볼밀 샤프트 커플링

볼밀 커플링에 대한 자세한 소개

I. 볼밀 커플링의 기능 및 특성

• 고강도: 수천에서 수만 N·m에 달하는 토크를 견딜 수 있음

• 내마모성 및 내부식성: 먼지가 많고 습한 환경에도 적응 가능

• 버퍼링 성능: 모터와 실린더 사이의 강체 충격을 줄입니다.

• 간편한 유지관리: 설치, 분해, 취약한 부분의 교체가 편리합니다.

2세. 볼밀 커플링의 일반적인 유형

1. 탄성 핀 커플링

• 구조: 두 개의 반쪽 커플링, 탄성 핀(고무 또는 나일론), 방벽으로 구성됨.

• 특징: 구조가 간단하고 비용이 저렴하며, 미세한 반경 방향 및 각도 변위도 보상할 수 있고, 완충 성능도 적당합니다. 중소형 볼 밀에 적합합니다.

2. 기어 커플링

• 구조: 외부 톱니가 있는 두 개의 하프 커플링과 내부 톱니가 있는 외부 슬리브로 구성됩니다. 톱니 형상은 일반적으로 인벌류트이며, 일반적으로 그리스 윤활이 사용됩니다.

• 특징: 높은 하중 지지력(최대 10⁶ N·m 이상의 토크)으로 큰 반경 방향, 축 방향 및 각도 변위를 보상할 수 있습니다. 대형 볼 밀에 적합하지만 높은 설치 정확도와 정기적인 윤활이 필요합니다.

3. 다이어프램 커플링

• 구조: 두 개의 하프 커플링을 금속 다이어프램(예: 스테인리스강)과 볼트로 연결합니다. 변위는 다이어프램의 탄성 변형을 통해 보상됩니다.

• 특징: 틈새가 없고 윤활이 필요 없으며 고온 및 저온에 강합니다. 높은 전달 정확도가 요구되는 경우(예: 세라믹 볼 밀)에 적합하지만, 기어 커플링보다 비용이 높고 하중 지지력이 약간 낮습니다.

4. 유니버설 커플링

• 구조: 포크 모양의 조인트 2개, 크로스 샤프트, 베어링으로 구성되어 있으며 큰 각도(≤35°)에서 토크를 전달할 수 있습니다.

• 특성: 큰 축 오프셋이 있는 작업 조건에 적합하며, 볼밀의 보조 전달 시스템(예: 공급 입구 조정 메커니즘)에 자주 사용됩니다.

3세. 볼밀 커플링 제조 공정

1. 원료 선정 및 전처리

• 재료: 하프 커플링과 외부 슬리브는 일반적으로 고강도 합금 구조강(예: 42CrMo, 35CrNiMo)으로 제작되며, 인장 강도는 800MPa 이상, 충격 인성은 60J/센티미터² 이상이어야 합니다. 기어 치면에는 20CrMnTi(침탄 및 담금질)를 사용하여 내마모성을 향상시킬 수 있습니다.

• 전처리:

• 원자재 검사: 스펙트럼 분석(적격한 구성을 보장하기 위한) 및 결함 탐지(내부 균열에 대한 초음파 검사)

• 단조: 강철 괴철을 가열(1100~1200℃)하고 단조(오픈 다이 포징 또는 다이 포징)하여 내부 기공을 제거하고 결정립을 미세화하는 작업입니다.

• 어닐링/정규화: 단조 후 어닐링(650~700℃에서 4~6시간, 천천히 냉각)하여 후속 가공을 위해 경도(≤250HBW)를 낮추는 작업입니다.

2. 공백 처리(하프 커플링을 예로 들어)

• 거친 가공:

• 선삭: 선반에서 바깥쪽 원, 안쪽 구멍, 끝면을 선삭하여 2~5mm의 가공 여유를 둡니다.

• 드릴링: 다이어프램이나 기어를 연결하기 위한 볼트 구멍을 1~2mm의 여유공간으로 드릴링합니다.

• 열처리:

• 담금질 및 템퍼링: 42CrMo 및 유사 소재에 담금질(850-880℃ 오일 담금질) + 고온 템퍼링(550-600℃)을 실시하여 경도 280-320HBW를 달성하고 기지 강도를 보장합니다.

• 치면 강화(기어 커플링용) : 20CrMnTi 외치에 침탄처리(900~930℃, 침탄층 깊이 1.5~3mm) + 담금질(850℃ 오일 담금질) + 저온 템퍼링(180~200℃)을 실시하여 치면 경도가 58~62HRC, 심부 경도가 25~35HRC가 됩니다.

3. 마무리 가공

• 선회: 저널, 단면 및 하프 커플링의 매칭 구멍을 정밀하게 선삭하여 치수 정확도를 보장합니다(예: 저널 허용 오차 IT7-IT8, 표면 거칠기 라≤1.6μm).

• 치아 프로파일 가공:

• 호빙: 피치 정확도를 보장하기 위해 이빨 모양의 거친 가공(영국 10095 7등급)

• 깎기/연마: 치아 표면의 마무리 가공으로 표면 거칠기를 줄입니다(라≤0.8μm).

