샤프트기계 시스템의 중요한 구성 요소로, 토크를 전달하고 굽힘 모멘트를 견디는 동시에 모든 변속기 요소를 지지하는 중추 역할을 합니다. 샤프트의 설계는 개별적인 특성에 초점을 둘 뿐만 아니라 샤프트 시스템의 전체 구조와의 통합도 고려해야 합니다. 샤프트는 운동 및 동력 전달 중에 받는 하중 유형에 따라 스핀들, 드라이브 샤프트 및 회전 샤프트로 분류될 수 있습니다. 또한 축 형상에 따라 직선 샤프트, 편심 샤프트, 크랭크 샤프트 및 유연한 샤프트로 분류할 수 있습니다.
스핀들
1. 고정 스핀들
이 유형의 스핀들은 정지 상태에서 굽힘 모멘트만 견뎌냅니다. 구조가 간단하고 강성이 뛰어나 자전거 축과 같은 응용 분야에 이상적입니다.
2.회전 스핀들
고정 스핀들과 달리 회전 스핀들은 움직이는 동안 굽힘 모멘트를 견뎌냅니다. 이는 기차 바퀴 축에서 흔히 발견됩니다.
드라이브 샤프트
구동축은 토크를 전달하도록 설계되었으며 일반적으로 높은 회전 속도로 인해 길이가 더 길어집니다. 원심력으로 인한 심한 진동을 방지하기 위해 구동축의 질량은 원주를 따라 고르게 분산됩니다. 최신 드라이브 샤프트는 중실 샤프트에 비해 더 높은 임계 속도를 제공하는 중공 설계를 활용하는 경우가 많아 더 안전하고 재료 효율성이 높습니다. 예를 들어, 자동차 구동축은 일반적으로 균일한 두께의 강철판으로 만들어지는 반면, 대형 차량은 이음매 없는 강철 파이프를 사용하는 경우가 많습니다.
회전축
회전 샤프트는 굽힘 및 비틀림 모멘트를 모두 견딜 수 있다는 점에서 독특하며 기계 장비에서 가장 일반적인 구성 요소 중 하나입니다.
스트레이트 샤프트
직선 샤프트는 선형 축을 가지며 광학 샤프트와 계단형 샤프트로 분류될 수 있습니다. 고정형 샤트는 일반적으로 흙이 묻어 있지만 강성과 비틀림 안정성을 유지하면서 무게를 줄이기 위해 속이 비어 있도록 설계할 수 있습니다.
1. 광학 샤프트
모양이 간단하고 제조가 용이한 이 샤프트는 주로 변속기에 사용됩니다.
2.단차형 샤프트
계단식 종단면을 갖는 샤프트를 계단식 샤프트라고 합니다. 이러한 설계를 통해 구성요소의 설치 및 배치가 더욱 쉬워지고 부하 분산이 더욱 효율적으로 이루어집니다. 그 모양은 강도가 균일한 빔과 비슷하지만 응력 집중 지점이 여러 개 있습니다. 이러한 특성으로 인해 계단식 샤프트는 다양한 변속기 응용 분야에 널리 활용됩니다.
3.캠축
캠축은 피스톤 엔진의 중요한 구성 요소입니다. 4행정 엔진에서 캠축은 일반적으로 크랭크축 속도의 절반으로 작동하지만 여전히 높은 회전 속도를 유지하고 상당한 토크를 견뎌야 합니다. 결과적으로 캠샤프트 설계 시 강도와 지지력에 대한 엄격한 요구 사항이 적용됩니다.
캠축은 일반적으로 특수 주철로 만들어지지만 일부는 내구성을 높이기 위해 단조 재료로 제작됩니다. 캠축의 디자인은 전체 엔진 아키텍처에서 중요한 역할을 합니다.
