롤러 체인의 수명을 어떻게 선택, 유지 및 연장합니까?

롤러 체인의 작동 방식과 설계가 중요한 이유

A 롤러 체인 반복 루프에서 일련의 연결된 플레이트, 핀, 부싱 및 롤러를 결합하여 두 스프로킷 사이에 기계적 동력을 전달합니다. 구동 스프로킷이 회전하면 그 톱니가 내부 링크 플레이트 사이에 장착된 롤러와 맞물려 체인을 앞으로 당기고 토크를 피동 스프로킷에 전달합니다. 롤러는 이 설계를 효율적으로 만드는 요소입니다. 롤러는 스프로킷 톱니에 안착될 때 부싱에서 자유롭게 회전하여 슬라이딩 마찰을 구름 접촉으로 변환합니다. 겉보기에 단순해 보이는 이 메커니즘은 자전거 구동계와 농업 장비부터 컨베이어 시스템, 인쇄기, 산업용 기어박스에 이르기까지 광범위한 기계를 뒷받침합니다.

롤러 체인의 구조를 이해하면 체인을 지정하거나 문제를 해결할 때 도움이 됩니다. 내부 링크는 부싱에 압착된 두 개의 내부 플레이트로 구성되며 롤러는 부싱 주위에 위치합니다. 핀 링크라고도 하는 외부 링크는 두 개의 외부 플레이트와 두 부싱을 통과하는 압입식 핀을 통해 두 개의 내부 링크를 연결합니다. 핀과 부싱 사이의 간격은 체인이 얼마나 자유롭게 연결되는지를 결정하며 이러한 구성 요소의 경도는 하중 시 마모 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 고품질 체인은 부서지지 않고 충격에 저항하는 견고한 코어 위에 견고하고 내마모성 표면을 갖춘 케이스 강화 핀과 부싱을 사용합니다.

표준 롤러 체인 시리즈와 숫자의 의미

롤러 체인은 국제적으로 인정받는 표준(주로 북미에서는 ANSI/ASME B29.1, 유럽 및 대부분의 국가에서는 ISO 606)에 따라 제조됩니다. 이러한 표준은 롤러 직경, 내부 폭, 플레이트 두께 및 최소 인장 강도와 함께 피치(연속 핀 사이의 중심 간 거리)를 정의합니다. ANSI 지정은 2자리 또는 3자리 숫자를 사용합니다. 여기서 첫 번째 숫자는 8분의 1인치 단위의 피치를 나타내고 마지막 숫자는 체인 유형을 나타냅니다. 0은 표준, 1은 경량, 5는 롤러리스 부싱 체인입니다.

이중 가닥 및 다중 가닥 체인에는 체인 번호 뒤에 접미사 "-2" 또는 "-3"이 붙습니다(예: 이중 가닥 #60 체인의 경우 60-2). 이러한 구성은 피치를 증가시키지 않고 하중 용량을 증가시킵니다. 이는 더 큰 피치 체인이 너무 느리게 작동하거나 필요한 속도에서 과도한 스프로킷 톱니 응력을 생성할 때 유용합니다.

귀하의 응용 분야에 적합한 롤러 체인 선택

체인 선택은 동력 전달 요구 사항으로 시작되지만 이를 단순한 마력 수치로 줄이면 해당 체인이 허용 가능한 서비스 수명을 제공할지 여부를 결정하는 여러 요소가 누락됩니다. 체인 사양을 결정하기 전에 다음 매개변수를 모두 함께 평가해야 합니다.

설계 전력 및 서비스 요소

모터의 정격마력은 체인 선정에 사용되는 수치가 아닙니다. 대신 엔지니어는 전송된 전력에 부하의 특성을 설명하는 서비스 계수를 곱하여 설계 전력을 계산합니다. 전기 모터의 부드럽고 균일한 부하는 일반적으로 서비스 계수 1.0을 사용합니다. 왕복동 압축기 또는 불규칙한 부하를 갖는 컨베이어와 같은 적당한 충격 부하에는 1.3~1.5의 계수가 필요합니다. 파쇄기, 파쇄기 또는 해머밀의 큰 충격 하중에는 1.7 이상의 서비스 계수가 필요할 수 있습니다. 그런 다음 이 조정된 설계 동력 수치는 주어진 스프로킷 속도(RPM)에서 각 체인 크기에 대한 최대 허용 마력을 지정하는 체인 제조업체의 동력 등급 표와 상호 참조됩니다.

