라앉은 열쇠의 종류: 직사각형, 사각형, 평행형, 지브헤드, 깃털, 우드러프.

병렬 키

병렬 키가 가장 널리 사용된다. 그들은 정사각형 또는 직사각형의 단면을 가지고 있다. 사각 키는 작은 샤프트에 사용되며 직사각형 면 키는 6.5인치(170 mm) 이상의 샤프트 직경에 사용되거나 접합 허브의 벽 두께가 문제가 될 때 사용된다. 고정 나사는 종종 짝짓기 부품을 제자리에 고정시키기 위해 평행 키를 동반한다.[3] 키웨이는 축과 짝짓기 부분의 세로형 슬롯이다.

  • 병렬 키를 위한 축의 키 시트

  • 내부 병렬 키웨이가 있는 스프로킷

  • 평행키이음부의 단면

W = d/4[필요하다]
H = 2d/3[clarification needed]

어디에

  • W는 키 폭이다.
  • H는 키 높이다.
  • d는 축 직경이다.

우드러프 키

우드러프 키는 반원형으로, 원형 세그먼트 키웨이에 부분적으로 장착되고 나머지 부분은 접합 부분의 세로 슬롯 키웨이에 장착된다. 원형 세그먼트는 완화 없이 원형 우드러프 커터로 직접 절삭할 수 있다. 우드러프 키의 주요 장점은 스트레스 농도와 [4]동심도에 영향을 미칠 수 있는 샤프트 숄더 부근의 밀링 제거다.[3] 후자는 특히 고속 작동에 중요하다. 키와 키웨이를 더 정확하게 맞출수록 재생과 응력 집중도 감소하고 키의 신뢰성도 향상된다. 또 다른 장점은 고정된 키를 해머로 때려서 축으로 밀거나 슬롯에서 빼내야 하는 표준 키와 달리 원형 프로필이 키를 슬롯 밖으로 밀어낸다는 것이다. 일반적인 애플리케이션에는 공작기계, 자동차 애플리케이션, 제설기 및 해양 프로펠러가 포함된다.

이런 종류의 열쇠는 윌리엄 N에 의해 개발되었다. 하트포드 코네티컷의 우드러프. 1888년, 그는 프랭클린 연구소에서 그의 발명품으로 존 스콧 메달을 받았다.[5]

  • 우드러프 키 설치

  • 우드러프 키와 키웨이

  • 기어 G는 Woodruff 키 N에 의해 축 S에 확실히 위치함

테이퍼형 키

테이퍼형 키는 허브를 체결하는 쪽에만 테이퍼로 되어 있다. 허브의 키웨이에는 테이퍼형 키와 일치하는 테이퍼가 있다. 일부 테이퍼 키에는 Gib 또는 탭이 있어 분해 시 쉽게 탈거할 수 있다. 테이퍼의 목적은 고정 나사가 필요 없이 축을 허브에 단단히 결속시키는 것뿐만 아니라 키 자체를 고정시키는 것이다. 테이퍼 키의 문제는 샤프트 회전 중심이 접합 부분에서 약간 벗어나도록 할 수 있다는 점이다.[3] 테이퍼형 키에는 키웨이에 일치하는 테이퍼(taper)가 있지만 테이퍼형 샤프트 잠금장치는 그렇지 않다는 점에서 테이퍼형 샤프트 잠금장치와 다르다.

다른이들

스카치 키 또는 네덜란드 키는 조립된 허브와 샤프트에 축방향으로 드릴로 구멍을 뚫어 만든 원형 키웨이 구멍(사각형 대신)이 특징이며, 금속 다월 핀이 키 역할을 한다. 구멍과 키가 테이퍼로 되어 있는 경우, 키를 네덜란드식 핀이라고 하는데, 이 핀은 구동되어 샤프트의 끝부분과 같은 높이로 절단하거나 분쇄하여 선택적으로 완성한다. 직선의 네덜란드식 키웨이 구멍이 선택적으로 나사산으로 두드려진 경우 일반 나사가 나사산 더치 키 역할을 한다.

스프링 핀은 고체 다월 핀 대신 네덜란드의 대체 핵심 부품이다. 스프링 핀은 자체 체결되며 진동 시 느슨하게 작동하지 않는다. 중공 스프링 핀은 고체 다월 핀보다 전단 강도가 약하며 벽 두께를 변경하여 강도를 변경할 수 있다. 이 제한적인 전단 강도 규격은 정상적인 작동을 유지하도록 설계되었지만 샤프트 토크가 과도할 경우 자리를 양보하여 기계의 나머지 부분을 손상으로부터 보호한다.