4.스플라인 샤프트
스플라인 샤프트는 표면에 세로 키 홈이 있는 독특한 외관으로 인해 이름이 붙여졌습니다. 이러한 키홈을 통해 회전 구성요소를 샤프트에 장착하여 동기화된 회전을 유지할 수 있습니다. 이러한 회전 기능 외에도 스플라인 샤프트는 축 방향 이동도 가능하게 하며 일부 설계에는 제동 및 조향 시스템에 사용할 수 있는 안정적인 잠금 메커니즘이 통합되어 있습니다.
또 다른 변형은 내부 및 외부 튜브로 구성된 텔레스코픽 샤프트입니다. 외부 튜브에는 내부 톱니가 있고 내부 튜브에는 외부 톱니가 있어 서로 완벽하게 맞물릴 수 있습니다. 이 디자인은 회전 토크를 전달할 뿐만 아니라 길이를 늘리고 줄이는 기능도 제공하므로 변속기 기어 변속 메커니즘에 사용하기에 이상적입니다.
5.기어 샤프트
기어의 이덴덤 원에서 키홈 바닥까지의 거리가 최소일 때 기어와 샤프트는 기어 샤프트라고 알려진 단일 장치로 통합됩니다. 이 기계 구성요소는 회전 부품을 지원하고 이들 부품과 함께 작동하여 동작, 토크 또는 굽힘 모멘트를 전달합니다.
6.웜 샤프트
웜 샤프트는 일반적으로 웜과 샤프트를 모두 통합하는 단일 장치로 구성됩니다.
7.중공축
중심이 비어 있도록 설계된 샤프트를 중공 샤프트라고 합니다. 토크를 전달할 때 중공축의 외부 층은 가장 높은 전단 응력을 경험하므로 재료를 보다 효율적으로 사용할 수 있습니다. 중공축과 중실축의 굽힘 모멘트가 동일한 조건에서 중공축은 성능 저하 없이 무게를 크게 줄여줍니다.
크랭크 샤프트
크랭크샤프트는 엔진의 중요한 부품으로, 일반적으로 탄소 구조강이나 연성철로 만들어집니다. 메인 저널과 커넥팅 로드 저널이라는 두 가지 주요 섹션으로 구성됩니다. 메인 저널은 엔진 블록에 장착되고 커넥팅 로드 저널은 커넥팅 로드의 큰 끝 부분에 연결됩니다. 커넥팅 로드의 작은 끝은 실린더의 피스톤에 연결되어 고전적인 크랭크 슬라이더 메커니즘을 형성합니다.
편심 샤프트
편심 샤프트는 중심과 정렬되지 않은 축을 가진 샤프트로 정의됩니다. 주로 부품의 회전을 용이하게 하는 일반 샤프트와 달리 편심 샤프트는 회전수와 회전수를 모두 전달할 수 있습니다. 샤프트 사이의 중심 거리를 조정하기 위해 V-벨트 구동 시스템과 같은 평면 연결 메커니즘에 편심 샤프트가 일반적으로 사용됩니다.
유연한 샤프트
유연한 샤프트는 주로 토크와 동작을 전달하도록 설계되었습니다. 비틀림 강성에 비해 굽힘 강성이 현저히 낮기 때문에 플렉서블 샤프트는 다양한 장애물을 쉽게 피할 수 있어 주동력과 작업 기계 간의 장거리 전달이 가능합니다.
이 샤프트는 추가적인 중간 전달 장치 없이 상대 이동이 있는 두 축 사이의 모션 전달을 촉진하므로 장거리 응용 분야에 이상적입니다. 단순한 디자인과 저렴한 비용으로 다양한 기계 시스템에서 인기를 얻고 있습니다. 또한 유연한 샤프트는 충격과 진동을 흡수하여 전반적인 성능을 향상시킵니다.
일반적인 응용 분야에는 휴대용 전동 공구, 공작 기계의 특정 전송 시스템, 주행 거리계 및 원격 제어 장치가 포함됩니다.
