기술자료 드라이브체인 롤러 체인 선정

10. 체인식 핀 기어 구동 선정법 주: 체인식 핀 기어란?

チェーン式ピンギヤ駆動選定法

1. 속도 고려

본 선정법은 상대 체인 속도가 50m/min 이하인 경우에 적용할 수 있습니다.

(50m/min 이하일 때의 대응예)

  • 선형 용도로 고려되는 경우:
    롤 구동 등의 권취 방식으로 변경
  • 감기 용도에서 고려되는 경우:
    체인 장착 직경을 작게 변경
핀 기어 속도 계수 Kv
상대 체인 속도
m/min
핀 기어
속도 계수
15 미만 1.0
15以上30未満 1.2
30以上50未満 1.4

2. 스프로킷 고려

13개 이상의 체인식 핀 기어용 스프로킷을 사용해 주십시오.
18 치아를 권장합니다.

3. 체인식 핀 기어 구동의 예

チェーン式ピンギヤ駆動の例

체인 선정에 이용하는 계산식(여기), 계수(여기), 또 관성 모멘트의 구하는 방법(여기)도 참조해 주십시오.

체인식 핀 기어 구동 선정 예

체인식 핀 기어 구동 선정 예
SI 단위

순서 1 사용 기계, 모터 특성 확인

  • 기계절단 기계
  • 모터1.5kW 4P 1750 r/min
  • 모터의 관성 모멘트 IIm = 0.00425kg·m 2
  • 시동 토크 Ts290%
  • 최대(정동) 토크 Tmax305%
  • 브레이크 토크 Tb180%
  • 감속기 감속비 i181.9
  • 정역전 빈도max900회/h
  • 스프로킷의 피치원 직경(PCD)~Φ220mm~
  • 모터 축 환산 부하의 관성 모멘트 II = 0.00072kg·m 2
  • 체인에 놀이는 없다.

2단계 부하에서 계산

핀 기어 구동 스프로킷 회전 속도 n = 1750 × 1 181.9
= 9.6 (r/min)

상대 체인 속도 V = 220 × π × 9.6 1000 = 6.6 (m/min)
...... 속도 계수 Kv = 1.0

절단기 때문에 약간의 충격과 가정
...... 서비스 요소 Ks = 1.3

부하의 질량 불명이기 때문에 구동측 토크로부터 작용 장력을 구한다.

모터 정격 토크
Tn = 9.55 × kW n 1 = 9.55 × 1.5 1750 = 0.00819 (kN · m)

핀 기어 구동 스프로킷 축 토크
T = Tn × i = 0.00819 × 181.9 = 1.49 (kN · m)

체인 작용 장력 F = 2T d 1000 = 2 × 1.49 220 1000 = 13.6 (kN)

보정 체인 장력 F'w = F × Ks × Kv = 13.6 × 1.3 × 1.0
= 17.7 (kN)....................(1)

순서 3 가감속 시간으로부터 계산

작용 토크 Tm= Ts+Tb 2×100 ×Tn= 290+305 2×100 ×0.00819
= 0.0244 (kN·m)

부하 불명으로 인해 모터의 정격 토크 Tn = Tℓ로 하고,
부하 토크 Tℓ = 0.00819 (kN·m)

가속 시간 ts = (Im + I ) × n 1 9550 × (Tm - T ) = (0.00425 + 0.00072) × 1750 9550 × (0.0244 - 0.00819)
= 0.056 (s)

모터의 브레이크 토크 Tb = 0.00819 × 1.8 = 0.0147 (kN·m)

감속 시간 tb = (Im + I ) × n 1 9550 × (Tb + T )
= (0.00425 + 0.00072) × 1750 9550 × (0.0147 + 0.00819) = 0.040 (s)

모터 축 환산 부하의 관성 모멘트 II = 0.00072 (kg·m 2)

Fw = F= 13.6 (kN) [2단계에서 구한 값]

tb<ts 때문에 감속시의 체인장력을 구합니다.

