V 벨트 선정 포인트

V 벨트 선정 포인트에 대해서 알아보려고 한다.

 

V 벨트란 회전 동력을 전달하는 데 사용되며 2개의 회전축에 각각 V 벨트 풀리을 장착하고 두 축을 V 벨트로 연결하는데 이 때 발생하는 장력에 V 벨트 아이들러가 필요 회전 운동을 축 사이에 전달하는 기계요소 부품이다.

 

목차

1. 구조·용도·사용 사례

2. 선정 포인트

3. 회전 동력 전달

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1. 구조·용도·사용 사례

 

1) 구조

아래 그림과 같이 외관이 원 형상인 V 벨트를 사용하며 V 벨트 풀리 2개를 연결하고 V 벨트 아이들러로 V 벨트에 텐션을 가해 동력을 전달한다.

V 벨트 구조

2) 종류와 특징

회전력을 전달하는 기계요소는 다음 표와 같이 여러 종류가 있는데 V 벨트는 고속 회전 수, 심간 거리가 크고 저비용이 특징이다.

V 벨트를 이용한 동력 전달은 V 벨트를 V 벨트 풀리 홈에 끼웠을 때 텐션이 증가하며 가는 벨트 형상으로 동력을 전달할 수 있다.

회전력을 전달하는 기계 요소의 종류와 특징

 

3) 사용 사례

 

V 벨트를 사용한 회전 동력의 전달 사례는 아래 그림 같다.

 

 

벨트 2개를 사용하여 구동축으로 종동축 2개를 구동한다. 그림에서는 벨트의 텐션을 조정하는 V 벨트 아이들러를 사용하지 않았는데, 종동축(제2)의 장착 위치를 바꾸면 텐션을 조정할 수 있게 되어 있다. 이러한 상품은 주로 차량이나 회전기(모터) 등에서 사용되는 경우가 많다.

 

2. 선정 포인트

다음과 같이 선정 포인트가 있다.

 

1) 전달 동력, 위치 형상 등에 맞춘 V 벨트 선정

V 벨트를 선정할 때는 선택 항목의 사양 결정이 중요하다. 아래 표 2는 선정 항목과 선정 포인트이다.

 

형상 -    수명

      •   V 벨트는 단면 형상과 길이 방향의 형상이 특징이며 수명, 전달 동력에 따라 「형식」「사이즈」「길이 방향 형상」을 선정한다.

      •   길이 방향의 형상은 일반적인 「평균」 수명이 긴 「사다리꼴」「파형」 등이 있다.

 

단면  -    동력

      •    V 벨트의 형식인 사이즈와 단면의 사다리꼴 치수에 따라 전달하는 동력을 결정한다.

      •    전달하는 동력의 변동을 고려하여 벨트 단면 사이즈를 선택한다. 변동이 큰 경우, 사이즈가 큰 V 벨트를 사용한다.

 

사용 개수  -  동력

           •          V 벨트의 사용 개수로 전달하는 동력을 결정한다.

 

길이-    거리

           •         벨트 길이는 두 벨트 풀리 직경과 심 간 거리의 기하 조건으로 결정한다.

 

강도-    동력

           •          단면 형상은 제조업체 형식이며 「심선」「심 고무」「상포」의 형상이 결정한다.

 

재질-    환경

           •          온도, 내유, 내수, 진동의 사용 환경에 따라 재질을 선정한다.

 

속도-    사용

           •          구동축의 회전 수와 구동 V 벨트 풀리 직경으로 V 벨트 속도가 결정된다. V 벨트의 최대 속도 제한이 존재하므로 이 속도에 따라 V 벨트 동력 전달 가능 여부를 판정한다.

 

2) V 벨트 풀리의 선정

V 벨트 풀리는 V 벨트의 수명을 결정하기 때문에 중요한 부품이다. 또한 V 벨트를 이용해 동력을 전달할 때, 벨트 길이, 속도비 등의 키 포인트가 된다. 아래 표는 선정 항목과 선정 포인트이다.

 

V 벨트 풀리 직경선정 시 선택 포인트입니다.

           벨트 길이 -  벨트 길이는 두 벨트 풀리 직경과 심 간 거리의 기하 조건으로 결정한다.

           속도비  -  종동축의 V 벨트 풀리 직경을 구동축의 직경에서 뺀 숫자가 속도비이다.

           최소 직경  -  V 벨트의 형식인 사이즈와 단면의 사다리꼴 치수에 따라 전달하는 동력을 결정한다.

                             - 전달하는 동력의 변동을 고려하여 벨트 단면 사이즈를 선택한다. 변동이 큰 경우, 사이즈가 큰 V 벨트를 사용한다.

           동력  -  V 벨트의 형식인 사이즈와 단면의 사다리꼴 치수에 따라 전달하는 동력을 결정한다.

                    -  전달하는 동력의 변동을 고려하여 벨트 단면 사이즈를 선택한다. 변동이 큰 경우, 사이즈가 큰 V 벨트를 사용한다.

 

3) V 벨트 아이들러의 선정과 장착 방법

V 벨트를 사용한 동력 전달은 V 벨트의 장력이 필요한데 장력 발생에는 V 벨트 아이들러가 필요하다.

동력 전달 부품 및 사용 부위에 따라 아이들러의 사양이 달라진다. 아래 표는 선정 포인트이다.

 

아이들러 선정 시 선택 포인트

           외형 형상          •          동력 전달 부품은 텐션 조정이 필요하기 때문에 아이들러는 필수 부품이다.

           텐션 조정 구조   •          아이들러를 사용하여 텐션을 가하는 방법은 다음과 같다.

           장착 위치          •          • 아이들러는 텐션을 당기는 쪽에 사용한다.

 

V 벨트 아이들러의 텐션 조정 구조도

3. 회전 동력 전달

V 벨트를 통한 동력 전달은 텐션의 이동으로 이루어진다. 이는 V 벨트가 구동 풀리에 감겨 있는 경우는 그 접점에서 발생하는 텐션으로 설명할 수 있다. 

 

동작은 힘에 이동 거리를 곱한 숫자로 나타내며 회전 동력은 동작을 힘이 이동하는데 소요된 시간(t)으로 나눈 숫자로 나타낸다.

따라서 당기는 쪽의 텐션인 T1에 의한 동력은 T1 × s/t, 풀리는 쪽의 텐션인 T2에 의한 동력 -T2 × s/t로 나타낸다. 부호가 반대인 이유는 벨트 위에서 텐션의 방향이 반대로 되어 있기 때문이다. 그러므로 전달 동력은 (T1-T2) × s/t이다.

V 벨트를 사용한 동력 전달은 다음과 같이 2가지 조건이 필요하다.

-  V 벨트에 장력이 발생할 것

-  구동 V 벨트 풀리 양끝에 가해지는 장력이 다를 것

따라서 동력 전달의 V 벨트에 텐션이 필요하다.