기술자료 타이밍 벨트 / 타이밍 풀리 선정

관성 부하로부터의 선정·선정 예

선정에 필요한 항목

선정에 필요한 항목은 다음과 같습니다. 각 조건을 정하십시오.

  • (1)회전 운동체의 경우
    회전 운동체의 형상 치수, 질량, 회전 속도, 가(감)속 시간, 축의 직경, 축간 거리 1일의 사용 시간, 기동 빈도, 속비, 아이들러 사용의 유무, 그 외의 조건
  • (2) 직선 운동체의 경우
    풀리 피치 원 직경, 직선 운동체의 질량, 지지 방법, 지지 기구의 마찰 계수, 운동 속도, 가(감)속 시간, 축의 직경, 축간 거리, 1일의 사용 시간, 기동 빈도, 속비, 아이들러 사용의 유무, 그 외의 조건

관성 모멘트 계산

관성 모멘트는 다음 식으로 구합니다.

  • (1) 회전 운동체의 경우

    ・중실 원통
    I = 1 8 mD2

    ・중공 원통
    I = 1 8 m (D2 + d2)

    ・직사각형 단면
    I = 1 12 m (a2 + b2)

    ・편심회전체
    I = 1 8 mD2 + me2

  • (2) 직선 운동체의 경우

    I = 1 4 mDp2

  • (3) 볼 나사 구동의 경우

    I = 1 4 m L π 2

  • (4) 총 관성 모멘트

    ∑I = (I1 + I2 + ....)R2

관성 모멘트 계산

※벨트에 의해 구동되는 전운동체(종동 풀리도 포함한다)의 관성 모멘트를 좌식으로 합계합니다.

  • I: 각 운동체의 관성 모멘트 kg·m 2
  • ∑I: 총관성 모멘트
  • m: 회전체 또는 직선 운동체의 질량 kg
  • D: 회전체의 외경 m
  • d: 회전체의 중공부 내경 m
  • a: 직사각형 단면의 변의 길이 m
  • b: 직사각형 단면의 변의 길이 m
  • e: 편심 거리 m
  • Dp: 풀리 피치 원 직경 m
  • L: 나사 리드 m
  • R: 감속비(구동 잇수 /종동 잇수)

가(감)속 토크의 계산

가(감)속 토크를 다음 식에 의해 구합니다.

Pa = ∑I × (n2 - n1) 9.55 × ta

  • Pa:가(감)속 토크 N・m
  • n1:가(감)속전의 회전속도 r/min
  • n2:가(감)속 후의 회전속도 r/min
  • ta:가(감)속시간 s

연속 부하 토크 계산

연속 부하 토크는 다음 식으로 구합니다.

(1) 수평 이동의 경우
Pc = 4.9 × mµDp

(2) 수직 이동의 경우
Pc = 4.9 × mDp

  • Pc: 연속 부하 토크 N·m
  • µ: 운동체 지지 기구의 마찰 계수

설계 토크 결정

설계 토크는 다음 식으로 구합니다. Ko, Ka는 아래 프레임의 숫자를 사용합니다.

Pt = (Pa + Pc) × (Ko +Ki + Ks) × Ka × Ke

부하 보정 계수

하루의 운전 시간 h <3 3~10 10<
Ko 1.2 1.3 1.5

기동 정지 빈도 보정 계수

1일 기동 정지 횟수 ≦10 11~100 101~999 1000≦
Ka 1.1 1.2 1.3 1.5

※ 울트라 PX 벨트 HA 사양(내유/내수 사양)을 기름이나 물이 걸리는 분위기에서 사용할 때, PX 벨트 내수 사양을 물이 걸리는 분위기에서 사용할 때는 사용 분위기 계수(Ke)로서 1.2를 곱해 주십시오.

※이후는 「벨트 사이즈・풀리 잇수의 결정」보다 계속해서 선정을 진행해 주세요.

선정계산 예 (관성 부하로부터의 선정)

선정에 필요한 항목

선정에 필요한 항목은 다음과 같습니다.

