용접과 같이 중요하다고 판단하여서 10년전에 만든자료임

기계요소의 종류와 특징 제1장 나사부품의 취급과 정비 1. 나사의 기초 (1) 나사의 기본 직각삼각형의 종이를 원통위에 감았을때,이 직각삼각형의 긴변이 이루는 곡선은 나선모양이 덩쿨이 감긴 것 같다. 이덩쿨 모양의 선에 따라서 원통의 표면에 홈을 판것이 수나사이고, 원통내면에 홈을 판것이 암나사이다. 이홈의 형상은 사용목적에 따라 여러가지(삼각형,사다리형,톱니형,사각형,동근형)가 있다. 이와같이 원통위에 파인나사를 평행나사라 하고 원추위에 파인나사를 테이퍼나사라고 한다. 또감는 방향에 따라서 오른나사,윈나사가 된다.한줄로 된나사를 한줄나사라 하고,두줄로 두줄로 된것은 두줄나사라 부르며 일반적으로 복수로 이루어진 것을 많은 줄나사라고 한다. 나사산과 다음나사산의 중심선 사이의 거리를 피치라고하며, 나사가 1회전하여 축의 방향으로 이동하는 거리를 리드라고한다. (2) 나사의 종류와 용도 나사는 기계부품으로서 가장널리 쓰여져 그종류도 대단히 많다. 따라서 나사가 서로 호환성 을 갖는것이 필요하며 각국에서는 규격을 정하고 있다. 우리나라에서는 KS(한국공업규격) 분류기호 B중에 물품의 표시,형상,치수,공차검사 등에 관한 규격이 있으며,국제적으로는 ISO(국제표준화기구)규격이 있다. 삼각나사 미터나사 보통나사(KS B 1307) 가는나사(KS B 1310) 유니파이나사 보통나사(KS B 1313) 가는나사(KS B 1314) 휘트워드나사 보통나사(KS B 1316) 가는나사(KS B 1317) 관용나사 관용평행나사(KS B 1336) 관용테이퍼나사(KS B 1337) 사다리꼴나사 30。사다리꼴나사(미터계) (KS B1331) 29。사다리꼴나사(훠트계) (KS B1331) 톱니나사(KS B 1343) 사각나사(KS B 1342) 둥근나사(KS B 1344) 1) 삼각나사 나사산의 형태가 삼각형인 것으로 체결용 나사로서 가장많이 쓰이고 있다. ⓘ 보통나사 보통나사와 가는나사도 기준산형은 똑같으며 그산형의 크기는 피치의크기로 결정된다. 보통나사는 체결용 나사로 널리 사용되고 있다. 유니파이 보통나사는 미터보통나사와 기본형상은 같으나 피치를 1인치의 나사산수 로서 나타낸다. 휘트워드 보통나사는 나사산의 각도가 55。이기 때문에 미터계 유니파이계로 통일되어 있는 현재거의 사용되지 않음 ② 가는나사 보통나사에 비하여 피치를 작게한 나사로서 정밀을 요하는 개소,미조정을 요하는 개소,미조 정을 요하는 개소 및 얄팍한 부위에 쓰인다. ③ 관용나사 관은 뚜께가 비교적 얇으므로 이것에 보통나사에 홈을 파면 약해지므로 피치를 작게하고, 나사산의 높이를 낮게 한 나사를 사용한다.관용나사에는 테이퍼나사와 평행나사가 있다. 2) 사다리꼴나사 삼각나사에 비하여 형상과 치수가크고,나사의 강도가 크므로 동력전달용 나사로서 널리쓰인다. 또 사각나사에 비해 암나사와 수나사의 축심이 일치하여 정확한 운동전달이 되므로 공작기계 의 주축나사로 쓰이고 있다. 나사산의 각도는 30。와 29。가 있는데 29。의 나사는 30。로 바꿔어 가는 추세이다. 3) 톱니나사 톱니의 모양을 한산형으로 한쪽으로만 큰힘이 작용하도록 바이스,짹등에스인다. 