허브와 샤프트 사이에 부싱 구성 요소를 추가로 도입하면 키 조인트의 성능과 편의성이 향상된다. 테이퍼 잠금 부싱은 직사각형 키웨이 외에 나사산이 있는 세 개의 네덜란드식 키웨이와 두 개의 고정 나사를 네덜란드 키로 제공하는 키형 허브 피팅이다. 네덜란드식 키웨이는 대체 허브 측 또는 샤프트 측에만 나사산이 있으며, 반대쪽에는 나사산 간극 구멍이 형성되어 있다. 단순히 선택된 구멍으로 고정 나사를 구동함으로써, 허브 메커니즘은 망치질이나 허브 당김 없이 축에서 단단히 잠그거나 확실히 분리할 수 있도록 편리하게 작동한다. Quick-disconnect(QD) 부싱은 유사하게 작동하지만, 부싱-허브 인터페이스가 아닌 축 축 축에서 더 멀리 떨어진 부싱 플랜지에 나사산이 없는 3개의 구멍의 원형 패턴을 배치한다.

히르스 관절은 스플라인 관절과 유사하지만 표면이 아닌 샤프트 끝에 톱니가 있다.

새들 키

이러한 유형의 키는 일반적으로 구동 부재(예: 샤프트)에 부착된다. 이러한 유형의 키는 침몰된 키에 비해 강도가 낮다. 이러한 키는 거의 사용되지 않으며 구동 구성부품에 저전력을 전달한다(예: 커플링).

접선 키

접선 키는 고토크 중용 응용 프로그램에 사용된다. 각 키웨이의 측면은 키가 놓여 있는 뒤꿈치를 형성하고 압축적으로 힘을 전달한다. 이 후자의 지점은 축의 가역적인 움직임에 대해 반대 방향의 접선을 따라 다른 키가 필요하다는 것을 의미한다. 일반적으로 이 값은 축에서 90° 또는 180°만큼 오프셋된다. 키는 쐐기, 직사각형 또는 정사각형 모양일 수 있지만 특히 직사각형 이중 테이퍼 키가 사용된다.

스플라인 키

주요기사 : 스플라인(기계)

이 유형의 키는 고출력 전송을 위해 허브의 여러 키웨이를 사용한다.

키시팅

키시팅은 짝짓기 항목에 슬롯을 만드는 것이다. 키시팅은 브로치, 키시터, 와이어 컷 EDM, 샤퍼 또는 수직 슬롯머신, 수직 또는 수평 밀 또는 끌과 파일을 포함한 다양한 기계에서 수행될 수 있다.

  • 키웨이 커터

  • 스페셜 커터

  • 슬롯 공구

  • 다양한 슬롯 공구

브로칭

브로칭은 주로 사각형의 궁지에 몰린 내부 열쇠들을 자르는 데 사용된다. 특정 브로치, 부싱 및 가이드는 각각의 주어진 키웨이 단면에 사용되며, 이것은 이 과정을 대부분의 대안보다 더 비싸게 만든다. 그러나, 그것은 모든 프로세스 중에서 가장 정확한 키웨이를 생산할 수 있다. 열쇠고리를 찾는 데는 크게 세 가지 단계가 있다. 먼저 공작물을 식목 프레스 위에 놓고 부싱을 공작물의 개구부에 배치한다. 다음으로 브로치를 삽입하고 밀어넣어 키웨이를 절단한다. 마지막으로 키에 필요한 정확한 깊이를 얻기 위해 부싱과 브로치 사이에 심을 배치한다.[6]

키시터

절단할 수 있는 다양한 모양의 키시터와 샘플
모던 키시팅 기계

키시터(keyseater)와 키웨이 커터(keyway cutter)로도 알려진 키시터(keysheaters)는 키시터(keyseating machine) 그것들은 수직 셰이퍼와 매우 유사하다; 차이점은 키시터의 절삭 툴이 아래에서 공작물로 들어가 다운 스트로크를 자르는 반면, 셰이퍼의 툴은 위에서 공작물로 들어가 아래로 자른다는 것이다. 또 다른 차이점은 키시터가 편향을 최소화하기 위한 유도 시스템을 공작물 위에 두고 있다는 것인데, 이는 공차 절단을 더 가깝게 하는 결과를 초래한다. 이 과정은 고정장치나 바이스로 공작물을 테이블에 고정시키는 것으로 시작한다. 공작물이 적절하게 배치되면 왕복 암이 시동된다. 일부 모델에는 고정식 테이블이 있어 커터를 공작물에 수평으로 공급하고, 다른 모델에는 고정식 절단기에 가공물을 공급하는 이동식 테이블이 있다. 이러한 기계는 키웨이를 제외한 다른 직선적인 측면을 절단할 수 있다(그림 참조). 그들은 또한 전체 공작물을 통해 확장되지 않는 슬롯인 블라인드 슬롯을 생산할 수 있다.[7][8]

