롤러 체인의 개발 역사 및 적용

롤러체인 또는 부쉬롤러체인은 컨베이어, 신선기, 인쇄기, 자동차, 오토바이 등 다양한 종류의 가정용, 산업용, 농업용 기계에 가장 일반적으로 사용되는 체인구동형이다. 자전거. 이는 측면 링크로 함께 고정된 일련의 짧은 원통형 롤러로 구성됩니다. 스프로킷(sprocket)이라 불리는 기어에 의해 구동됩니다. 이는 간단하고 안정적이며 효율적인 전기 전송 방법입니다. Leonardo da Vinci의 16세기 스케치에는 롤러 베어링이 있는 체인이 나와 있습니다. 1800년에 James Fassel은 평형 잠금 장치를 개발한 롤러 체인에 대한 특허를 얻었고, 1880년에 Hans Reynold는 Bush 롤러 체인에 대한 특허를 받았습니다.
세워
부쉬 롤러 체인에는 두 가지 유형의 링크가 교대로 배열되어 있습니다. 첫 번째 유형은 두 개의 내부 플레이트가 두 개의 롤러를 회전시키는 두 개의 슬리브 또는 부싱에 의해 함께 고정되는 내부 링크입니다. 내부 링크는 내부 링크 부싱을 통과하는 핀으로 함께 고정된 두 개의 외부 플레이트로 구성된 두 번째 유형의 외부 링크와 번갈아 사용됩니다. "부시리스" 롤러 체인은 다르게 구성되지만 유사하게 작동합니다. 내부 패널을 함께 고정하는 별도의 부싱이나 슬리브 대신 패널에 구멍을 통해 돌출되어 동일한 목적으로 사용되는 튜브가 찍혀 있습니다. 이는 체인 조립 단계를 없애는 장점이 있습니다. 롤러 체인 설계는 마찰을 줄여 단순한 설계에 비해 효율성을 높이고 마모를 줄입니다. 원래 구동 체인에는 롤러나 부싱이 없었고 내부 플레이트와 외부 플레이트는 모두 스프로킷 톱니와 직접 접촉하는 핀으로 함께 고정되었습니다. 그러나 이 구성에서는 스프로킷 톱니와 스프로킷 톱니가 회전하는 플레이트가 매우 빨리 마모되는 것을 발견했습니다. 이 문제는 외부 플레이트를 고정하는 핀이 내부 플레이트를 연결하는 부싱 또는 슬리브를 통과하는 슬리브 체인의 개발로 부분적으로 해결되었습니다. 이는 마모를 더 넓은 영역으로 분산시킵니다. 그러나 부싱과의 미끄럼 마찰로 인해 스프로킷 톱니가 여전히 예상보다 빨리 마모되고 있습니다. 체인 부싱 슬리브를 둘러싸는 추가 롤러는 스프로킷 톱니와의 구름 접촉을 제공하고 스프로킷과 체인에 탁월한 내마모성을 제공합니다. 체인에 윤활유가 잘 도포되어 있으면 마찰이 매우 낮습니다. 효율적인 작동과 올바른 장력을 위해서는 롤러 체인의 지속적이고 깨끗한 윤활이 필수적입니다.

윤활
많은 구동 체인(예: 공장 장비 및 내연 기관의 캠축 구동)은 마모 표면(예: 핀 및 부싱)이 침전 및 부유 침전물의 영향을 받지 않도록 깨끗한 ​​환경에서 작동하며 대부분은 폐쇄된 환경입니다. 예를 들어 일부 롤러 체인에는 외부 링크 플레이트와 내부 롤러 체인 플레이트 사이에 O-링이 내장되어 있습니다. 이 기능은 1971년 코네티컷 주 하트퍼드의 휘트니 체인에서 일하던 조셉 몬타노(Joseph Montano)가 응용 프로그램을 발명한 이후 체인 제조업체에서 채택하기 시작했습니다. 체인 수명 연장에 중요한 동력 전달 체인 링크의 윤활성을 향상시키는 방법으로 O-링이 도입되었습니다. . 이러한 고무 리테이너는 핀과 부싱의 마모 영역 내에 공장에서 도포된 그리스를 유지하는 장벽을 만듭니다. 또한 고무 O-링은 먼지와 기타 오염 물질이 체인 조인트로 들어가는 것을 방지합니다. 그렇지 않으면 이러한 입자로 인해 심각한 마모가 발생할 수 있습니다. 또한 더러운 환경에서 작동해야 하고 크기나 작동상의 이유로 밀봉할 수 없는 체인도 많이 있습니다. 예로는 농기구, 자전거, 전기톱에 사용되는 체인이 있습니다. 이러한 체인은 필연적으로 상대적으로 높은 마모율을 갖습니다. 많은 유성 윤활제는 먼지와 기타 입자를 끌어당겨 결국 체인 마모를 증가시키는 연마 페이스트를 형성합니다. 이 문제는 "건식" PTFE 스프레이를 사용하면 완화될 수 있습니다. 도포 후 강력한 필름을 형성하여 입자와 수분을 모두 차단합니다.

