전동 벨트의 장력이란? 왜 중요한가?
벨트의 동력 전달을 위한 '유효 장력'
전동 벨트는 엔진이나 모터와 같은 원동기의 회전 에너지를 종동기에 전달하기 위해 사용 됩니다.
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그림 1
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T1) 인장 측 T2) 이완 측 a) 종동기 (부하기) b) 모터 |
모터를 시계 방향으로 돌리면 벨트가 당겨지고 종동 풀리가 회전합니다. 이 과정에서 벨트의 윗면이 당겨지고(인장 측) 벨트의 아랫면이 느슨해집니다(이완 측). 인장 측과 이완 측 사이에 "장력 차"가 발생합니다. 이 차이를 "유효 장력"이라고 하며, 부하가 발생하는 종동 풀리를 회전 시킴으로 인해 유효 장력이 발생합니다.
그림 2는 이 관계를 그래픽으로 설명합니다. 그래프는 동력과 부하가 걸리기 전에는 유효 장력이 0에서 시작하지만, 작동 후 동력과 부하가 걸리면서 양쪽의 장력이 점차 차이가 발생하고 유효 장력이 발생 하는 것을 보여줍니다.
그림 2
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인장
동력 및 부하 |
Ti) 설치 장력 T1) 인장 측 장력 T2) 이완 측 장력 Te) 유효 장력 |
적절한 유효 장력에 필요한 장력이란?
다음으로, 그림 3을 살펴보겠습니다.
| 그림 3 | ||
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인장
동력 및 부하 |
인장
동력 및 부하 |
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Ti) 설치 장력 |
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좌측 그래프는 적정 장력으로 벨트를 운전 시킨 경우이며 충분한 유효 장력이 확보되어 있습니다. 반면, 우측 그래프는 벨트를 낮은 장력으로 벨트를 설치하여 운전 시킨 경우로 동력과 부하가 증가하면 이완 측 장력이 0을 밑돌게 되고 충분한 유효 장력이 확보되지 않고 있습니다.
이처럼 이완 측 장력이 0 이하로 떨어지면 V벨트에서 과도한 슬립이 발생하고 타이밍 벨트에서는 점프(이하 '이빨 건너뛰기'라 함) 등의 위험이 있습니다. 유효 장력은 벨트 성능과 직결되므로, 이완 측 장력이 0 이하로 떨어지지 않도록 적정 장력으로 벨트를 설치하는 것이 중요합니다.
부적절한 장력이 벨트에 초래하는 결함
전동 벨트를 설치할 때에 일정 이상의 장력이 필요하다고 설명했습니다만, '우선 높은 장력으로 벨트를 인장시키면 괜찮아'라고 생각하시는 분들이 계시지는 않은가요? 답은 NO입니다. 전동 벨트는 "최적의 장력"으로 장력을 가해야 합니다.
아래 표는 부적절한 장력이 벨트 제품 품질에 어떤 영향을 미치는지 설명합니다. 벨트를 V벨트와 타이밍 벨트로 분류하여 설명하겠습니다.
| V 벨트 | 타이밍 벨트 | |
| 장력이 너무 높은 경우 |
벨트가 너무 세게 당겨지면 풀리에 짓눌리게 되면서 벨트가 변형됩니다. (좌굴 변형) →코드와 고무가 분리됨 |
벨트와 풀리가 강하게 맞물려 소음이 발생하고, 이빨이 튀고, 이빨 바닥의 마모까지 이어집니다. →이빨 바닥 마모, 벨트 절단으로 인한 코드 노출 |
| 사진 예시 |  |
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| 장력이 너무 낮은 경우 |
벨트가 풀리 위를 슬립하면서 V벨트의 측면에 계속 마찰이 발생하게 됩니다. →캔버스 및 고무 마모 |
벨트와 풀리의 맞물림이 양호하지 않게 되며 이빨당 표면 압력이 높아지고, 이로 인해 이빨의 마모 및 이빨이 건너 뛰는 일이 발생하게 됩니다. →이빨 결손 |
| 사진 예시 |  |
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보시다시피, 전동 벨트의 부적절한 장력은 벨트의 조기 파손의 가능성을 높입니다. 이러한 조건에서는 벨트의 동력 전달 능력을 충분히 발휘할 수 없습니다.
적절한 장력 계산 방법
적절한 장력을 계산하는 방법은 다양하며, 가장 권장되는 방법 중 하나는 "산업용 전동 벨트 설계 서포트"(Windows 어플리케이션)를 사용하는 것입니다. "산업용 전동 벨트 설계 서포트"의 주요 기능은 적절한 벨트 선정을 위한 설계 계산이지만, 적절한 장력도 계산할 수 있습니다. 기계 작동 조건, 벨트 유형 및 기타 정보를 입력하면 애플리케이션은 설계 계산 결과와 함께 벨트 설치에 적합한 장력을 계산합니다. 이 애플리케이션에서 적절한 장력은 V벨트의 경우 "초기 장력", 동기 벨트의 경우 "설치 장력"에 표시됩니다.