와이어 절단 전기 방전 가공(EDM)

절삭 전기 방전 가공(EDM)은 극도의 정밀도가 요구되거나 다른 절삭 기술을 쉽게 사용할 수 없는 소규모 생산 로트 크기에 주로 사용된다. 와이어 절단 EDM은 스풀링 와이어와 시험편 사이의 일련의 급속한 전류 방전을 통해 시험편에서 물질을 침식하여 키웨이를 절단한다. 컴퓨터 수치제어(CNC) 와이어 컷 EDM 기계는 동일한 허브에 있는 여러 개의 키웨이를 포함하여 다양한 종류의 키웨이를 절단할 수 있다. CNC 와이어 컷 EDM의 주요 제한사항은 키웨이를 절단하는 데 걸리는 시간과 주어진 와이어 컷 EDM 기계가 수용할 수 있는 부품의 크기다.[9]

쉐이핑 또는 슬롯팅

형상화 또는 슬롯화는 부품의 전체 길이로 확장되지 않는 키웨이를 절단하는 데 주로 사용된다. 키시팅과 마찬가지로 쉐이핑은 절단을 위해 단일점 절단 도구를 사용하지만, 셰이퍼는 고정 기둥의 절단을 통해 안내되지 않는다. 이와 같이 샤퍼 컷은 일반적으로 키시터 컷보다 편향되기 쉽다.[9]

밀링

평행, 테이퍼형, 우드러프형 열쇠는 밀링머신에서 제작할 수 있다. 엔드 밀 또는 슬롯 커터는 평행 및 테이퍼형 키웨이에 사용되며 우드러프 커터는 우드러프 키웨이에 사용된다.[10]

너무 길지 않은 내부 키웨이의 경우 반지름이 허용될 경우 키웨이를 밀링할 수 있다.

끌링

키시팅의 가장 초기 형태 중 하나는 끌로 처리했다. 키웨이는 끌을 사용하여 거칠게 만든 다음 크기에 맞게 배열된다. 키는 자주 시도하여 과도한 파일링을 방지한다. 이 기술은 길고 지루하며 더 이상 사용되지 않는다.[11]

키 이음매

전단 키는 기계가 설계 한계를 초과하여 우발적으로 작동될 경우 고장나 추가 손상을 방지하기 위한 기능이다. 전단 키는 위에서 설명한 설계 중 하나일 수 있지만 샤프트보다 약한 재료로 제작된다. 전단 키는 쉽고 저렴하게 교체되며, 비용이 많이 들거나 수리가 어려운 메커니즘에 더 심각한 손상을 방지한다. 예를 들어, 강철 축과 도르래는 황동 키를 사용할 수 있다. 조인트에 과도한 토크가 가해지면 강철 가장자리가 놋쇠 키를 두 조각으로 찢어서 도르래가 샤프트 위에서 느슨하게 회전하게 하고 나머지 기계의 손상을 완화시킨다.

축 연결부에 더 높은 토크 정격이 필요한 경우 두 개의 병렬 키를 사용할 수 있다.[3]

커터 편향 또는 표류가 발생한 부적절하게 가공된 키웨이는 필요한 적용에 충분하지 않을 수 있다.[12]

참고 항목

참조

  1. ^ Bhandari, V. B. (2007), Design of machine elements (2nd ed.), Tata McGraw-Hill, p. 340, ISBN 978-0-07-061141-2.
  2. ^ 레오나드 1908, 페이지 394
  3. ^ a b c d Keys and Keyways (PDF), archived from the original (PDF) on 2010-03-19, retrieved 2010-03-19.
  4. ^ Shigley, Joseph; Mischke, Charles (1989), Mechanical Engineering Design (5 ed.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-331657-1.
  5. ^ Garfield, Eugene (2007). "The John Scott Award Recipients from 1826 - present". Retrieved 2007-08-23.
  6. ^ 크라르, S. F. (1983) 기계 공구 작동 (pp. 84–85) 뉴욕: 그레그 디비전 맥그로우 힐.
  7. ^ Keyseating, retrieved 2010-01-30.
  8. ^ 윅, C. H. (1964) 키시팅의 다용도. 기계(NY), 70(8), 138-140.
  9. ^ a b Cutting Keyways - Broaching, Keyseating, Wire-Cut EDM, Shaping, & Milling, retrieved 2014-12-03.
  10. ^ 키베, R. R. (1995) 공작기계 실습. (5차 개정, 572 페이지) 뉴저지 주 엥글우드 클리프스: 프렌티스홀, 주식회사.
  11. ^ 레오나드 1908, 페이지 40 (
  12. ^ 로미그, J. V. (1926). 대중 과학 월간지. 월간 인기 과학잡지, 110(5), 72, 124.

참고 문헌 목록

외부 링크