오토바이 체인 윤활
이륜차 수준의 고속으로 작동하는 체인이 달린 오일 배스를 사용하십시오. 이는 최신 오토바이에서는 불가능하며 대부분의 오토바이 체인은 보호되지 않은 상태로 작동합니다. 따라서 오토바이 체인은 다른 용도에 비해 빨리 마모되는 경향이 있습니다. 그들은 극심한 힘을 받고 비, 진흙, 모래 및 도로 염분에 노출됩니다. 자전거 체인은 모터의 동력을 뒷바퀴로 전달하는 구동계의 일부입니다. 적절히 윤활된 체인은 98% 이상의 전달 효율을 달성할 수 있습니다. 윤활되지 않은 체인은 성능을 크게 저하시키고 체인 및 스프로킷 마모를 증가시킵니다. 애프터마켓 오토바이 체인 윤활유에는 스프레이 윤활유와 드립 시스템이라는 두 가지 유형이 있습니다. 스프레이 윤활유에는 왁스나 테프론이 포함될 수 있습니다. 이 윤활유는 체인에 달라붙기 위해 끈적이는 첨가제를 사용하지만, 도로에서 먼지와 모래를 제거하고 시간이 지남에 따라 부품 마모를 가속화하는 연마 페이스트도 생성합니다. 체인에 들러붙지 않는 경유를 사용하여 오일을 지속적으로 떨어뜨려 체인에 윤활유를 바르십시오. 연구에 따르면 드립 오일 공급 시스템은 최대의 마모 방지 및 최대의 에너지 절약을 제공합니다.

변형
체인이 마모가 심한 용도로 사용되지 않는 경우(예: 단순히 핸드 레버에서 기계의 제어 샤프트 또는 오븐의 슬라이딩 도어로 동작을 전달하는 경우) 더 간단한 유형이 사용됩니다. 체인은 계속 사용할 수 있습니다. 반대로, 추가 강도가 필요할 때 체인이 "충돌"할 수 있지만 더 작은 간격으로 부드럽게 구동되어야 합니다. 체인 외부에 2열의 플레이트만 배치하는 대신 인접한 쌍과 롤러 사이에 부싱을 사용하여 3열(“이중”), 4(“삼중”) 이상의 평행 플레이트를 배치할 수 있습니다. 같은 열 수의 톱니가 평행하게 배열되어 스프라켓에 일치됩니다. 예를 들어, 자동차 엔진 타이밍 체인에는 일반적으로 체인이라고 하는 여러 줄의 플레이트가 있습니다. 롤러 체인은 다양한 크기로 제공되며 가장 일반적인 미국 국립 표준 협회(ANSI) 표준은 40, 50, 60 및 80입니다. 첫 번째 숫자는 8인치 단위로 체인 간격을 나타내고 마지막 숫자는 는 0입니다. 1은 표준 체인, 1은 경량 체인, 5는 롤러가 없는 슬리브 체인입니다. 따라서 0.5인치 피치의 체인은 크기 40 스프라켓이고, 크기 160 스프라켓의 톱니 사이는 2인치입니다. 미터법 나사산 피치는 16분의 1인치로 표시됩니다. 따라서 Metric No. 8 체인(08B-1)은 ANSI No. 40과 동일합니다. 대부분의 롤러 체인은 일반 탄소강 또는 합금강으로 만들어지지만 스테인레스강은 식품 가공 기계 및 윤활이 문제가 되는 기타 장소에 사용됩니다. , 같은 이유로 나일론과 황동도 가끔 보입니다. 롤러 체인은 일반적으로 마스터 링크("연결 링크"라고도 함)를 사용하여 연결됩니다. 이 메인 링크에는 일반적으로 마찰식 고정이 아닌 말굽 클립으로 핀이 고정되어 있으며 간단한 도구를 사용하여 삽입하거나 제거할 수 있습니다. 제거 가능한 링크나 핀이 있는 체인은 조정 가능한 분할 체인이라고도 합니다. 하프 링크("오프셋"이라고도 함)를 사용할 수 있으며 단일 롤러로 체인 길이를 늘리는 데 사용됩니다. 리벳형 롤러 체인 메인 링크("연결 링크"라고도 함)의 끝은 "리벳형"이거나 찌그러져 있습니다. 이 핀은 내구성이 있어 제거할 수 없습니다.