스프로킷 크기 및 속도 비율

작은 스프라켓의 톱니 수(항상 두 개 중 더 중요한 하중을 받는 쪽)가 체인 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 작은 스프라켓의 톱니 수 최소 17개는 긴 사용 수명이 필요한 드라이브에 널리 사용되는 지침입니다. 톱니 수가 적을수록 체인이 맞물릴 때마다 더 예리한 각도로 연결되어 핀과 부싱 마모가 가속화되기 때문입니다. 매우 큰 속도 비율(7:1 이상)은 일반적으로 단일 단계 롤러 체인 드라이브보다는 중간 샤프트를 사용하여 2단계로 처리하는 것이 가장 좋습니다. 이는 효율성 이유와 큰 스프로킷을 관리 가능한 직경으로 유지하기 위한 것입니다.

중심 거리 및 체인 길이

구동 스프로킷과 종동 스프로킷 사이의 이상적인 중심 거리는 체인 피치의 30~50배입니다. 중심 거리가 너무 짧으면 작은 스프라켓의 감싸는 호가 줄어들고 각 링크가 더 자주 연결되는 반면, 중심 거리가 너무 길면 처짐과 진동이 발생합니다. 체인 길이는 선형 단위가 아닌 링크 단위로 계산되며 표준 연결 링크를 사용하려면 총계가 짝수여야 합니다. 조정 가능한 테이크업 장치 또는 아이들러 스프로킷은 사용 수명 동안 정상적인 마모를 통해 체인이 늘어나는 동안 적절한 체인 장력을 유지하는 데 사용됩니다.

윤활: 체인 수명의 가장 큰 단일 요소

올바른 윤활보다 롤러 체인 서비스 수명에 더 큰 영향을 미치는 유지 관리 방법은 없습니다. 롤러 체인의 주요 마모 메커니즘은 핀과 부싱 접촉 표면의 점진적인 침식으로, 이로 인해 피치가 증가합니다. 이는 강판 자체가 실제로 늘어나지는 않지만 일반적으로 체인 늘어짐이라고 합니다. 윤활제는 핀 부싱 간극에 침투하여 하중이 가해질 때 유체역학적 필름을 형성하고 관절에 의해 생성된 열을 운반합니다. 적절한 윤활이 없으면 중간 정도의 산업 부하에서 작동하는 체인은 적절한 오일을 공급할 때보다 짧은 시간 안에 마모될 수 있습니다.

체인 제조업체는 적용 유형에 따라 윤활 방법을 지정합니다. 업계 전반에 걸쳐 사용되는 4가지 표준 범주가 있습니다.

• 유형 A — 수동 또는 점적 윤활: 오일 캔이나 브러시를 사용하여 주기적으로 적용하거나 점적 오일러를 통해 분당 5~20개의 체인 링크마다 한 방울씩 공급합니다. 저속, 경부하 드라이브에 적합합니다.
• 유형 B — 배스 또는 디스크 윤활: 체인의 하단 스트랜드가 밀봉된 하우징의 오일 배스를 통과하거나 스프로킷 샤프트에 부착된 디스크가 오일을 집어 체인에 뿌립니다. 작은 스프라켓에서 최대 약 600RPM의 중간 속도에 사용됩니다.
• 유형 C — 오일 흐름 윤활: 구동 스프로킷 근처의 아래쪽 체인 스트랜드 내부에 위치한 펌프 공급 노즐에서 연속적인 오일 흐름이 체인으로 향합니다. 1,500RPM 이상의 고속 드라이브에 필요합니다.
• 밀봉 및 사전 윤활 처리된 체인: O-링 또는 X-링 밀봉이 있는 체인은 제조 시 핀과 부싱 사이에 그리스가 채워져 있습니다. 이는 실외 농업 및 건설 장비와 같이 외부 오염이 심각하거나 재윤활이 불가능한 곳에 사용됩니다.

