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기어의 손상과 강도설계

전문가 제언: □ 기어 손상은 기어 이의 피팅, 파손, 장시간의 마모, 소성변형, 스코링 그리고 비정상적인 파괴적인 마모 등의 원인에 의하여 발생한다.

□ 설계하고자 하는 기어장치의 종류 용도에 따라서 강도목표를 어디에 둘지 차이가 생긴다. 따라서 각 사용목적에 의해서 적절한 품질과 충분한 안전강도를 설정하기 위하여 기어의 사용조건과 강도를 파악할 필요가 있다.

□ 기어의 사용조건 즉, 하중의 종류와 크기, 하중빈도분포, 운전조건, 속도, 온도 등을 정확하게 파악하는 것은 보다 엄밀한 강도설정에 필요조건이며, 특히 하중크기와 빈도분포를 파악하기 위해 일상에서 데이터화 하는 것이 요구된다.

□ 기어의 강도에는 굽힘 강도. 치면 강도, 스코링 강도가 있으며, 이들 강도 중 최소치에 의해 기어 강도가 결정된다. 일반적으로 이의 절손에는 굽힘 강도, 치면의 손상에는 면압 강도, 윤활의 변화에 의한 부식, 마모, 순간상승온도에는 스코링 등 여러 면의 강도설계가 검토되어야 한다.

□ 오래전부터 각 분야에서 여러 가지 계산식이 사용되고 있지만 굽힘강도에 관해서는 Lewis식, 치면강도에 관해서는 Hertz식이 기본으로 되고 있다. 기어의 굽힘강도 계산식은 1893년 Lewis가 치형계수를 사용하여 치형의 영향을 도입한 식을 제창한 이후 많은 연구자들에 의해 각종 개선식이 발표되었지만 본질적으로는 Lewis가 치형계수 방식을 도입한 것이라 할 수 있다.

□ 표면경화의 기어는 이의 굽힘 강도에 따라 결정되며, 인성에 대해서는 면압 강도를 주로 검토하고, 고속 고부하에 대해서는 스코링 강도를 검토한다.

저자: Kazuteru Nagamura
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