기어 감속기의 종류와 원리
기어 감속기 또는 기어박스는 회전 속도를 낮추면서 토크를 높이는 데 사용되는 기계 장치입니다. 다양한 기계 및 응용 분야에서 필수적인 요소이며, 종류에 따라 설계 및 작동 원리가 다르고 각각 고유한 장점을 제공합니다.
기어 감속기에 사용되는 벨론 기어직선 베벨 기어는 원뿔형 표면에 직선형 톱니가 절삭된 기어입니다. 두 축이 교차할 때 사용됩니다. 헬리컬 베벨 기어는 톱니가 경사져 있습니다. 직선 베벨 기어보다 강도가 높습니다. 스파이럴 베벨 기어는 톱니가 곡선형이며 톱니 접촉 면적이 넓습니다. 강도가 높고 소음이 적습니다. 제조가 다소 어렵고 축 방향 힘이 큽니다. 다양한 용도로 사용됩니다. 제롤 베벨 기어는 비틀림 각도가 0인 스파이럴 베벨 기어입니다. 축 방향 힘은 스파이럴 베벨 기어보다 작고 직선 베벨 기어와 유사합니다. 페이스 기어는 원형 디스크에 절삭된 베벨 기어로, 스퍼 기어와 맞물려 힘을 전달합니다. 경우에 따라 두 축이 교차합니다. 주로 가벼운 하중과 간단한 동작 전달에 사용됩니다. 크라운 기어는 평평한 피치면을 가진 베벨 기어로, 스퍼 기어의 랙과 유사합니다.
1. 스퍼 기어 감속기
스퍼 기어감속기는 평행한 톱니를 가진 원통형 기어를 사용하는 것이 특징입니다. 기본 원리는 하나의 기어(입력)가 다른 기어(출력)를 직접 구동하여 속도를 직접적으로 감소시키고 토크를 증가시키는 것입니다. 이러한 감속기는 구조가 간단하고 효율이 높으며 유지보수가 용이하다는 장점이 있습니다. 하지만 설계 특성상 소음이 크고 고속 주행에는 적합하지 않을 수 있습니다.
2. 헬리컬 기어 감속기
헬리컬 기어감속기는 기어 축에 대해 각도를 이루도록 절삭된 톱니를 특징으로 합니다. 이러한 설계는 기어 간의 더욱 부드러운 맞물림을 가능하게 하여 소음과 진동을 줄입니다. 각도를 이룬 톱니는 점진적으로 맞물리므로 스퍼 기어에 비해 작동 소음이 적고 더 높은 하중을 처리할 수 있습니다. 헬리컬 감속기는 더욱 부드럽고 효율적인 작동이 요구되는 용도에 자주 사용되지만, 일반적으로 스퍼 기어 감속기보다 구조가 더 복잡하고 가격이 비쌉니다.
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3. 베벨 기어 감속기
베벨 기어 감속기는 입력축과 출력축이 직각을 이루어야 할 때 사용됩니다. 감속기는 원뿔형 모양의 베벨 기어를 사용하며, 이 기어들은 서로 각도를 이루며 맞물립니다. 이러한 구조를 통해 회전 운동의 방향을 바꿀 수 있습니다. 베벨 기어 감속기는 직선형, 나선형, 하이포이드형 베벨 기어 등 다양한 종류가 있으며, 각각 효율, 소음 수준, 하중 용량 면에서 서로 다른 장점을 제공합니다. 감속기는 회전 운동 방향 전환이 필요한 용도에 적합합니다.
4. 웜 기어 감속기
웜 기어 감속기는 웜(나사 모양의 기어)과 웜 휠(톱니가 있는 기어)의 맞물림으로 구성됩니다. 이러한 구조는 소형 설계로 상당한 감속비를 제공합니다. 웜 기어 감속기는 높은 토크를 제공하고 출력이 입력을 회전시키는 것을 방지하는 자체 잠금 기능으로 잘 알려져 있습니다. 높은 감속비가 필요하고 역구동을 피해야 하는 상황에서 일반적으로 사용됩니다.
5. 유성 기어 감속기
유성 기어 감속기는 중앙의 태양 기어, 태양 기어 주위를 공전하는 유성 기어, 그리고 유성 기어들을 둘러싸는 링 기어로 구성됩니다. 이러한 설계 덕분에 높은 토크 출력과 소형화를 실현할 수 있습니다. 유성 기어 감속기는 효율성, 하중 분산, 그리고 작은 크기에도 불구하고 높은 토크를 제공하는 능력으로 호평을 받고 있습니다.