품목 내용
(공작 기계의 테이블 구동)
풀리 피치 원 직경 50mm 이하
직선 운동체의 질량 50kg
지지방법, 지지기구의 마찰계수 LM 가이드, 마찰 계수 μ=0.1
운동 속도 1000r/min
가(감)속시간 0.3s
축 직경 20mm
축간 거리 1400mm
일일 사용 시간, 시작 빈도 12시간/일, 1000회/일
속도비 1:1
아이들러 사용 유무 없음
기타 조건 없음

관성 모멘트 계산

우선 관성 모멘트를 구합니다. 이 경우 직선 운동체이므로 다음 식이 해당합니다. 또한 조건에서 풀리는 30P5M(잇수 30, Dp = 47.75mm)을 임시로 선정합니다.

I = 1 4 mDp2 = 1 4 × 50 × 0.047752 = 0.0285kg・m2

가(감)속 토크, 연속 부하 토크의 계산

가(감)속 토크와 연속 부하 토크를 각각 구합니다.

가(감)속 토크 Pa = I × (n 2 -n 1) 9.55 × ta = 0.0285 × (1000 - 0) 9.55 × 0.3 = 9.95N·m

연속 부하 토크 Pc = 4.9 × mµDp = 4.9 × 50 × 0.1 × 0.04775 = 1.17N·m

설계 토크 결정

가(감)속 토크와 연속 부하 토크의 합계에 각 보정 계수를 곱하여 설계 토크를 구합니다.

Pt = (Pa + Pc) × (Ko + Ki + Ks) × Ka = (9.95 + 1.17) × (1.5 + 0 + 0) × 1.5 = 25.02N・m

설계 토크의 결정 후에는 일반 선정(토크로부터의 선정)에 따라 주십시오.

벨트 사이즈, 풀리 잇수 수 결정

  • (1) 가선정표에서 벨트 사이즈를 가선정합니다. 이 경우 설계 토크(25.02N·m), 원동기 회전 속도(1000r r/min)에서 UP5M을 가선정합니다.
  • (2) 풀리 피치 원 직경, 속비, 축 직경, 기타 조건을 고려하면서 기준 전동 토크 표에서 벨트 폭과 풀리 잇수를 선택합니다.
    여기에서는 UP5M25(벨트 폭 25mm)의 30치(Dp=47.75mm)를 선택합니다. 각 풀리의 치수를 참조하십시오.

벨트 길이와 축간 거리 결정

  • (1) 벨트의 대략 길이(L')를 계산합니다.

    L' = 2C + 1.57 (Dp + dp) + (Dp - dp)2 4C = 2 × 1400 + 1.57 (47.75 + 47.75) + (47.75 - 47.75)2 4 × 1400 = 2950mm

    이 개산 길이에 가장 가까운 벨트는 품종・치수 일람 보다 3050UP5M(610치)가 됩니다.

  • (2) 이 때의 축간 거리(C)를 계산합니다.

    B = L - 1.57 (Dp + dp) = 3050 - 1.57 (47.75 + 47.75) = 2900

    C = B + B2 - 2(Dp - dp)2 4 = 2900 + 29002 - 2(47.75 - 47.75)2 4 = 1450mm

맞물림 잇수에 의한 보정

작은 풀리에 맞물리는 벨트의 잇수를 구하여 맞물림 보정 계수를 결정합니다.

이 경우 속비가 1:1이므로 맞물림 잇수는 30치의 1/2인 15치, 따라서 맞물림 보정 계수는 1.0입니다.

벨트 폭 결정

설계 토크를 만족하는 벨트 폭을 최종적으로 결정합니다.

Kw ≧ Pt Pr × Km × KL = 25.02 9.37 × 1.0 × 1.2 = 2.23

따라서 폭 계수를 만족하는 벨트는 UP5M25 (벨트 폭 25mm)입니다.

선정 결과

  • 벨트: BG3050UP5M25-HC
  • 풀리: PT30P5M25AF 또는 BF
  • 축간 거리: 1450mm

풀리의 형번을 결정 후, 풀리의 체결 방법을 선택할 수 있습니다.

벨트 선정에 사용하는 계산식도 참조하십시오.