• 20CrMnTi 등의 탄소화 소재의 경우, 탄소화 후 열처리 변형을 교정하여 치형 정밀도를 확보하기 위해 기어 연삭이 필요합니다(영국 10095 6급).

• 드릴링 및 태핑: 나사산 정확도가 6H에 달하는 연결 볼트 구멍(예: M20-M48)을 가공합니다.

4. 표면 처리

• 치아가 아닌 표면: 녹 제거를 위해 사포 분사 후, 내식성을 개선하기 위해 총 두께 ≥80μm의 프라이머(예: 에폭시 아연이 풍부한 페인트)와 상도 코팅(예: 폴리우레탄 페인트)을 도포합니다.

• 기어 커플링의 내치 슬리브: 내치 표면에 방청 그리스(예: 리튬 기반 그리스)를 바르고 씰(예: O-링)을 설치하여 그리스 누출을 방지합니다.

5. 조립

• 기어 커플링의 경우: 두 개의 외부 이빨 반 커플링을 키 연결(플랫 키 또는 스플라인)을 통해 모터 샤프트와 리듀서 샤프트(또는 실린더 메인 샤프트)에 연결하고, H7/k6의 피팅 클리어런스를 확보합니다.

• 내부 이빨 외부 슬리브를 맞추고 이빨 백래시(0.1-0.3mm)를 점검한 후 그리스 니플을 설치합니다.

• 탄성 커플링의 경우: 느슨해짐을 방지하기 위해 핀과 구멍 사이에 전환 맞춤(H7/m6)이 있는 탄성 핀을 설치합니다.

4.. 볼밀 커플링 검사 공정

1. 원자재 검사

• 화학 성분 분석: 직접 판독 분광기를 사용하여 재료 표준을 충족하는 C, 시, 민, 크 및 Mo와 같은 원소를 검출합니다(예: 42CrMo는 C: 0.38-0.45%, 크: 0.90-1.20%가 필요함).

• 기계적 성질 시험: 인장 시험(인장 강도 및 항복 강도), 충격 시험(-20℃ 충격 에너지 ≥40J), 경도 시험(어닐링 후 ≤250HBW)

• 결함 탐지: 단조품의 초음파 검사(영국/T 6402)를 통해 내부 결함이 ≥φ3mm 없는지 확인하고, 자기 입자 검사(영국/T 15822)를 통해 표면 균열을 검사합니다.

2. 공정 중 검사

• 치수 정확도 검사:

• 저널 및 내부 구멍 직경: 마이크로미터 또는 내부 다이얼 게이지로 측정, 허용 오차는 IT7-IT8을 충족함

• 단면 수직도: 회전 테이블 위의 다이얼 게이지로 측정, 오차 ≤0.02mm/100mm;

• 치아 프로필 검사:

• 기어 런아웃 테스터를 사용하여 기어 링의 반경 방향 런아웃(≤0.05mm)과 단면 런아웃(≤0.04mm)을 측정합니다.

• 기어 측정 센터를 사용하여 누적 피치 오차(≤0.1mm/100mm) 및 치형 오차(≤0.015mm)를 검출합니다.

• 표면 거칠기: 프로파일로미터로 측정, 비결합 표면 라≤12.5μm, 결합 표면 라≤3.2μm, 톱니 표면 라≤0.8μm.

3. 열처리 검사

• 경도 시험: 록웰 경도 시험기를 사용하여 치아 표면 경도(기어 커플링의 탄화층 ≥58HRC, 코어 25-35HRC)를 측정합니다.

• 탄화층 깊이: 금속현미경으로 관찰하여 효과적인 층 깊이(1.5-3mm)를 확인합니다.

• 금속조직: 네트워크 탄화물이 허용되지 않는 치아 표면의 마르텐사이트 등급(≤3등급)을 확인합니다.

4. 완제품 검사

• 조립 치수 검사:

• 커플링의 총 길이: 강철 테이프로 측정, 오차는 ≤±1mm입니다.

• 두 축의 동축성: 조립 후 다이얼 게이지를 사용하여 반경 방향 원형 흔들림(≤0.1mm/m)과 축 방향 이동(≤0.2mm)을 감지합니다.

• 동적 평형 시험: 속도가 ≥1000r/min인 커플링의 경우 불균형이 ≤50g·mm/kg인 동적 평형 시험(영국/T 9239)을 실시합니다.

• 하중 지지 테스트: 대형 기어 커플링의 경우 정적 토크 테스트를 수행합니다(정격 토크의 1.5배로 하중을 가하고, 플라스틱 변형 없이 10분간 유지합니다).

• 밀봉 성능: 기어 커플링의 경우 그리스 주입 후 압력 테스트(0.2MPa)를 실시하여 30분 이내에 누출이 없어야 합니다.

5. 공장 검사 보고서

• 원자재 인증 및 결함 탐지 보고서

• 주요 치수 측정 및 치아 프로필 검사 보고서 기록

• 열처리 경도 및 탄화층 깊이에 대한 보고서;

• 완제품 동적 균형 및 정적 토크 테스트 결과입니다.