기어 및 커플링의 백래시 이해
백래시 (래시 또는 플레이라고도 함)는 기계식 드라이브에서 결합 부품 사이의 간격 또는 간격을 말하며, 가장 일반적으로 한 기어가 고정되어 있고 결합 기어가 앞뒤로 흔들릴 때 맞물린 기어 톱니 사이의 접선 간격을 말합니다. 이는 시스템에서 구동 기어가 반대 방향으로 피구동 기어와 맞물리기 전에 회전할 수 있는 거리인 “손실 운동” 또는 자유 유격의 양입니다. 소량의 의도적인 백래시는 건강한 작동을 위해 필수적입니다. 기어 작동, 하지만 마모로 인해 커지면 충격 부하, 소음, 위치 오류 및 진동.
1. 정의: 백래시란 무엇인가요?
기어 쌍에서 백래시는 톱니가 맞물리기 전에 한 톱니가 짝을 이루는 톱니의 공간 내에서 약간 움직일 수 있는 동작선을 따라 측정된 간격, 즉 피치선에서의 접선 유격으로 가장 정확하게 정의할 수 있습니다. 한쪽 기어를 고정하고 다른 쪽 기어를 흔들면 측면이 닿기 전에 자유롭게 이동하는 각도가 백래시의 존재를 직접적으로 표현합니다.
같은 개념은 기어를 넘어서도 적용됩니다. 커플링, 스플라인, 리드스크류, 랙 앤 피니언 드라이브 및 모든 톱니형 또는 키형 연결에는 약간의 백래시가 존재합니다. 중요한 점은 다음과 같습니다. 약간의 백래시는 필요하고 의도적인 것입니다.윤활막을 형성할 공간을 제공하고, 톱니의 열팽창을 수용하며, 제조 공차를 흡수하고, 하중 하에서 톱니가 결합하는 것을 방지합니다. 백래시는 설계 값 이상으로 커질 때만 결함이 되며, 이때는 다음과 같은 국소적인 형태로 작동합니다. 기계적 풀림 기어셋 내부.
2. 목적 및 일반적인 값
백래시가 설계된 이유
- 윤활 공간: 를 사용하면 로드된 치아 측면과 로드되지 않은 치아 측면 사이에 유막이 형성됩니다.
- 열팽창: 기어박스가 작동 온도로 따뜻해지면 톱니가 길어지는 것을 수용합니다.
- 제조 공차: 를 사용하면 치아 두께와 간격에 약간의 차이가 있어도 한 쌍을 조립할 수 있습니다.
- 바인딩을 방지합니다: 는 마찰과 열이 급증하는 하중이나 열 성장으로 인해 치아가 걸리지 않도록 합니다.
일반적인 백래시 값
- 정밀 기어: 0.05~0.15mm(0.002~0.006인치).
- 산업용 기어: 0.2-0.8mm(0.008-0.030인치).
- 중장비: 1.0~3.0mm(0.040~0.120인치).
- 일반적인 규칙: 일반 산업용 기어의 중심 거리의 약 0.04~0.08%입니다.
이는 절대적인 수치가 아니라 시작점이며 모듈, 정확도 등급, 재료 및 사용량에 따라 정확한 수치가 달라집니다. 새 쌍을 설계하거나 점검할 때는 정확도 표준에 따라 치아 형상을 확인하는 것이 좋습니다. 스퍼 기어 계산기 및 해당 기어 정확도 클래스 도구를 사용하면 중심 거리와 허용 오차를 합리적인 백래시 밴드와 쉽게 연관시킬 수 있습니다.
3. 측정 방법
직접 측정
- 필러 게이지 방식: 피치 라인의 톱니 사이에 필러 게이지를 삽입하여 간격을 직접 읽습니다.
- 다이얼 표시기 방법: 한쪽 기어를 잠그고 다른 쪽 기어를 앞뒤로 흔들어 피치 반경에서 자유 이동을 측정합니다.
- 좌표 측정: 두 기어를 정밀 측정하고 톱니 두께와 중심 거리에서 이론적 백래시를 계산합니다.
- 백래시 게이지: 생산 점검 또는 현장 검사에 사용되는 특수 제작된 도구.
운영 평가
- 과도한 백래시를 나타내는 덜거덕거리거나 삐걱거리는 소리가 들리는지 들어보세요.
- 하중이 역전되었을 때 샤프트의 움직임을 관찰하세요. 눈에 보이는 흔들림은 유격을 나타냅니다.
- 서보 또는 인덱싱 시스템의 위치 오류를 측정합니다.
- 사용 진동 분석 를 사용하여 과도한 백래시가 만들어내는 충격 관련 패턴을 확인할 수 있습니다.
4. 과도한 백래시로 인한 문제
충격 하중 및 진동
- 하중이 역전되면 톱니가 분리되었다가 다시 합쳐집니다.
- 이로 인해 접촉이 재설정될 때마다 충격 부하와 충동적인 진동이 발생합니다.
- 충격은 반드시 샤프트 속도가 아니라 부하 반전 속도로 반복됩니다.
- 반복되는 충격은 치아를 가속화합니다. 피로 및 마모.
- 그 결과 특유의 노크 또는 쾅하는 소리가 납니다.
위치 오류
- 서보 시스템과 포지셔닝 장비에서 백래시는 각 반전 주위에 “데드 존”을 생성합니다.
- 출력 샤프트는 백래시가 해소될 때까지 작은 입력 변화에 반응하지 않습니다.