4) 사각나사 나사산은 정사각형이나 그에 가까운 산형이며, 반지름 방향의 하중분력이 발생하지 않으므로 사다리꼴나사,톱니나사에 비하여 동력전달용 나사로서 가장우수한 것으로 인정받고 있다. 그러나 제작이 까다로워 그다지 사용되지 않는다. 5) 둥근나사 더러워지기 쉬운밸브,호수의 간단한 연결용의 나사로 쓰인다. 또강구를 통하여 동력을 전달 하는 볼나사가 있다 6) 그박에나사 이상 설명한 나사는 기계부품으로서 흔히쓰이는 것이나 이밖에 특수한 나사로서 각각의 용도에 따라 KS에 규정되어 있다. (3) 나사의 표시방법 얼핏 보아 똑같게 보이는 수나사와 암나사가 좀체로 맞지 않아서 애를 먹는경우가 종종있다. 수나사와 암나사는 한짝으로서 그기능을 다하는 것이므로 정확하게 같은 나사끼리 아니면 충분히 그기능 다하지 못한다. 볼트,너트 등의 나사부품 창고에는 정확한 표시를 해두어 언제라도 필요할 때 필요한 종류 치수의 나사부품을 손쉽게끄집어 낼수 있도록 평소에 잘 관리하지 않으면 안된다. 나사의 종류 나사의 종류를 나타내는 기호 나사의 호칭표시의 예 미터 보통 M M8 미터 가는 나사 M8×1 유니파이 보통나사 UNC 3/8 - 16 UNC 유니파이 가는나사 UNF No.8 - 36 UNC 30。사다리꼴나사 TM TM 18 29。사다리꼴나사 TW TW 20 관용테이퍼나사 테이퍼나사 PT PT 3/4 평행암나사 PS PS 3/4 관용평행나사 PF PT 1/2 나사의 표시방법 1-2 볼트 · 너트의 취급과 보전 (1) 체결의 구조 너트를 죄면 볼트는 상하방향으로 당겨져서,그힘(축력)에 상당하는, 인장응력이 내부에서 발생한다. 이힘은 너트의 자리면을 통하여 피체결물인 플랜지를 죄는힘이되어 내부에 압축 응력이 발생한다. 이와같이 쌍방이 균형잡힌 상태에서 죄어지고 있다. 이 체결상태를 단단하게 유지하고 있는 것은 무엇일까. 나사부위의 마찰력, 볼트,너트 자리면의 마찰력이다. 마찰력은 마찰계수와 면압에 의하여 결정된다. 마찰계수는 접촉하고 있는 재료와 접촉면의 상태에 따라 달라지며, 면압은 체결력에 비레하여 달라진다. 따라서 체결을 작게하면 나사가 풀리기 쉽다. · 볼트 재료의 항복점을 초과해서 죄면 안된다. · 진동,충격 등 외력이 가해져도 항복점을 초과하지 않을것. · 죄는 힘이 너무적으면 풀리기쉽다. · 볼트,물품 모두 탄성한계 내에서 사용한다. 일반적으로 어느정도가 적정할까. 초기체결에서는 항복점의 60∼70% 정도가 되도록한다. 또한 이한도를 초과할경우에는 볼트의 강도가 부족하다고 보고,치수나 재질을 바꾸어야 한다. (2) 적정한 체결력 1) 스패너에 의한 죄기 스패너에 의한 죄기는 볼트의 지름이나 볼트재료의 강도에 따라서 체결력이 정해진다. 보통의 재료로 된 볼트로 볼트지름이 20㎜ 정도까지면 힘의 가감으로도 충분히 죌 수있다. 2) 특대형 볼트의 힘 ① 임팩트 렌치의 의한방법 ② 링 스패너나 소켓렌치 등에 전용자루를 끼워서 사용한다. ③ 유압 잭에 의하여 특수한 스패너를 사용하여 죈다. ④ 해머 타격에 의한 방법 ⑤ 달구어서 죄는 방법 이와같이 볼트르 적정하게 죄기위해서는 그것에 알맞는 토크로 죄지않으면 안된다. 그러나 나사부와 자리면의 마찰력의 차이나 개인차에 의하여 축력에 산포가 생기는 것은 어찌 할 수가 없다. 따라서 중요한 볼트에 대해서는 축력,또는 그것에 대응하는 응력을 간단히 측정할 수 있으면 이상적인 죄기가 가능하게 된다. 