속도·토크 외, 고려해야 할 5요소
속도·토크 외, 고려해야 할 5요소
  • 오현식 기자
  • 승인 2017.09.19 12:36
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장착 방향·효율·소음·수명 살펴야

 
애플리케이션에 가장 적합한 기어모터를 선택하려면 출력 속도와 토크 선택 외에도 다양한 세부 사항을 고려해야 한다. Bodine Electric이 속도와 토크 외에 중요한 요소로 제기한 다섯 가지 사항을 살핀다.

장착 방향
기어모터는 구동축의 수평 방향으로 모터와 함께 기어박스 형태로 장착되는 게 일반적이다. 기어모터의 유형이나 기어박스 윤활 방식에 따라 다른 위치에 장착도 가능하지만, 비표준 설치(예 : 수직)가 필요한 경우, 기어모터를 선택할 때 가장 먼저해야 할 일은 제조업체의 기술 지원팀에 문의하는 것이다.
오늘날 대부분의 FHP 기어모터는 무급유 기어 헤드를 특징으로 하지만 일부 기어모터의 경우에는 오일 윤활 방식을 사용하며, 일부는 그리스 윤활 방식을 사용하기도 하기 때문이다. 오일 윤활식 기어모터의 경우, 수평이 아닌 다른 위치에 장착된다면 샤프트 씰이 마모되면서 누출 가능성이 높아지며, 그리스 윤활의 경우에는 누출 위험은 비교적 낮지만 기어 수명은 저하될 수 있다.

 
기어 헤드 효율
대부분의 직각 기어헤드에서 사용되는 것은 웜 기어이다. 하지만 웜 기어는 평행 축 기어박스에 사용되는 스퍼 기어나 헬리컬 기어보다 효과적이지 못하며, 더 많은 열을 발생시킨다. 따라서 직각 기어모터의 경우에는 평행 축 기어모터 보다 더 큰 모터를 요구한다. 또한 시동·가속 시 토크 감소에도 주의를 기울여야 한다.

자동 잠금 직각 기어 헤드
자동 잠금Self locking 직각 기어박스는 출력 샤프트에 일정한 토크를 주기 때문에 뒤로 밀기가 불가능하고, 전원이 꺼져 있어도 홀딩 토크를 제공할 수 있다. 따라서 기어모터의 전원이 꺼진 후에도 부하를 유지해야하는 경우에 바람직하다. 하지만 기어가 마모되거나 샤프트 진동이 발생하면 홀딩 토크가 감소하기 때문에 페일 세이프fail-safe 애플리케이션의 솔루션으로는 권장되지 않는다.

소음과 부하
기어박스의 소음은 기어 단수, 부하, 그리고 전기자/로터 입력 속도 등에 따라 달라진다. 일반적으로는 금속 기어가 비금속 기어보다 더 많은 소음을 발생시키며, 헬리컬 기어가 스퍼 기어보다 더 뛰어난 정숙성을 지닌다. 또한 슬라이딩 동작을 하는 웜 기어는 스퍼 기어나 헬리컬 기어보다도 더 낮은 소음 특성을 지니며, 스퍼 기어와 헬리컬 기어보다 웜 기어에서 더 많은 톱니가 접촉하기 때문에 충격 하중에도 더 잘 대응할 수 있다.

 
기어모터의 수명
기어모터의 수명은 속도와 부하, 듀티사이클, 주변 온도 등 여러 가지 요인에 의해 영향을 받아 결정된다. 조건이 가혹할수록 기어 헤드의 마모는 더 빠르게 발생하게 된다. 하지만 수명 결정에는 내부의 설계 세부 사항도 영향을 크게 미친다.

예를 들어, 웜 기어의 슬라이딩 동작은 윤활이 어려우며 스퍼 및 헬리컬 기어의 롤링보다 효과적이지 못하다. 따라서 금속 웜 기어는 금속 헬리컬 기어보다 더 빨리 마모된다. 마찬가지로 충격 부하가 없다면 비금속 기어가 금속 기어보다 마모가 느리게 발생되며, 같은 하중에서 더 일관된 윤활을 제공하는 오일 윤활 기어가 그리스 윤활 기어보다 내구성이 강하다.

이외에 기어모터의 수명에 영향을 주는 중요한 내부 요인은 모터 샤프트와 출력 샤프트의 볼 베어링이다. 더러운 그리스나 비효율적인 씰로 인한 이물질, 과도한 온도 또는 외부 오염으로 인한 그리스 열화 또는 샤프트 전류로 인한 전기 아크 현상은 베어링 실패를 가져와 수명을 저하시키게 된다.

▲ 직각 기어헤드(왼쪽)과 평행축 기어헤드(오른쪽)


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