대부분의 산업용 롤러 체인 응용 분야에 권장되는 윤활제는 주변 온도에 따라 점도가 SAE 20 ~ SAE 50인 비세정성 광유입니다. 그리스는 핀 부싱 간극에 효과적으로 침투하지 못하기 때문에 일반적으로 사용 중 윤활에는 피해야 합니다. 외부 플레이트와 내부 플레이트 사이의 간격을 메우지만 중요한 마모 표면은 충분히 보호되지 않습니다.

마모 측정 및 롤러 체인 교체 시기 파악

롤러 체인은 공칭 길이의 3% 이상, 또는 스프로킷 톱니 형상이 중요한 정밀 드라이브 및 응용 분야의 경우 2% 이상 늘어나기 전에 교체해야 합니다. 체인이 눈에 띄게 느슨해지거나 스프로킷의 톱니가 빠질 때까지 기다리면 스프로킷 마모가 가속화되고 하중이 가해졌을 때 갑작스러운 고장이 발생하고 연결된 기계가 손상될 위험이 있습니다. 현장에서 체인 마모를 측정하는 가장 신뢰할 수 있는 방법은 전용 체인 마모 표시기 도구를 사용하는 것입니다. 이 도구는 측정된 체인 범위에 고정 하중을 적용하고 신장률을 직접 읽습니다. 적절한 도구가 없으면 강철 자로 체인의 12피치를 측정할 수 있습니다. 공칭 12피치 길이에 정확히 측정되는 새 체인은 마모되지 않은 반면, 이 기준보다 0.5% 이상 측정된 체인은 상당한 마모가 축적되기 시작했습니다.

마모된 체인을 교체할 때 짝을 이루는 스프로킷을 동시에 검사하는 것이 필수적입니다. 긴 체인과 함께 작동되는 스프라켓은 맞물리는 동안 체인이 톱니 위에서 더 높이 올라감에 따라 특징적인 갈고리 모양 또는 상어 지느러미 모양의 톱니 모양을 형성합니다. 마모된 스프라켓에 새 체인을 설치하면 마모가 새 체인에 빠르게 전달되어 수명이 크게 단축됩니다. 일반적인 지침에 따르면, 스프라켓은 용도, 재료 및 작동 조건에 따라 두 번째 또는 세 번째 체인을 교체할 때마다 교체해야 합니다. 강화 강철 스프로킷, 특히 유도 경화 치면이 있는 스프로킷은 까다로운 드라이브에서 연강 버전보다 훨씬 더 오래갑니다.

까다로운 환경을 위한 특수 롤러 체인 변형

표준 탄소강 롤러 체인은 대부분의 일반 산업 응용 분야에 매우 적합하지만 특정 작동 환경에서는 해당 조건에 맞게 설계된 체인 변형이 필요합니다. 스테인레스 스틸 롤러 체인은 식품 가공, 의약품 제조 및 물, 세척 화학 물질 또는 높은 습도와 접촉하면 표준 체인이 빠르게 부식되는 해양 환경에서 부식을 방지합니다. 니켈 도금 체인은 전체 스테인리스 구조보다 저렴한 비용으로 중간 수준의 부식 방지 기능을 제공하며 부식성이 중간 정도인 실내 환경에 실용적인 선택입니다.

오븐, 경화 터널 또는 주조 환경을 통과하는 컨베이어 체인과 같은 고온 응용 분야에는 기존 오일이 고온에서 탄화되고 점도를 잃기 때문에 고체 필름 윤활제 또는 고온 그리스가 함침된 소결 다공성 부싱이 포함된 내열 합금으로 만든 체인이 필요합니다. 소결 금속 부싱 또는 폴리머 구성품을 사용하는 자체 윤활 체인은 외부 윤활이 불가능한 응용 분야를 위해 설계되어 유지 관리 빈도를 줄이면서 가벼운 하중에서 중간 하중까지 허용 가능한 서비스 수명을 유지합니다. 환경에 적합한 체인 변형을 선택하는 것은 올바른 정격 하중을 선택하는 것만큼 중요합니다. 잘못된 환경에 설치된 표준 체인은 크기를 아무리 신중하게 조정하더라도 실패할 것입니다.