최근 초음파에 의한 볼트 축력 계가 점차 실용화 단계에 이르게 되었다. (3) 나사가 풀리는 원인과 대책 또 풀렸구나 ！ 단단하게 죄었는데 ！ 하는말을 흔히 듣는다. 단단하게 죄었는데도 자리 면이나 와셔의 상태, 외력의 작용상태, 온도 등 사용 분위기에 따라서 풀리는 경우가 적지 않다. 이와같이 풀리는 것은 한가지 원인이 독립적으로 일어나는 경우는 드물고, 여러요인 이 서로 영향을 주면서 일어나기 때문에 그확실한 원인을 포착하기란 쉬운일이 아니다. 그런데 나사는 도대체 어떤원인으로 풀리는 것일까 ？ 한마디로 말해서 이것은 볼트출력이 필요값 이하로 저하했거나 없어졌기 때문이다. 1) 회전하지 않는 너트에도 느슨함은 생긴다 2) 너트가 풀리는 방향으로 회전하는 경우 ① 같은 치수의 나사일 때에는 보통나사보다 가는나사쪽이 잘 풀리지 않는다. ② 체결부의 모든 접촉면의 마찰계수가 클수록 풀리지 않는다. ③ 볼트,너트가 회전하지 않도록 어떤방법으로든지 고정시킨다. ② .③항의 구체적 방법에는 여러가지가 고안되어 수많은 특허가 등록된 신제품이 발매 되고 있다 도표 1-13는 이중에서 일반적으로 널리 쓰이는 것으로, 사용조건,작업성을 생각하여 활용 하는것이 좋다. 제2장 축·축이음·클럿치·키의 취급과 보전 1. 축 (1) 축에 작용하는힘 축이 동력을 전달할 때 비틀림이나 굽힘, 잡아끄는(압축) 힘 등이 그전달 구조에의하여 단독 혹은 복합으로 작용한다. 축에 이러한 힘이 작용하였을때, 축전체로 균등한 응력분포 가 되도록 제작상의 이유에서 속이 비어 있지않고 꽉차있거나 속이 빈둥근 축으로 되어 있다. 회전축은 비틀림의 작용을 받는경우가 많으나 이와같은 힘을 받앗을때 축의내부에는 어떤힘이 생기며, 어떤형태로 변형되는가를 생각해 보기로 한다. 1) 축이 비틀림의 작용을 받았을때 재질이 잡아끌거나 하면 이것에 저항하는 힘, 굽힘응력이 발생하여 하중이 허용응력 이내 에 있으면 재질은 파괴되지 않는다. 비트림을 받았을 때도 이와같이 미끄럼 변형에 저항 하는 힘으로서 전단응력이 발생한다. 이전단 응력은 미끄럼변형이 커지고, 그 크기는 중심 으로부터의 거리에 비례한다. 2) 축의 전달동력을 구하는법 Q=Tθ Q=Pt 회전력 T=97,400×P(Kw)÷n(kg·㎠) (2) 축의 손상과 대책 축의 손상에는 절손,곡선,마모,소부,등 여러가지가 있다. 그 원인은 설계불량,설치 조립불량, 그 밖에 제작불량 등의 차례로 되어있다. 절손의 원인을 보면 융기부, 키의홈,수축끼워 맞춤 압입부 등의 응력이 집중하기 쉬운 부분에서 발생하기 쉽고, 피로절손이 대부분 차지한다. 힘이 작용하는 방향이나 하중조건 을 충분히 고려하여 재질이나 치수 형상 등을 검토하여 개선하는 것이 필요하다. 키 죔에 의한 감합면에서는 미동마모를 일으킬때도 있다. 미동마모는 감합면이 미세한 상호적 마찰을 되풀이 하여 일어나는 것인데, 고정자리면 등에서 흔히볼수 있다. 이와 같은 감합부위에서 미도마모를 일으키면 감합강도가 저하하여 파손에 이르는 일조차 있다. 축과 구멍 및 키 맞춤을 정확하계 하는것이 중요하다. 2. 축 이음과 보전 (1) 종류와 특징 축에는 기능, 구조, 강도에 따라 여러가지 이음쇠가 쓰이고 있다. 각각의 특징을 잘 파악 하여 목적에 알맞게 사용하여야 한다. 