말굽 클립
말굽 클램프는 이전에 롤러 체인 링크를 완성하는 데 필요했던 연결(또는 "마스터") 링크의 측면 플레이트를 고정하는 데 사용되는 U자형 스프링 강철 부착물입니다. 유지 관리를 목적으로 하지 않는 무한 루프로 만들어지는 체인이 점점 더 많아지면서 클램프 방식은 인기가 떨어지고 있습니다. 현대 오토바이에는 무한 체인이 장착되는 경향이 있지만, 체인이 마모되어 교체해야 하는 경우가 점점 더 드물어지고 있습니다. 예비 부품으로 제공됩니다. 오토바이 서스펜션을 개조하면 이러한 사용이 줄어드는 경향이 있습니다. 오래된 오토바이와 오래된 자전거(예: 허브 기어가 있는 자전거)에서 흔히 볼 수 있는 이 클램프 방법은 변속기 기어가 있는 자전거에는 클램프가 시프터에 걸리는 경향이 있으므로 사용할 수 없습니다. 대부분의 경우 무한 체인은 기계 프레임에 고정되어 있어 쉽게 교체할 수 없습니다(특히 기존 자전거의 경우 그렇습니다). 그러나 경우에 따라 말굽 클램프를 사용하는 커플링 링크가 작동하지 않거나 적용 분야에서 선호될 수 있습니다. 이 경우 체인 리벳팅 기계를 사용하여 마찰에만 의존하는 "소프트 링크"가 사용됩니다. 최신 재료, 도구 및 숙련된 기술을 사용하는 이 수리는 거의 끊어지지 않는 체인만큼 강력하고 오래 지속되는 영구적인 수리입니다.

사용
롤러 체인은 분당 약 600~800피트의 속도를 갖는 저속 및 중속 드라이브에 사용됩니다. 그러나 분당 약 2,000~3,000피트의 고속에서는 마모 및 소음 문제로 인해 V-벨트가 자주 사용됩니다. 자전거 체인은 롤러 체인의 일종입니다. 자전거 체인에는 마스터 링크가 있을 수도 있고 제거 및 설치를 위해 체인 도구가 필요할 수도 있습니다. 대부분의 오토바이는 유사하고 더 크고 더 강한 체인을 사용하지만 때로는 소음이 적고 유지 관리가 덜 필요한 톱니 벨트 또는 샤프트 드라이브로 교체됩니다. 일부 자동차 엔진은 롤러 체인을 사용하여 캠축을 구동합니다. 기어 드라이브는 일반적으로 고성능 엔진에 사용되며 일부 제조업체에서는 1960년대 초반부터 톱니형 벨트를 사용해 왔습니다. 체인은 유압 램을 도르래로 사용하여 트럭을 올리고 내리는 지게차에도 사용됩니다. 그러나 이러한 체인은 롤러 체인으로 간주되지 않으며 리프트 체인 또는 플레이트 체인으로 분류됩니다. 전기톱 절단 체인은 표면적으로 롤러 체인과 유사하지만 리프 체인과 더 밀접하게 관련되어 있습니다. 이는 돌출된 구동 링크에 의해 구동되며 바에 체인을 배치하는 역할도 합니다. 아마도 비정상적으로 한 쌍의 오토바이 체인을 사용하는 Harrier Jumpjet은 에어 모터의 체인 드라이브를 사용하여 호버 비행의 경우 아래쪽을 향하고 일반 비행의 경우 뒤쪽을 가리키는 이동식 엔진 노즐을 회전시킬 수 있습니다. 전진 비행, "추력 벡터링"이라고 불리는 시스템.