다음은 계산된 "초기 장력" 또는 "설치 장력"으로 실제로 벨트를 설치하는 방법과 그 후 이를 관리하는 방법에 대해 소개합니다.
일상적인 장력 관리 방법
벨트 인장 방법과 운전 후 벨트의 장력 점검 방법 및 재인장 방법에 대해 설명합니다.
벨트를 기계에 장착할 때의 장력과 인장 방법에 대해 (V벨트와 타이밍 벨트 공통)
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(1) 벨트를 풀라 사이에 설치하고 풀리를 슬라이드 시켜 설치 장력(주)이 되도록 벨트를 인장 시킨다. (주 : V벨트의 경우 초기장력 x 1.5 = 벨트 설치 시 "설치장력" ) (a) 벨트 (b) 풀리 |
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(2) 장력 분포는 스팬 사이에서 크고 풀리 권착부에서는 장력이 가해지지 않으므로 수동 현저히 다르며, 풀리 감는 부분에는 장력이 없기 때문에 벨트는 수동 또는 촌동으로 벨트를 3회 이상 회전 시켜야 합니다. (c) 장력분포 |
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(3) 수동 또는 촌동으로 인한 장력 분포는 평균화되어 장력이 저하합니다. (4) 다시 풀리를 슬라이드 시켜 설치 장력이 되도록 벨트를 인장 시킵니다. |
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(5) 2~4를 반복하고, 장력이 설치 장력을 초과하면 이 상태가 초기 벨트 장력 설정으로 간주됩니다. |
V-벨트와 타이밍 벨트 모두 위의 절차에 따라 계산된 설치 장력을 사용하여 벨트를 설치합니다. V벨트의 '설치 장력'은 '초기 장력'을 1.5배로 한 장력이 되므로 주의하시기 바랍니다.
기계 가동 시작 후 벨트 장력 조정
V-벨트의 경우, 그 구조상 벨트가 풀리와 측면에 점차 익숙해짐에 따라 장력이 서서히 감소하게 됩니다. 이러한 이유로, 설치 후 하루에서 일주일 사이에 텐션 측정 장치를 사용하여 장력을 점검해야 합니다. 이때 장력이 낮아졌다면 초기 장력보다 1.5배 높은 장력을 설정해야 합니다. 벨트는 설치 시 장력의 3배로 다시 장력을 조정해야 합니다. 그 이후에는 3개월에서 6개월 간격으로 주기적으로 장력을 점검해야 합니다. 이때도 장력이 낮아졌다면 초기 장력을 1.5배로 증가시켜야 하며, 벨트는 설치 시 장력의 3배로 재조정해야 합니다
| 그림 4 | 그림 5 |
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| 벨트가 풀리 홈에 쑤셔넣어짐 | |
| *1 측면 표면이 마모됨 (a) V벨트 (b) 풀리 |
*2 벨트 이빨과 풀리의 맞물림으로 인해 풀리 속으로 가라앉는 현상이 최소화됩니다. (c) 배면 (d) 치면 (e) 풀리 |
한편 타이밍 벨트는 일단 장력이 가해져 설치되면 유연하기 휘어질 수 있는 구조를 가지고 있어 풀리 홈에서 벨트가 빠지는 현상이 적습니다. (그림 5 참조)
장력 측정 기기 소개
지금까지 적절한 장력 관리의 필요성에 대해 설명하였습니다. 그러나 그 중요성에 대해 알고 있다고 하더라도 장력을 측정하는 기기가 없이는 장력을 관리하는 것은 불가능합니다.
따라서, 반도의 장력 측정 기기를 소개 합니다. TENSION MASTER™ (가속도 센서 유형)와 Tension Meter(스프링 유형)를 제공합니다. 각각의 특징은 아래 표에 나와 있습니다.
두 가지 장력계/장력 게이지는 각각의 장점을 가지고 있으므로 사용 조건과 벨트 레이아웃에 맞춰 적절한 장력 측정 장치를 선택하시기 바랍니다.
요약
지금까지의 설명으로 전동 벨트의 장력에 대한 의문은 해소가 되셨나요? 적절한 장력과 관리 방법에 대하여 질문이 있으시면 언제든지 저희에게 연락해 주세요. 전동 벨트를 안전하고 효율적으로 사용할 수 있도록 계속 지원하겠습니다.