대별하면 다음의 세 가지 종류로 나눌수 있다. ① 고정이음 ② 탄성이음 ③ 범용성 이음 ★ 축 이음의 종류 · 고정이음:통형 축 이음, 플랜지 축 이음:구조간단,취급 용이,값이 싸다. 위와같음 · 탄성이음:탄성 플랜지 축이음:휨의 양은 적으나 기동충격 흡수,소용량,값이싸다. 체인 축이음:휨의 양은 어느정도 취할수 있으나 종류,사이즈많고 표준화되어있다 기어 축 이음:휨의 양이 크고,비싸며, 대용량 전동 플랙시블 축이음:구조간단,값이 사고,소형회전체 SF 축이음:휨의 양 크다. 충격흡수, 취급용이,비싸고,중용량 전동 · 범용성 이음:클로즈 축 이음:휨의 양크다.비싸고,표준화되어 있음,소용량전동 휨의 양크다.비싸고,표준화되어 있음,소용량전동 휨의 양크다.충격흡수 크며,대용량전동 (2) 고정이음의 취급 고정이음을 사용할 경우에는 축심의 오차를 가능한 한 적게 하지 않으면 안 된다. 센터링을 하는 면은 사전에 샌드페이퍼 등으로 녹이나 흠을 없앤 다음에 행한다. 각각의 오차는 최대 3/100㎜ 이내로 억제한다. (3) 탄성 이음의 취급과 보전 플랙시블 커플링, 즉 탄성 이음의 경우 축심의 오차는 이음종류,크기에 따라 센타링의 허용치는 달라지나 5/100∼10/100㎜ 이내로 조정하는것이 바람직하다. 곧 케이스볼트, 슬리브,체인등이 무리없이 조립되는 것이 필요조건이다. 또 온수 펌프나 터빈과 같이 구동측과 피구동측의 온도차가 클 때에는 센타링을 할때 온도 차를 고려하여 차이를 내는경우가 있다. 체인,기어,SF 커플링 등은 케이스 안에 낡은 그리스는 제거하여, 톱니면이나 체인,스프링 등의 마모상태를 점검하고,칼라 CHECK에 의한 균열유무를 확인하는 것이 중요하다. 이것을 게을리 하면 커플링의 수명을 단축시키며,고속회전체의 경우 진동의 원인도 된다. 1) 센타링의 주의점 ① 기준이 되는 면에 홈을 내지말것 : 커플링을 빼낼 때 무턱대고 가열하거나,조립시에 해머 등으로 두들겨서 변형되게 하는 일이 흔히있다. 변형된 것을 모르고 그대로 센터 링을 하면 큰 실패를 한다 ② 센타링 작업 : 도표 2-11에 제시된 것처럼 이음의 간격과 베어링의 위치에 의해 여러 가지를 생각할수 있다. 어떤 경우라도 다이게이지를 사용해야한다. · 다이얼게이지는 회전방향은 동일방향으로 한다. · 설치는 마그넷 베이스를 써서 확실하게 행한다.특히 나사를 죄는 부위는 단단하게죈다 · 측정자는 +,- 어느쪽이나 모두 여유를 갖게한다. 3. 키 (1) 키의 종류와 특징 키(Key) 는 회전축에 톱니바퀴,커플링,스플라켓,풀리 등을 고정시키기 위하여 쓰이는 것으 로, 하중조건이나 구조 · 기능에 따라 여러가지 형상이 선택된다. ㅇ 새들키,평키,반달키,케네디 키,둥근키 등 여려가지가 있다 (2) 키의 취급 키는 측면에서 하중을 받기 때문에 이것에 충분히 견딜수 있는 재질·치수라야 하며 동시에 축과 보스의 키홈과 키의 감합의 치수와 형상의 정밀도가 중요하다 4 .수축끼워맞춤,냉각끼워맞춤 (1) 체결의 원리 이 방법은 가열 또는 냉각시켰을때 발생하는 팽창·수축을 이용하여 고정시키는 체결법 이다. 수축끼워맞춤은 현재 널리 이용되어 차바퀴의 타이어,이음과 축의고정, 그박의 전동 축류의 절손보수 등에 이용된다 1) 수축끼워맞춤 수축끼워맞춤의 체결여유를 결정하는 데는 우선담금질 끼움의 압력을 얼마로 하는데 결정 하느냐 하는 점이다. 