모터 축의 각속도 ω = 2 π × n 1 = 2 π × 1750 = 11000 (rad)

모터 축의 각 감속도 ωb = ω 60 × tb = 11000 60 × 0.040
= 4580(rad/s 2)

감속시 체인장력 Fb = I × ωb × i 1000 × d (2 × 1000) + Fw
= 0.00072 × 4580 × 181.9 1000 × 220 (2 × 1000) + 13.6
= 19.1 (kN)

감속시 보정 체인 장력 F'b = Fb × Kv = 19.1 × 1.0
= 19.1 (kN)..........................(2)

순서 4 관성비 R로부터 계산

관성비 R = I Im = 0.00072 0.00425 = 0.17

표 4에서 충격계수 K = 0.23
(전동 장치에 놀이가 없다. R < 0.2이므로 R = 0.2로 합니다)

시동시 체인 장력 Fms = Ts × i d 2 × 1000 × 100 × Tn
= 290 × 181.9 220 2 × 1000 × 100 × 0.00819 = 39.3 (kN)

제동시 체인장력 Fmb = Tb × id 2 × 1000 × 100 × Tn × 1.2
= 180 × 181.9 220 2 × 1000 × 100 × 0.00819 × 1.2 = 29.3 (kN)

Fms > Fmb에서
보정 체인 장력 F'ms = Fms × K × Kv = 39.3 × 0.23 × 1.0
= 9.04 (kN).....................(3)

절차 5 (1) (2) (3) 비교

(1) (2) (3)을 비교하여 최대 작용 장력 (2)의 19.1kN을 만족하는 최대 허용 장력을 가진 핀 기어용 어태치먼트 부착 체인을 선정합니다.

RS120 어태치먼트 부착 체인의 핀 기어 사용 시 최대 허용 장력
20.6kN에서 사용할 수 있습니다.

핀 기어용 스프로킷의 피치 원 직경~Φ220~보다 스프로킷 은 잇수 18
(PCD = 222.49mm)를 선택합니다.

2단계, 3단계, 4단계를 다시 계산합니다.

[순서 2]

F = 2T d 1000 = 2 × 1.49 222.49 1000 = 13.4 (kN)

F'w = F × Ks × Kv = 13.4 × 1.3 × 1.0 = 17.4 (kN)

[순서 3]

Fb = I × ωb × i 1000 × d (2 × 1000) + Fw
= 0.00072 × 4580 × 181.9 1000 × 220 (2 × 1000) + 13.4
= 18.8 (kN)

감속시의 보정 체인 장력

F'b = Fb × Kv = 18.8 × 1.0 = 18.8 (kN)

[순서 4]

Fms = Ts × i d 2 × 1000 × 100 × Tn
= 290 × 181.9 222.49 2 × 1000 × 100 × 0.00819
= 38.8 (kN)

보정 체인 장력

F'ms = Fms × K × Kv = 38.8 × 0.23 × 1.0 = 8.92 (kN)

어떠한 보정 체인 장력도 최대 허용 장력 내이기 때문에 핀 기어용 어태치먼트 부착 체인과 핀 기어용 스프로킷을 사용할 수 있습니다.

[순서 6] 링크 수 L 계산

링크 수 L 계산
L = 180° tan-1 P D + 2S = 180° tan-1 38.1 2920
= 240.8 → 242 링크

242 링크 기준 길이(38.1 × 242 = 9220.2mm)에 해당
D+2S = 2935mm

{중력 단위}

순서 1 사용 기계, 모터 특성 확인

  • 기계절단 기계
  • 모터1.5kW 4P 1750 r/min
  • 모터 GD 2GD 2 = 0.017kgf·m 2
  • 시동 토크 Ts290%
  • 최대(정동) 토크 Tmax305%
  • 브레이크 토크 Tb180%
  • 감속기 감속비 i181.9
  • 정역전 빈도max900회/h
  • 스프로킷의 피치원 직경(PCD)~Φ220mm~
  • 모터축 환산 부하의 GD 2GD 2 = 0.00288kgf·m 2
  • 체인에 놀이는 없다.

2단계 부하에서 계산

핀 기어 구동 스프로킷 회전 속도 n = 1750 × 1 181.9
= 9.6 (r/min)

상대 체인 속도 V = 220 × π × 9.6 1000 = 6.6 (m/min)
...... 속도 계수 Kv = 1.0

절단기 때문에 약간의 충격과 가정
...... 서비스 요소 Ks = 1.3

부하의 질량 불명이기 때문에 구동측 토크로부터 작용 장력을 구한다.

모터 정격 토크
Tn = 974 × kW n 1 = 974 × 1.5 1750 = 0.835 (kgf·m)

핀 기어 구동 스프로킷 축 토크
T = Tn × i = 0.835 × 181.9 = 152 (kgf·m)

체인 작용 장력 F = 2T d 1000 = 2 × 152 220 1000 = 1380 (kgf)

보정 체인 장력 F'w = F × Ks × Kv = 1380 × 1.3 × 1.0
= 1790 (kgf)....................(1)

순서 3 가감속 시간으로부터 계산

작용 토크 Tm= Ts+Tb 2×100 ×Tn= 290+305 2×100 ×0.835
= 2.48 (kgf·m)

