문제: 신규
보증 기간: 1.5년
적용 산업: 생산 공장, 장비 수리 소매업체, 농장
무게(kg): 30kg
쇼룸 위치: 없음
영상으로 된 출고 점검 영상: 제공됨
장비 보고서 보기: 발표됨
마케팅 유형: 핫 아이템 2571
정렬: 샤프트
용도: 수확기
제품명: PTO 샤프트
적용 분야: 트랙터, 수확기, 경운기, 논밭
포장 방식: 나무 상자
인증: ISO9AC 정규 인증 (CZPT 또는 Dodge Dakota, OEM/ODM용)
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사업 정보
스플라인 커플링의 강성 및 비틀림 진동
본 논문에서는 스플라인 커플링의 몇 가지 기본 특성을 설명하고 비틀림 진동 거동을 분석합니다. 또한 스플라인 정렬 불량이 로터-스플라인 커플링에 미치는 영향을 살펴봅니다. 이러한 결과는 다양한 응용 분야에 적합한 개선된 스플라인 커플링 시스템 설계에 도움이 될 것입니다. 결과는 표 1에 제시되어 있습니다.
스플라인 커플링의 강성
스플라인 커플링의 강성은 로터-스플라인 커플링 시스템에서 스플라인 사이의 맞물림력과 정적 진동 변위의 함수입니다. 맞물림력은 전달 토크 및 스플라인 두께와 같은 커플링 매개변수에 따라 달라지며, 스플라인 두께에 대해 비선형적으로 증가합니다.
단순화된 스플라인 커플링 모델을 사용하여 진동 및 과도 하중 하에서 스플라인의 하중 분포를 평가할 수 있습니다. 차축 스플라인 슬리브는 z축 방향으로 변위되고 슬리브의 외측면에 저항 모멘트 T가 가해집니다. 이 단순 모델은 광범위한 엔지니어링 요구 사항을 충족할 수 있지만 복잡한 하중 조건에서는 정확도가 떨어질 수 있습니다. 비대칭적인 간극은 스플라인의 맞물림 거동 및 응력 분포 패턴에 영향을 미칠 수 있습니다.
시뮬레이션 결과에 따르면 그림 10과 22 모두에서 최대 진동 가속도는 3.03g/s²였습니다. 이 결과는 원주 방향의 정렬 불량이 순간적인 충격을 증가시킨다는 것을 나타냅니다. 커플링 형상의 비대칭성은 맞물림에서도 나타납니다. 오른쪽 스플라인의 톱니는 단단히 맞물리는 반면 왼쪽 스플라인의 톱니는 정렬이 어긋나 있습니다.
스플라인 결합 형상을 고려하여 강성을 계산하기 위해 준해석적 모델을 사용합니다. 이 모델은 고전적인 스플라인 결합 모델을 단순화한 형태로, 부분 행렬들이 접합부의 형상과 강성을 정의합니다. 설계 간극은 알려진 값이므로, 스플라인 결합 시스템의 강성은 동일한 공식을 사용하여 분석할 수 있습니다.
시뮬레이션 결과는 스플라인 커플링 시스템을 고성능 상용 CAE 도구인 MASTA를 사용하여 모델링할 수 있음을 보여줍니다. 이 경우, 스플라인 세그먼트는 가변 강성을 가진 일련의 스플라인 세그먼트로 모델링되었으며, 이 강성은 스플라인 톱니 사이의 초기 간격을 기반으로 계산되었습니다. 그런 다음, 스플라인 세그먼트는 다양한 제조 편차를 고려하여 강성이 점차 증가하는 일련의 스플라인으로 모델링되었습니다. 스플라인 커플링 형상에 대한 결과 분석은 유한 요소 해석 결과와 비교되었습니다.
스플라인 커플링 시스템은 높은 강성을 지니지만, 접촉면의 접촉 상태는 자주 변합니다. 또한, 스플라인 커플링은 로터의 횡방향 진동 및 변형에 영향을 미칩니다. 그러나 완전한 해석적 모델의 부재로 인해 스플라인 로터의 강성 비선형성에 대한 연구는 아직 미흡한 실정입니다.
