카플링의 종류

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카플링의 종류와 특징 총정리 🔄

안녕하세요! 오늘은 산업 현장에서 널리 사용되는 카플링(커플링)의 다양한 종류와 특징에 대해 알아보겠습니다. 📚 카플링은 두 개의 회전축을 연결하여 동력을 전달하는 중요한 기계 부품인데요, 각 타입별로 어떤 특징과 장단점이 있는지 함께 살펴볼게요!

카플링이란? 🤔

카플링은 동력을 전달할 목적으로 양끝에 2개의 샤프트를 연결하기 위해 사용하는 장치입니다. 회전하는 기계 부품 사이에서 동력을 전달하면서도 축의 미스얼라인먼트(불일치)를 보정해주는 역할을 합니다. 크게 강성(리지드) 카플링과 유연(플렉시블) 카플링으로 나눌 수 있어요.

강성 카플링(Rigid Coupling) 🔨

강성 카플링은 두 축을 견고하게 연결하여 정확한 동력 전달이 필요할 때 사용됩니다. 축 사이의 미스얼라인먼트를 거의 허용하지 않기 때문에 정확한 정렬이 중요합니다.

1. 슬리브 카플링 (Sleeve coupling) 👕

슬리브 카플링은 가장 기본적인 형태의 카플링으로, 박스 카플링이라고도 불립니다. 제작 비용이 저렴하고 구조가 단순합니다. 커플링 몸체에는 세트 스크류를 장착할 수 있는 나사산이 가공되어 있어 샤프트를 고정할 수 있습니다.

2. 플랜지 카플링 (Flange coupling) 🔄

플랜지 카플링은 견고한 샤프트 연결 요소로, 비교적 큰 토크의 동력 전달이 필요할 때 사용합니다. 플랜지 모양의 베이스 플레이트에 볼트와 너트를 연결할 수 있는 구멍이 가공되어 있어 두 축을 강력하게 연결할 수 있습니다.

3. 클램프 & 압축 카플링 (Clamp and compression) 🔧

이 카플링은 축단 전체를 감싸는 몸체와 클램프를 고정하는 관통 볼트로 구성됩니다. 두 축단의 표면에 압착력을 이용한 접지력으로 비교적 큰 토크를 전달할 수 있지만, 고속 회전 시 슬립이 발생할 수 있어 고정도용으로는 적합하지 않습니다.

4. 기어 카플링 (Gear coupling) ⚙️

기어 카플링은 슬리브의 내치차와 허브의 크라우닝 가공이 된 외치차로 구성되어 있으며, 이들이 서로 맞물려 조립되어 있습니다. 인볼루트 치형으로 설계되어 약간의 경사가 생기더라도 부드러운 동력 전달이 가능합니다.

특징:

• 소형 경량 설계
• 높은 전달동력
• 고속회전에 적합
• 축 하중이 발생하지 않음

유연 카플링(Flexible Coupling) 🌊

유연 카플링은 축의 미스얼라인먼트를 허용하면서 동력을 전달합니다. 진동 흡수, 충격 완화 등의 기능을 제공하여 기계 부품의 수명을 연장시킵니다.

1. 디스크 카플링 (Disc coupling) 💿

디스크 카플링은 얇은 금속제 디스크를 사용해 토크를 전달하면서 축의 미스얼라인먼트를 보정합니다. 디스크 팩의 갯수에 따라 싱글 디스크와 더블 디스크 타입으로 나뉘며, 높은 비틀림 강성을 제공합니다.

특징:

• 축의 비정렬 상태를 보정하는 능력이 뛰어남
• 벨로우즈 카플링과 달리 다양한 형태의 허브 장착 가능
• 디스크 팩의 형태에 따라 물리적 특성이 달라짐

2. 벨로우즈 카플링 (Bellows coupling) 🌀

벨로우즈 카플링은 금속 벨로우즈를 사용하여 비틀림에 강하고 축의 비정렬 상태를 잘 커버합니다. 디스크 카플링이나 헬리컬 카플링과 비교할 때 축의 비정렬 상태를 커버하는 범위가 넓습니다.

