기어 손상

기어 손상의 정의

기어 손상은 맞물려 동력을 전달하는 기어가 변형되거나 파손되는 현상이다.

치면의 접촉 피로, 마찰과 마모, 치 뿌리의 굽힘 피로가 주요 원인이다.

감속기 점검에서는 손상 형태를 빠르게 식별하고 원인에 맞는 대책을 세우는 것이 중요하다.

피팅의 진행

피팅은 맞물림 접촉면 아래에서 생긴 미세 균열이 표면으로 진전하는 손상이다.

접촉응력이 반복되면 표면 아래에서 균열이 시작되고, 이것이 커져 조각이 떨어져 나간다.

그 결과 치면에 오목한 공동이 생기고, 손상이 넓어지면 박리를 거쳐 치 파손으로 끝난다.

피팅은 응력 반복과 윤활 불량이 겹칠 때 빨리 진행된다.

스코어링과 윤활막

스코어링은 고속·고온에서 과도한 미끄럼이 생겨 윤활막이 깨지는 손상이다.

윤활막이 끊기면 금속면끼리 직접 닿아 국부 용착과 찢김이 일어난다.

치형 곡선이 깨지므로 치면 손상이 급속히 진행된다.

피팅은 느리고 점진적이며, 스코어링은 급격하고 순간적이다.

손상 유형 비교

손상 형태마다 원인과 발생 위치가 다르므로 표로 나눠 보면 구분이 분명해진다.

피팅은 접촉 피로, 스코어링은 고온과 과도한 미끄럼이 원인이다.

마모는 이물질과 윤활 부족으로 치형이 변하고 백래시가 커진다.

치근 굽힘 피로는 치근 필렛에서 균열이 시작되어 치 파손으로 이어진다.

계산 예: 감속비

이번에는 평기어 한 쌍의 감속비와 출력 회전수를 계산해 본다.

감속비는 피동 기어 잇수를 구동 기어 잇수로 나눈 값이다.

잇수 60을 20으로 나누면 감속비는 3이 된다.

입력 1,500 rpm을 3으로 나누면 출력 회전수는 500 rpm이다.

방지대책과 정리

정답은 4다. 피동 잇수 80을 구동 잇수 20으로 나눈 값이다.

방지대책은 설계, 재료·열처리, 윤활, 정비의 네 방향으로 나눌 수 있다.

표면 경화는 치면 저항을 높이지만 치근 인성을 떨어뜨릴 수 있다.

윤활유는 손상을 줄이는 경제적 수단이나, 열화를 방치하면 효과가 사라진다.

정기 점검으로 백래시와 접촉 흔적을 측정하면 초기 손상을 찾을 수 있다.

정리

기어 손상은 원인을 먼저 구분해야 대책을 정확히 세울 수 있다.

피팅과 스코어링은 발생 속도와 원인 조건이 달라 구분이 필요하다.

손상별로 원인과 대책을 짝지어 정리하면 설계, 운전, 보수에 걸쳐 적용할 수 있다.