스플라인 결합의 특징
스플라인 커플링 연구에는 무게, 재료, 성능 요구 사항 등 여러 설계 요소가 포함됩니다. 특히 항공 분야에서는 무게가 매우 중요합니다. 재료마다 치수 안정성, 무게, 내구성이 다르기 때문에 설계 엔지니어에게 무게는 중요한 고려 사항입니다. 또한 공간 제약 및 기타 구성 제한으로 인해 특정 응용 분야에서는 스플라인 커플링을 사용해야 할 수도 있습니다.
스플라인 커플링 설계에서 고려해야 할 주요 매개변수는 최대 주응력, 불균일 분포 계수 및 최대 치면 응력입니다. 안정성을 확보하기 위해서는 이러한 각 매개변수의 크기가 스플라인 외경보다 작거나 같아야 합니다. 스플라인의 외경은 내경보다 최소 4인치 이상 커야 합니다.
물리적 설계가 검증되면 스플라인 커플링 지식 기반이 생성됩니다. 이 모델은 미리 프로그래밍되어 있으며 성능 및 제조 제약 조건을 포함한 설계 매개변수 신호를 저장합니다. 그런 다음 매개변수 값을 설계 규칙 신호와 비교하여 스플라인 커플링의 기하학적 표현을 구성합니다. 입력 신호로부터 시각적 모델이 생성되며, 다양한 매개변수와 사양을 변경하여 조작할 수 있습니다.
스플라인 조인트의 강성은 스플라인 결합 강성을 결정하는 또 다른 중요한 매개변수입니다. 스플라인 조인트의 강성 분포는 로터의 횡방향 진동 및 변형에 영향을 미칩니다. 유한 요소법은 스플라인 조인트의 횡방향 강성을 구하는 데 유용한 기법입니다. 하지만 이 방법은 메쉬 세분화가 많이 필요하고 계산 비용이 높습니다.
스플라인 커플링의 직경은 토크를 전달하기에 충분히 커야 합니다. 직경이 큰 스플라인은 둘레가 작아지기 때문에 더 큰 토크 전달 용량을 가질 수 있습니다. 그러나 직경이 큰 스플라인은 축보다 얇기 때문에 토크가 더 많은 톱니에 분산되어야 하는 경우에는 축이 더 적합할 수 있습니다.
스플라인 커플링은 축 방향과 반경 방향을 따라 톱니 형상에 따라 분류됩니다. 반경 방향 및 축 방향 톱니 형상은 부품의 작동 특성과 마모 손상에 영향을 미칩니다. 크라운형 톱니 형상을 가진 스플라인은 각도 오정렬이 발생하기 쉽습니다. 일반적으로 이러한 스플라인 커플링은 내구성과 안전성을 확보하기 위해 크기가 크게 제작됩니다.
비틀림 진동 분석에서 스플라인 커플링의 강성
본 논문은 항공 엔진 스플라인 커플링의 강성으로 인한 비틀림 진동 연구를 위한 일반적인 프레임워크를 제시합니다. 이는 스플라인 커플링에 대한 기존 연구를 기반으로 하며, 굽힘 강성, 전체 유연성, 접선 강성이라는 세 가지 요소를 특징으로 합니다. 첫 번째 기준은 외부 및 내부 스플라인의 등가 직경입니다. 스플라인 커플링 강성과 스플라인의 변위는 전체 유연성의 미분을 이용하여 평가합니다.
스플라인 조인트의 강성은 스플라인을 따라 분포되는 하중에 따라 달라질 수 있습니다. 스플라인 조인트의 강성에 영향을 미치는 변수로는 토크 수준, 치형 인덱싱 오차, 정렬 불량 등이 있습니다. 이러한 변수들의 영향을 분석하기 위해 해석적 공식이 개발되었습니다. 이 방법은 다중 구성요소 스플라인과 같은 다양한 종류의 스플라인 조인트에 적용 가능합니다.
스플라인 커플링 강성 계산의 어려움에도 불구하고, 축과 허브의 톱니 사이 접촉은 해석적 접근 방식을 사용하여 모델링할 수 있습니다. 이 접근 방식은 접촉 최대 압력, 반력 모멘트, 각운동량과 같은 커플링 작동의 주요 크기를 결정하는 데 도움이 됩니다. 따라서 이 접근 방식은 스플라인 커플링에 대한 정확한 결과를 제공하며 비틀림 진동 및 구조 진동 분석 모두에 적합합니다.