입다
롤러 체인 마모의 영향으로 피치(링크 사이의 거리)가 늘어나고 체인이 길어집니다. 이는 금속의 실제 신장(자동차 핸드브레이크 케이블과 같은 일부 유연한 강철 부품에서 발생)이 아니라 피벗 핀과 부싱의 마모로 인한 것입니다. 좋다). 최신 체인의 경우 (자전거가 아닌) 체인이 파손될 정도로 마모되는 경우는 거의 없습니다. 체인이 마모됨에 따라 스프라켓 톱니가 빠르게 마모되기 시작하고 결국 부러져 모든 스프라켓 톱니가 손실됩니다. 스프로킷 이빨. 스프로킷(특히 두 개의 스프로킷 중 더 작은 것)은 톱니의 구동 표면에 특징적인 후크 모양을 만드는 연삭 동작을 받습니다. (이 효과는 부적절한 체인 장력으로 인해 악화되지만 어떤 예방 조치를 취하더라도 피할 수 없습니다.) 마모된 톱니(및 체인)는 동력을 원활하게 전달할 수 없으며 이는 소음, 진동 또는 타이밍 표시등을 통해 보이는 점화 타이밍의 변화(타이밍 체인이 있는 자동차 엔진의 경우)에서 분명하게 나타납니다. 마모된 스프라켓의 새 체인은 오래 지속되지 않으므로 이 경우 스프라켓과 체인을 모두 교체해야 합니다. 그러나 덜 심각한 경우에는 두 개의 스프로킷 중 더 큰 것을 저장할 수 있습니다. 이는 작은 스프라켓이 항상 가장 많이 마모되기 때문입니다. 체인은 일반적으로 매우 가벼운 용도(예: 자전거) 또는 장력이 부족한 극단적인 경우에만 톱니바퀴에서 튀어나옵니다. 체인 마모 신율은 다음 공식에 따라 계산됩니다. % = ( ( M. − ( S. **** P. ) ) / ( S. * P. ) ) * 100 {\displaystyle \%=((M-(S *P ))/(S*P))*100} M = 측정된 링크 수의 길이 S = 측정된 링크 수 P = 피치 업계에서는 체인 텐셔너의 움직임을 모니터링하는 것이 일반적입니다. 수동 또는 자동) 및 드라이브 체인 길이의 정확성(경험상 체인을 교체하기 위해 조정 가능한 드라이브에서 롤러를 3% 늘리거나 롤러 체인을 1.5% 늘리는 것입니다) %(고정 중앙 드라이브에서). 특히 자전거와 오토바이 사용자에게 적합한 간단한 방법은 체인이 팽팽해졌을 때 두 개의 스프라켓 중 더 큰 쪽에서 체인을 당기는 것입니다. 상당한 움직임(틈 등을 통해 볼 수 있음)은 체인이 최종 마모 한계에 도달했거나 초과했음을 나타낼 수 있습니다. 이 문제를 무시하면 스프로킷이 손상될 수 있습니다. 스프로킷 마모는 이 효과를 상쇄하고 체인 마모를 마스크할 수 있습니다.