- 포지셔닝 오차는 백래시 양과 같습니다.
- 이는 CNC 공작 기계, 로봇 공학 및 정밀 기기에서 매우 중요합니다.
노이즈 및 강성 감소
- 소음: 부하 변동 시 톱니가 충격을 받아 덜거덕거리는 현상으로, 특히 가변 부하 드라이브에서 문제가 되며 마모가 증가함에 따라 간극이 악화됩니다.
- 시스템 강성 감소: 백래시는 드라이브 트레인에 컴플라이언스를 도입하여 효과적인 비틀림 강성, 제어 루프 성능 저하, 피드백 시스템에서는 한계 주기 불안정성까지 유발할 수 있습니다.
5. 과도한 백래시의 원인
정상적인 마모
- 기어 맞물림에 내재된 슬라이딩 접촉으로 인해 톱니 측면이 마모됩니다.
- 백래시는 서비스 기간이 길어질수록 점차 증가합니다.
- 모든 기어링에서 예상되는 마모 모드입니다.
- 마모 속도는 부하, 윤활 품질 및 오일 청결도에 따라 달라집니다.
가속 마모
- 마모성 오염: 단단한 입자는 랩핑 화합물 역할을 하여 측면을 연마합니다.
- 부적절한 윤활: 금속 표면 사이의 경계 접촉은 마모를 가속화합니다.
- 과부하: 과도한 치아 하중은 더 빠른 표면 손실을 초래합니다.
- 정렬 불량: 모서리 하중으로 인한 축 정렬 불량 치아의 한쪽 끝에 마모가 집중됩니다.
설계 또는 설치 오류
- 중심 거리 사양이 잘못되었습니다.
- 일치하지 않는 치아 프로파일과 잘못된 기어 페어링.
- 열팽창을 적절히 고려하지 않았습니다.
- 제조 공차가 너무 느슨하게 설정되었습니다.
6. 진동 분석을 통한 백래시 진단
진동 시그니처
- 영향을 미치는: 날카로운 충동 시간 파형 부하 반전이 일어날 때마다.
- 다중 고조파: 충격 하중은 광범위한 진동 성분군을 유발합니다. 배음 하나의 깔끔한 톤이 아닌.
- 로드에 따라 달라집니다: 토크 부하에 따라 진동이 상승 및 하강합니다.
- 속도와 무관한 구성 요소: 충격 속도는 샤프트 속도가 아닌 부하 변화 주기를 따릅니다.
백래시와 다른 결함 구별하기
- 일반 기어 마모와 비교: 백래시는 충격을 발생시키는 반면, 균일 한 마모는 부드럽지만 높은 기어 맞물림 주파수(GMF) 사이드밴드가 있습니다.
- 대 치아 파손: 부러진 치아는 회전당 한 번의 충격을 생성하는 반면, 백래시는 부하 주기당 여러 번의 충격을 생성합니다.
- 대 느슨함: 백래시는 기어 내부에서 발생하는 반면, 헐거워짐 느슨함은 베어링, 하우징 또는 마운트에서 발생합니다.
백래시, 메시 마모, 느슨함의 시그니처가 겹치기 때문에 위상과 함께 스펙트럼과 시간 파형을 모두 캡처하는 분석기가 매우 중요합니다. 현장에서는 다음과 같은 휴대용 2채널 계측기가 유용합니다. 발란셋-1A 를 사용하면 기술자가 기어박스 베어링 하우징의 시간 파형을 기록하고, 과도한 래시를 유발하는 충동적인 반전을 찾아내고, 기어박스를 열기 전에 불균형 상태를 파악할 수 있습니다. 메시와 사이드밴드를 정확히 찾아내는 작업은 전용 기어 맞물림 주파수 계산기.
7. 수정 및 관리
조정 방법
- 중심 거리 감소: 장착이 허용하는 범위 내에서 기어를 약간 더 가깝게 이동합니다.
- 심 조정: 쉼을 사용하여 올바른 메시를 위해 기어의 위치를 변경합니다.
- 백래시 방지 기어: 스프링이 장착된 분할형 기어가 연속적으로 작동합니다.
- 예압: 치아 측면이 지속적으로 접촉할 수 있도록 작은 하중을 가합니다( 베어링 예압 베어링의 유사한 원리를 위해).
교체
- 백래시가 사양을 초과하면 마모된 기어를 교체하세요.
- 짝을 이루는 기어는 한 쌍으로 착용하므로 두 기어를 함께 교체합니다.
- 내마모성을 높이기 위해 업그레이드된 소재나 표면 코팅을 고려하세요.
운영상의 편의 시설
- 프로세스가 허용하는 경우 부하를 자주 반전시키지 마세요.
- 하중 적용 속도를 제어하여 충격을 완화합니다.
- 약간의 백래시는 정상적으로 받아들이되, 치합을 과도하게 조이면 결합과 과열을 유발할 수 있습니다.
- 서보 시스템에서는 제어 소프트웨어에서 데드 존을 보정합니다.
백래시는 기어 드라이브의 필수 기능으로, 과도하게 커질 때만 문제가 됩니다. 올바른 사양, 소음 측정 기술, 과도한 유격으로 인한 진동 증상을 이해하면 기어박스를 효과적으로 유지 관리하고, 교체 시기를 합리적으로 정하고, 규율을 준수할 수 있습니다. 문제 해결 및 상태 모니터링 기어드 기계의 반복되는 소음과 진동 문제를 해결합니다.