수축끼워맞춤은 면압과 마찰계수에 의하여 죄기를 가능하게 하고있다. 하중이 걸려도 수축끼워마춤의 면이 미끄럼을 일으키지 않는 면압이 필요하게 된다. 2) 냉각끼워맞춤 원리는 냉각끼워맞춤과 같으나 수축끼워맞춤만큼 체결여유를 크게 잡을 수 없다. 또 저온취성이라고 하여 강도가 현저하게 저하하는 온도가 있으므로 재질 결정에는 취성 온도가 낮은것을 고르는 (2) 작업상의 포인트 ① 감합부위를 손질하고 실측하여 체결여유를 확인한다, 내측캘리퍼스,외측캘리퍼스로 삽입시의 치수를 재어 둔다. ② 삽입시의 틈은 소지름으로 0.1㎜, 대지름으로 0.3∼0.5㎜. 수축끼워맞춤 : 가열온도는 400℃ 이상 올리지말것 냉각끼워맞춤 : 체결여유가 작으므로 미리압입치구를 준비하고 50℃ 로 가열 작업성좋음 제3장 구름베어링의 취급과 보전 미끄럼베어링의 역사 미끄럼베어링의 발전의 전기가 된 것은 1795 년 제임스 와트에 의한 증기기관의 발명에서 비롯되었다고 한다. 그 때까지의 베어링(축받침)은 목재를 사용하고 있어,윤활은 필요에 따라 물 또는 기름을 사용하고 있엇다. 당시는 축의 회전이 늦고, 베어링에 걸리는 하중도 가벼웠으므로 이정도 의 베어링이라도 충분히 사용할수 있었던 것이다. 산업혁명시대에 들어서자 이제까지의 베어링으로는 쓸모가 없게 되어 미그럼 베어링의 개량연구가 활발하게 진행되었다. 그결과 청동 등의 합금을 개발활용하게 되었고, 다시 전기기기가 출현하기에 이르러, 그 격렬한 고속운동에 견디는 미그럼베어링 합금의 연구개발이 진행되어 1893 년에 마침내 영국의 배빗이 우수한 베어링 합금(화이트 메탈 = 배빗메탈)을 발명했다. 이들 각종베어링 의 발명에 의해 오늘의 미끄럼 베어링의 기초가 확립된 것이다. 1. 미끄럼베어링의 기초지식 ① 미끄럼베어링에는 저널베어링과 스러스트베어링,평면베어링의 세 종류가 있다. ② 미끄럼베어링의 사용기준에는 최대허용압력, 최대허용압력 속도계수,표준틈의 비율 등이 있다. ③ 베어링재에 요구되는 특성은 융합성,비소부성,내식성,내마모성,내피로성,내하중성 등이 있어 적재적소에 선정된다. 2. 취 급 ① 미끄럼 베어링을 양호한 상태에서 사용하기 위해서는 베어링의 끼워맞춤을 세심한 주의를 기울려서 하고,충분히 닿는 면을 확보하는 것이 중요하다. ② 미끄럼베어링의 장착은 베어링의 손질, 축과 베어링의 청결, 이물질의 혼입방지,적정한 베어링의틈의 확인, 베어링의 기름구멍과 베어링상자 주유구멍의 위치확인, 급유장치의 변형과 흠집점검,베어링의 마모방지 확인 등에 주의할것. ③ 미그럼베어링 보관은 변형방지에 주의할것 3. 미끄럼베어링의 윤활 ① 저넬베어링과 평면베어링과는 윤활의 방법이 다르다. 특히 평면베어링의 유막의 형성이 어려워 점도가 높은 기름, 또는 그리스를 사용한다. ② 기름구멍, 기의 위치,크기, 형상은 베어링의 성능에 커다란 영향을 준다. 기름홈의 형상 크기는 간단한 형상이고, 또한 베어링 전체를 윤활할 수 있도록 배려할것 4. 손상과 보전 ① 미끄럼베어링의 손상은 윤활에 관련되는 것이 대부분이고, 일상적인 점검에서 유량,온도, 압력등을 체크하여 윤활유의 정기분석에 의한 열화관리를 행하여 정상상태를 유지한다는 것이 무엇보다도 중요하다