자전거 체인 마모
변속기 기어가 있는 자전거의 경량 체인은 내부 핀이 원통형이 아닌 통 모양이기 때문에 파손될 수 있습니다(또는 "리벳팅"이 일반적으로 가장 먼저 실패하기 때문에 측면 플레이트에 있음). 떨어져 나갈 수도 있습니다). 핀과 부싱의 접촉은 일반적인 선이 아닌 점이 되어 체인의 핀이 부싱을 통과하고 결국 롤러를 통과하여 결국 체인이 파손되는 원인이 됩니다. 이 구조는 이 변속기의 변속 동작을 위해 체인이 옆으로 구부러지고 비틀어져야 하기 때문에 필요하지만, 이는 자전거에 있는 얇은 체인의 유연성과 상대적으로 긴 자유도 때문입니다. 길이 발생할 수 있습니다. 평행 핀 부싱과 접촉하는 마모 표면이 훨씬 크기 때문에 허브 기어 시스템(Bendix 2단 속도, Sturmey-Archer AW 등)에서는 체인 고장이 문제가 되지 않습니다. 허브 기어 시스템은 또한 완전한 하우징을 허용하므로 윤활 및 모래 보호에 큰 도움이 됩니다.

체인 강도
롤러 체인 강도의 가장 일반적인 척도는 인장 강도입니다. 인장 강도는 체인이 파손되기 전에 견딜 수 있는 단일 하중의 양을 나타냅니다. 체인 피로 강도는 인장 강도만큼 중요합니다. 체인의 피로강도에 영향을 미치는 주요 요인은 체인을 제작하는 데 사용되는 강의 품질, 체인 부품의 열처리, 체인 플레이트 매듭 구멍 가공의 품질, 샷의 종류 및 강도입니다. 쇼트 피닝 코팅. 링크보드에서 다른 요인으로는 체인 플레이트 두께와 체인 플레이트 디자인(프로파일)이 포함될 수 있습니다. 연속 구동으로 작동하는 롤러 체인의 경우, 경험상 체인에 가해지는 하중은 사용되는 마스터 링크 유형(압입식 또는 슬립식)에 따라 체인 인장 강도의 1/6 또는 1/9을 초과해서는 안 됩니다. 에 ). 맞아야 함). 이러한 임계값을 초과하는 연속 구동으로 작동하는 롤러 체인은 체인 플레이트의 피로 파손으로 인해 조기에 파손될 수 있으며 종종 그렇게 됩니다. ANSI 29.1 강철 체인의 표준 최소 극한 강도는 12,500 x (인치 단위 피치)2입니다. X-링 및 O-링 체인에는 마모를 크게 줄이고 체인 수명을 연장하는 내부 윤활제가 포함되어 있습니다. 체인을 리벳팅할 때 내부 윤활제가 진공을 통해 주입됩니다.

체인 표준
ANSI 및 ISO와 같은 표준 기관은 드라이브 체인 설계, 치수 및 호환성에 대한 표준을 유지합니다. 예를 들어, 아래 표는 미국 기계공학회(ASME)에서 개발한 ANSI 표준 B29.1-2011(정밀 롤러 체인, 액세서리 및 스프로킷)의 데이터를 보여줍니다. 자세한 내용은 리소스를 참조하세요. 기억을 돕기 위해 동일한 표준(ANSI 표준에서 권장하는 숫자를 선택할 때 고려하는 부분)에 대한 주요 치수(인치)에 대한 또 다른 차트가 있습니다. 일반적인 자전거 체인(변속기 기어용) 좁은 1 ​​사용 /2인치 피치 체인. 체인 폭은 하중 용량에 영향을 주지 않고 가변적입니다. 뒷바퀴에 스프라켓이 많을수록(예전에는 3~6개, 현재는 7~12개) 체인이 얇아집니다. 체인은 "10단 체인"과 같이 작동하도록 설계된 속도 수에 따라 판매됩니다. 허브 기어 또는 단일 속도 자전거는 1/2 x 1/8인치 체인을 사용합니다. 1/8인치는 체인에 사용할 수 있는 최대 스프라켓 두께를 나타냅니다. 평행 링크가 있는 체인에는 일반적으로 짝수 개의 링크가 있으며, 각 좁은 링크 뒤에는 더 넓은 링크가 있습니다. 한쪽 끝은 좁고 다른 쪽 끝은 넓은 균일한 링크로 만든 체인은 홀수 링크로 만들 수 있으며 이는 특별한 스프로킷 거리를 수용하는 데 유리합니다. 우선, 그러한 사슬은 덜 강한 경향이 있습니다. ISO 표준에 따라 제조된 롤러 체인을 "아이소체인"이라고도 합니다.