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Universal Joints

먼저 UNIVERSAL JOINT 선정방법은 운전 특성조건을 기초로 해서 선택한다.










Spline Type(NO-0.01)



고정 Type(NO-0.03)


Double Flange Type(NO-9.04)


Single Flange Type(NO-7.02)



Torque 선정방법


최대하중 Torque max
Torque max(T max) = 716.2 * HP/N * k(kgf · m) = 974 * kw/N * k(kgf·m)

정적강도 Strength Selection
정적강도 SF = 716.2 * 최고전달 토오크/T max * k(kgf·m)

Tube 연결 Type의 경우 아래식을 적용, 한계회전수를 선정 할 것.
N = 1.195 * 10² √do² + di² /L
M: 토오크, HP, kw, rpm으로 부터
= 716.2 * HP/rpm (kgf · m) = 974 * kw/rpm (kgf·m)

Mb: 부하가 일정하게 연속 운전하는 경우의 허용 토오크
Mz: 드물게 나타나는 Peak 부하의 경우의 최대 허용 토오크
Nmax: 최고 회전수(rpm)
Nβ: 굴절 각도에 관계되는 Universal Joint의 최대 회전수(rpm)
n한계: 축굽힙 진동을 고려한 Universal Joint의 최대 회전수(rpm)
Lh: Needle Bearing의 계산상 수명시간(Hr)

유니버설 조인트 선정 및 토오크 계산 조건

최대 Torque
전달되는 최대 토오크는 구동기의 정격 토오크와 피동기의 기동 Factor, 즉 Service Factor에 의해 결정한다. Service Factor는 아래표를 참조하면 된다. 이렇게 구한 최대 토오크는 선정된 규격에 대하여 치수표에 표시된 최대 토오크를 넘지 않도록 선정한다. (T max <= Mb)

HP = 전동마력, N = 회전수(rpm), KW = 전동 킬로 와트, K = 최대 하중 서비스 펙터

SF = 정적 강도, T max = 최고 토오크, K = 최대 하중 서비스 펙터

N = 회전수(rpm), L = Joint 회전 중심간 거리, do = Tube 외경(mm), di = Tube 내경(mm)

최대 하중 서비스 펙터

하중 조건 (Load Condition)
사용기계 (Application)
Service Factor (K)
연속하중 (Continuous Load) 원심펌프, 발전기(연속), 켄베이어(연속), 소형통풍기
1.2~1.5
약한 충격하중 (Light Shock Load) 원심펌프, 발전기(비연속), 켄베이어(비연속), 중형통풍기, 공작기계, 목공기계, 소형제지 및 섬유기계
1.5~2.5
중간정도의 충격하중 (Medium Shock Load) 다기통펌프, 다기통압축기, 대형통풍기, 선뱍용 트랜스미션, 섬유 및 제지용 로울러, 이송용 로울러 테이블, 선재 및 봉재 압연기, 소형 핀치롤 소형 파이프머신, 기관차 1차 구동장치
2.5
심한 충격하중 (Heavy Shock Load) 단기통압축기, 단기통펌프, 믹서, 프레인 이동장치, 프레스, 회전식 유전굴삭기, 기관차 2차 구동장치, 연속식 작업용 로울러 테이블, 중형 형강압연기, 연속 슬라브 및 프레임 압연기, 연속 강력 파이프 머신
3.0
극단의 충격하중 (Extreme Shock Load) 제지용 브레스트, 로울러 구동장치, 포장지 롤 구동장치, 정역 로우러 테이블, 정역 슬라브 및 프레임 압연기, 전동 컨베이어
4.0~6.0


계산토오크

사용 수명을 기준으로 하여 유니버설 조인트를 선정할 때는 연속 토오크 및 그 작동 조건에 대한 주정 Factor로 부터 결정하는 계산토오크로 한다.

TA = M0 * K1 * K2 * K3 * K4 , K2: 수명계수, M0: 연속 토오크(kgf·m), K3: 굴절각도계수, K1: 충격계수, K4: 베어링에 대한 부하계수 1.3~1.5

K1, K2 , K3, K4 는 도표를 참조한다.

원동기
실린더수
K1
전동기
-
1.00
가솔린엔진
디젤엔진
4<
1~3
1.30
1.80

주) 내연기관 구동용의 경우 플렉시블 커플링을 사용하지 않을 때에는 K1에 0.5를 더해준다.






K2 수명계수
주) 토오크 표의 기준인 5000시간 보다 많은 사용수명이 필요한 경우 그에 상당하는 계수를 적용하여 준다.






수명시간(Hr) (*10)

K3 수명각도계수
주) 굴절각이 3°를 초과하여 요구수명이 필요한 겅우 그에 상당하는 계수를 적용여 여 준다.









굴절각(β°)

유니버살 조인트 굽힘 각도와 굽힘 각도와 회전수와의 관계
Relationship between the universal joint bend angle and rotation

유니버살 조인트의 굴절각과 회전수와의 관계는 중간부의 질량 가속 모멘트가 일정치를 넘으면 안된다는 것이 이론적으로나 많은 사용실적으로 부터도 명백하게 보여고 있다. 이 질량가속 모멘트는 회전수와 굴절각의 값(즉 n=β) 및 질량 관성 모멘트에 따라 좌우된다.

n * β = 굽힘 각도와 회전수와의 관계
n = 사용회전수(rpm)
β° = 유니버설 조인트의 굴절각









유니버설 조인트 길이와 한계 회전수와의 관계

유니버설 조인트는 플렉시블한 탄성체로서 길이에 따른 위험속에 대해 검토하지 않으면 안된다.

휨에 의한 한계회전수의 계산식
n한계 = 1.22 * 107 * √(D² + d²) * L2 1rpm

D = 튜우브의 외경(cm)
d = 튜우브의 내경(cm)
Lc = 크로스핀 간 거리(cm)

따라서 허용회전수는 n허용최대 = 0.65 * n한계 rpm
각 타잎에 대한 이 관계를 옆 그래프에 나타낸다.


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