1.파워형 플렉서블 샤프트
전동형 플렉서블 샤프트는 호스 조인트 내부에 슬라이딩 슬리브가 장착된 소프트 샤프트 조인트 끝 부분에 고정 연결이 있는 것이 특징입니다. 이 샤프트는 주로 토크 전달용으로 설계되었습니다. 전동식 플렉서블 샤프트의 기본 요구 사항은 충분한 비틀림 강성입니다. 일반적으로 이러한 샤프트에는 단방향 전송을 보장하는 역방향 메커니즘이 포함되어 있습니다. 외부 레이어는 더 큰 직경의 강철 와이어로 구성되며 일부 디자인에는 코어 로드가 포함되지 않아 내마모성과 유연성이 모두 향상됩니다.
2.제어식 플렉서블 샤프트
제어형 플렉서블 샤프트는 주로 모션 전달용으로 설계되었습니다. 그들이 전달하는 토크는 주로 와이어 플렉서블 샤프트와 호스 사이에서 발생하는 마찰 토크를 극복하는 데 사용됩니다. 낮은 굽힘 강성 외에도 이러한 샤프트는 충분한 비틀림 강성을 가져야 합니다. 파워형 플렉서블 샤프트와 비교하여 제어형 플렉서블 샤프트는 코어 로드가 있고 권취 레이어 수가 많으며 와이어 직경이 더 작은 구조적 특징이 특징입니다.
유연한 샤프트의 구조
유연한 샤프트는 일반적으로 와이어 유연한 샤프트, 유연한 샤프트 조인트, 호스 및 호스 조인트 등 여러 구성 요소로 구성됩니다.
1. 와이어 유연한 샤프트
유연한 샤프트라고도 알려진 와이어 유연한 샤프트는 여러 겹의 강철 와이어를 함께 감아 원형 단면을 형성하여 구성됩니다. 각 층은 동시에 감겨진 여러 가닥의 와이어로 구성되어 다중 가닥 스프링과 유사한 구조를 제공합니다. 와이어의 가장 안쪽 층은 코어 막대 주위에 감겨 있으며, 인접한 층은 반대 방향으로 감겨 있습니다. 이 디자인은 농업 기계에 일반적으로 사용됩니다.
2.플렉시블 샤프트 조인트
유연한 샤프트 조인트는 동력 출력 샤프트를 작동 구성 요소에 연결하도록 설계되었습니다. 고정형과 슬라이딩형의 두 가지 연결 유형이 있습니다. 고정형은 일반적으로 더 짧은 유연한 샤프트에 사용되거나 굽힘 반경이 상대적으로 일정하게 유지되는 응용 분야에 사용됩니다. 이와 대조적으로, 슬라이딩 유형은 작동 중에 굽힘 반경이 크게 변할 때 사용되므로 호스가 구부러질 때 길이 변화를 수용할 수 있도록 호스 내에서 더 큰 움직임이 가능합니다.
3.호스와 호스 조인트
보호 피복이라고도 하는 호스는 와이어 플렉서블 샤프트가 외부 구성 요소와 접촉하지 않도록 보호하여 작업자의 안전을 보장합니다. 또한 윤활유를 저장하고 먼지가 들어가는 것을 방지할 수 있습니다. 작동 중에 호스는 지지력을 제공하여 유연한 샤프트를 더 쉽게 다룰 수 있도록 해줍니다. 특히, 이송 중에 호스가 플렉서블 샤프트와 함께 회전하지 않아 부드럽고 효율적인 작동이 가능합니다.
엔지니어와 설계자는 기계 시스템에서 최적의 성능과 신뢰성을 보장하기 위해 샤프트의 다양한 유형과 기능을 이해하는 것이 중요합니다. 특정 용도에 적합한 샤프트 유형을 선택하면 기계의 효율성과 수명을 향상시킬 수 있습니다. 기계 구성 요소 및 해당 응용 분야에 대한 더 많은 통찰력을 얻으려면 최신 업데이트를 계속 지켜봐 주시기 바랍니다!
게시 시간: 2024년 10월 15일