부하 불명으로 인해 모터의 정격 토크 Tn = Tℓ로 하고,
부하 토크 Tℓ = 0.835kgf·m

가속 시간 ts = (GD 2 m + GD 2) × n 1 375 × (Tm - t ) = (0.017 + 0.00288) × 1750 375 × (2.48 - 0.835)
= 0.056 (s)

모터의 브레이크 토크 Tb = 0.835 × 1.8 = 1.50 (kgf·m)

감속 시간 tb = (GD 2 m + GD 2) × n 1 375 × (Tb + T )
= (0.017 + 0.00288) × 1750 375 × (1.5 + 0.835) = 0.040 (s)

모터 축 환산 부하 GD 2 GD 2 = 0.00288 (kgf·m 2)

Fw = F = 1380 (kgf) [2단계에서 구한 값]

tb<ts 때문에 감속시의 체인장력을 구합니다.

모터 축의 각속도 ω = 2 π × n 1 = 2 π × 1750 = 11000 (rad)

모터 축의 각 감속도 ωb = ω 60 × tb = 11000 60 × 0.040
= 4580(rad/s 2)

감속시 체인장력 Fb = GD 2 / 4 × ωb × i d (2 × 1000) × G + Fw
= 0.00288 / 4 × 4580 × 181.9 220 (2 × 1000) × 9.80665 + 1380
= 1940 (kgf)

감속시 보정 체인 장력 F'b = Fb × Kv = 1940 × 1.0
= 1940 (kgf)..........................(2)

순서 4 관성비 R로부터 계산

관성비 R = GD 2 GD 2 m = 0.00288 0.017 = 0.17

표 4에서 충격계수 K = 0.23
(전동 장치에 놀이가 없다. R < 0.2이므로 R = 0.2로 합니다)

시동시 체인 장력 Fms = Ts × i d 2 × 1000 × 100 × Tn
= 290 × 181.9 220 2 × 1000 × 100 × 0.835 = 400 (kgf)

제동시 체인장력 Fmb = Tb × id 2 × 1000 × 100 × Tn × 1.2
= 180 × 181.9 220 2 × 1000 × 100 × 0.835 × 1.2 = 2980 (kgf)

Fms > Fmb에서
보정 체인 장력 F'ms = Fms × K × Kv = 4000 × 0.23 × 1.0
= 920 (kgf).....................(3)

절차 5 (1) (2) (3) 비교

(1)(2)(3)을 비교하여 최대 작용 장력(2)의 1940kgf를 만족하는 최대 허용 장력을 가진 핀 기어용 어태치먼트 부착 체인을 선정합니다.

RS120 어태치먼트 부착 체인의 핀 기어 사용 시 최대 허용 장력
2100kgf에서 사용할 수 있습니다.

핀 기어용 스프로킷의 피치 원 직경~Φ220~보다 스프로킷 은 잇수 18
(PCD = 222.49mm)를 선택합니다.

2단계, 3단계, 4단계를 다시 계산합니다.

[순서 2]

F = 2T d 1000 = 2 × 152 222.49 1000 = 1370 (kgf)

F'w = F × Ks × Kv = 1370 × 1.3 × 1.0 = 1780 (kgf)

[순서 3]

Fb = GD2/4 × ωb × i d (2 × 1000) × G + Fw
= 0.00288/4 × 4580 × 181.9 222.49 (2 × 1000) × 9.80665 + 1380
= 1930 (kgf)

감속시의 보정 체인 장력

F'b = Fb × Kv = 1930 × 1.0 = 1930 (kgf)

[순서 4]

Fms = Ts × i d 2 × 1000 × 100 × Tn
= 290 × 181.9 222.49 2 × 1000 × 100 × 0.835
= 3960 (kgf)

보정 체인 장력

F'ms = Fms × K × Kv = 3960 × 0.23 × 1.0 = 911 (kgf)

어떠한 보정 체인 장력도 최대 허용 장력 내이기 때문에 핀 기어용 어태치먼트 부착 체인과 핀 기어용 스프로킷을 사용할 수 있습니다.

[순서 6] 링크 수 L 계산

링크 수 L 계산
L = 180° tan-1 P D + 2S = 180° tan-1 38.1 2920
= 240.8 → 242 링크

242 링크 기준 길이(38.1 × 242 = 9220.2mm)에 해당
D+2S = 2935mm

선정 결과

체인 형번 RS120-2LK1+242L-JR
스프로킷 형번 RS120-1□18TQ-G (□에는 허브 형식이 들어갑니다)

체인 선정에 이용하는 계산식(여기), 계수(여기), 또 관성 모멘트의 구하는 방법(여기)도 참조해 주십시오.