동적 모델에서 스플라인 커플링의 강성은 일반적으로 강체로 가정됩니다. 그러나 고정밀 구동계 모델에서는 스플라인 조인트와 관련된 다양한 동적 현상을 포착해야 합니다. 이를 위해 반해석적 스플라인 하중 분포 모델을 기반으로 하는 일반적인 해석적 강성 공식이 제안되었습니다. 결과적으로 얻어진 강성 행렬에는 비틀림 강성뿐만 아니라 반경 방향 및 경사 방향 강성 값도 포함됩니다. 블록 단위 역산법을 사용하면 해석이 더욱 간소화됩니다.
동력전달 시스템의 커플링을 선택하기 전에 비틀림 진동을 고려하는 것은 필수적입니다. 비틀림 진동에 대한 정확한 분석은 커플링의 안전성에 매우 중요합니다. 본 논문에서는 스플라인 샤프트 마모 및 비틀림으로 인한 고장 사례 연구를 다룹니다. 마지막으로, 실제 시나리오에서 이러한 문제를 시뮬레이션할 수 있는 견고하고 효율적인 방법을 제시합니다.
스플라인 정렬 불량이 로터-스플라인 커플링에 미치는 영향
본 연구에서는 로터-스플라인 커플링에서 스플라인 정렬 불량의 영향을 조사하고, 로터 불안정성의 안정성 경계와 메커니즘을 분석했습니다. 정렬 불량이 있는 스플라인 커플링의 맞물림력이 스플라인 두께에 따라 비선형적으로 증가하는 것을 확인했습니다. 이러한 결과는 스플라인 정렬 불량이 로터-스플라인 커플링 시스템의 불안정성을 유발하는 주요 원인임을 보여줍니다.
의도적인 스플라인 정렬 불량은 간섭 끼워맞춤 및 백래시 제로 조건을 달성하기 위해 발생합니다. 이로 인해 스플라인 톱니 사이에 하중이 고르지 않게 분포됩니다. 스플라인 정렬 불량이 50μm 더 커지면 로터-스플라인 커플링이 파손될 수 있습니다. 이러한 조건에서 최대 인장 루트 응력은 왼쪽으로 이동합니다.
양의 스플라인 정렬 불량은 기어 맞물림의 정렬 불량을 증가시킵니다. 반대로 음의 스플라인 정렬 불량은 영향을 미치지 않습니다. 오른손잡이 스플라인 정렬 불량은 헬릭스 방향과 반대입니다. 접촉 면적이 넓어지면서 중심에서 왼쪽으로 이동합니다. 두 경우 모두 하중을 받는 기어의 변형과 기울어짐으로 인해 기어 맞물림이 어긋납니다.
치면의 이러한 변화는 횡단면에서의 간극 변화로 측정됩니다. 반경 방향 간극과 축 방향 간극 값은 동일하며, 두 값의 차이는 작습니다. 마찰력 외에도 스플라인의 축 방향 간극은 동일하므로 기어 맞물림의 정렬 불량이 증가합니다. 따라서 동일한 절차를 사용하여 로터-스플라인 커플링의 마찰력을 결정할 수 있습니다.
기어 맞물림 정렬 불량은 스플라인-로터 커플링 성능에 영향을 미칩니다. 이러한 정렬 불량은 기어 맞물림 분포를 변화시키고 접촉 및 굽힘 응력을 변형시킵니다. 따라서 스플라인 커플링에서 정렬 불량의 영향을 이해하는 것이 중요합니다. 홍(Hong) 등은 단순화된 헬리컬 기어 쌍 시스템을 사용하여 스플라인의 치면을 따라 하중 분포를 조사했습니다. 정렬 불량은 측면 접촉 패턴을 변화시켰습니다. 정렬이 불량한 기어는 하중을 받을 때 변형을 보였고, 기어에 기울어짐 모멘트를 발생시켰습니다.
로터-스플라인 커플링에서 스플라인 정렬 불량의 영향은 백래시를 줄이는 메커니즘을 사용하여 최소화됩니다. 이 메커니즘은 서로 맞물리는 스플라인이 있는 수형 및 암형 부재로 구성됩니다. 한 부재는 동축으로 정렬된 두 개의 스플라인 세그먼트로 형성되며, 이 세그먼트의 끝면은 서로 미끄러지도록 형상화되어 있습니다. 연결 장치는 이 세그먼트에 축 방향 하중을 가하여 서로 상대적으로 회전하게 합니다.
czh 편집, 2023년 2월 15일
