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기어장치의 소음진동에 관한 고찰(1) 원문보기

소음진동 = Journal of KSNVE, v.23 no.1, 2013년, pp.28 - 35  

박노길 (부산대학교 기계공학부)

초록이 없습니다.

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문제 정의

  • 기어는 상자 안에 밀봉되어 있는 경우가 대부분이다. 그것은 먼지나 이물질이 치면에 끼이는 것을 방지함은 물론 윤활유를 공급하여 마찰손실을 최소화하고 열확산과 원활히 하고자 하는 목적이 있다. 따라서 감속기, 증속기 혹은 모든 변속기를 기어장치이라 칭한다.
  • 그런데 다른 기계장치와 달리 기어는 고도의 기하학적 및 기구학적인 특성을 지니고 있기 때문에 엔지니어들이 접근하기에 매우 까다로운 기술적 장벽이 존재한다. 이번 강좌는 기어장치의 기하학적/기구학적 특성을 소개하고 이들이 소음진동과 어떤 연관성을 가지고 있는지를 살피고자 한다.

가설 설정

  • 1. 기어의 소음진동에 가장 영향을 주는 요소는 기어 치형이다.
  • 4. 기어박스 내의 주요 진동원은 치형 오차로 인한 변위 가진이다. 이로 인해 발생되는 기어 소음을 화인노이즈라 칭한다.
  • 물리고 있는 치는 기어의 회전체에 붙어있는 외팔보로 간주하여 스프링으로 모델링한다. 수학적 모델은 양 기어의 기초원 사이에 접선방향으로 묶여있다고 가정한다. 이 때 스프링은 작용면 상에 놓이도록 설정하며 그 방향은 치 접촉부의 법선 방향이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
동력 축에 따른 기어요소는 무엇인가? 동력 축은 평행 축과 비평행 축으로 나누어지며 비평행축은 다시 교차 축과 비교차 축으로 세분된다. 평행 축을 잇는 기어요소에는 스퍼기어와 헬리컬기어, 교차축을 잇는 기어에는 베벨기어, 그리고 비교차 축을 잇는 기어에는 웜기어와 하이포이드기어가 사용된다.
다른 기계장치와 달리 기어는 엔지니어들이 접근하기에 매우 까다로운 이유는? 최근 기계가 기능화되고 고속화되면서 기어장치에서 발생되는 소음진동의 문제는 점점 심화되고 있다. 그런데 다른 기계장치와 달리 기어는 고도의 기하학적 및 기구학적인 특성을 지니고 있기 때문에 엔지니어들이 접근하기에 매우 까다로운 기술적 장벽이 존재한다. 이번 강좌는 기어장치의 기하학적/기구학적 특성을 소개하고 이들이 소음진동과 어떤 연관성을 가지고 있는지를 살피고자 한다.
헬리컬기어가 소음진동 측면에서 스퍼기어와 동일한 특성을 보유하는 이유는? 헬리컬기어는 소음진동 측면에서 스퍼기어와 동일한 특성을 보유하고 있다. 그것은 비록 치면 형상이 비틀어진 인볼류트 치면이지만 치접촉선의 궤적인 작용면이 스퍼기어의 그것과 동일한 형태를 형성하기 때문이다.
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참고문헌 (8)

  1. Townsend, D. P., 1992, DUDLEY'S GEAR HANDBOOK, 2'nd edition, McGRAW-HILL, INC. 

  2. Buckingham, E., 1931, Dynamic Loads on Gear Teeth, American Society of Mechanical Engineers Special Publication. 

  3. Mitchell, L. D. and Mellen, D. M., 1975, Torsional-Lateral Coupling in a Geared Highspeed Rotor System, American Society of Mechanical Engineers, 75-DET-75. 

  4. Lida, H., Tamura, A. and Oonishi, M., 1985, Coupled Torsional-flexural Vibration of a Shaft in a Geared System, Bull. JSME, Vol. 28, pp. 2694-2698. 

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  5. Schwibinger, P. and Nordmann, R., 1988, The Influence of Torsional-lateral Coupling on the Stability Behavior of Geared Rotor System, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol. 110, pp. 563-571. 

  6. Choy, F. K. and Ruan, Y. F., 1993, Modal Simulation of Gear Box Vibration with Experimental Correlation, Journal of Propulsion and Power, Vol. 9, No. 2, pp. 301-306. 

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  7. Kahraman, A., 1994, Dynamic Analysis of a Multi-mesh Helical Gear Train, Journal of Mechanical Design, Transaction of the ASME, Vol. 116, pp. 706-712. 

  8. Neriya, S. V., Bhat, R. B. and Sankar, T. S., 1988, On the Dynamic Response of a Helical Geared System Subjected to a Static Transmission Error in the Form of Deterministic and Filtered White Noise Input, ASME Journal of Vibration, Acoustics, Stress, and Reliability in Design, Vol. 110, pp. 501-506. 

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