특징:

• 낮은 복원력으로 장비에 무리가 덜 감
• 대칭적인 구조로 밸런스가 좋음
• 무게가 가벼움

3. 엘라스토머 카플링 (Elastomeric coupling) 🧩

엘라스토머 카플링은 탄성 소재(엘라스토머 폴리머)를 사용하여 토크를 전달합니다. 탄성 소재가 금속 부품보다 먼저 마모되도록 설계되어 유지보수 비용과 시간을 절약할 수 있습니다.

주요 유형:

• 조 타입(Jaw type): 'bug'라고 불리는 탄성 요소가 두 금속 중심 사이에 위치
• 타이어 타입(Tire type): 타이어 모양의 탄성 요소 사용

4. 그리드 카플링 (Grid coupling) 📏

그리드 카플링은 그리드(grid)가 그리스를 칠한 홈 안에서 작동하면서 진동이나 충격을 완화시켜 무리 없는 동력을 전달합니다.

특징:

• 평행오차, 각도오차, 축유동오차를 모두 흡수
• 비틀림에 대한 유연성이 뛰어남
• 기계 시동 시 발생하는 충격, 진동, 과부하 등을 감소시킴

5. 올덤 카플링 (Oldham coupling) 🔄

올덤 카플링은 두 샤프트가 평행하고 샤프트의 중심이 어긋나 있을 때 사용합니다. 양 샤프트 끝에 설치한 플랜지 사이에 90°의 각도로 키 모양의 돌출부가 있는 원판이 있으며, 이 돌출부가 플랜지 홈에 끼워져 동력을 전달합니다.

특징:

• 유연성이 뛰어나고 편심, 비정렬 수용 능력이 뛰어남
• 복원력이 없어 베어링 하중이 크지 않음
• 전기적 절연 효과 제공

6. 유니버셜 카플링 (Universal coupling) 🌐

유니버셜 카플링은 두 개의 샤프트(구동축과 피동축)를 서로 다른 메커니즘으로 연결하고 함께 회전시켜 토크를 전달하는 기계 부품입니다. 두 축이 동일한 축에 있지 않고 축 사이에 각도가 있을 때도 연속적으로 회전할 수 있습니다.

특징:

• 각도 보상 능력이 크고 구조가 콤팩트함
• 전송 효율이 높음
• 두 축 사이의 각도는 일반적으로 5°~45°까지 가능

7. 빔 카플링 (Beam coupling) 🏗️

빔 카플링은 단일 재료에서 가공된 단일 빔 또는 다중 빔 디자인으로 제작됩니다. 단일 빔은 각도 및 축방향 유연성이 뛰어나지만 평행 미스얼라인먼트에는 효과적이지 않습니다. 다중 빔 디자인은 위치 정확도와 비틀림 강성이 향상되었습니다.

빔 카플링 유형:

• 단일 빔 디자인: 긴 연속 빔, 각도 및 축방향 유연성 우수
• 다중 빔 디자인: 중첩된 빔 사용, 비틀림 강성 향상

8. 유체 카플링 (Fluid coupling) 💧

유체 카플링은 유체동역학 원리를 기반으로 하며, 주요 구성요소는 두 개의 블레이드가 달린 휠(펌프휠, 터빈휠)과 외부 쉘입니다. 유체를 통해 동력을 전달하며 기계적 접촉이 없는 것이 특징입니다.

특징:

• 부드러운 가속이 필요한 곳에 적합
• 모터의 무부하 기동 가능
• 모터 기동 토크 제한
• 충격 완화 및 과부하 보호 기능

카플링 선택 시 고려사항 🧐

카플링을 선택할 때는 다음과 같은 요소를 고려해야 합니다:

1. 전달해야 할 토크의 크기 💪
2. 작동 속도 ⚡
3. 축 미스얼라인먼트의 정도 📏
4. 충격 및 진동 흡수 필요성 🔄
5. 작동 환경(온도, 습도, 화학물질 등) 🌡️
6. 유지보수 용이성 🔧
7. 비용 효율성 💰

마무리 ✨

이렇게 다양한 종류의 카플링들은 각각의 특성과 장단점을 가지고 있어 적용 분야와 요구 조건에 따라 적절한 선택이 필요합니다. 효율적인 동력 전달과 기계 부품의 수명 연장을 위해 올바른 카플링 선택은 매우 중요합니다! 여러분의 프로젝트에 맞는 최적의 카플링을 찾아보세요. 🔍

궁금한 점이나 추가 정보가 필요하시면 댓글로 남겨주세요! 다음 포스팅에서 또 만나요~ 👋