롤러 체인

롤러 체인 또는 부시 롤러 체인은 컨베이어, 전선 및 튜브 인출 기계, 인쇄기, 자동차, 오토바이 및 자전거를 포함한 많은 종류의 가정용, 산업용 및 농업 기계에서 기계적 동력 전달에 가장 일반적으로 사용되는 체인 드라이브입니다.이 롤러는 일련의 짧은 원통형 롤러가 사이드 링크로 함께 고정되어 있습니다.그것은 스프로킷이라고 불리는 톱니바퀴에 의해 구동된다.심플하고 신뢰성이 높으며 효율적인^[1] 전력 전송 수단입니다.

16세기 레오나르도 다빈치의 스케치는 롤러 ^[2]베어링이 달린 체인을 보여준다.1800년 제임스 푸셀은 밸런스^[3] 록 개발에 관한 롤러 체인 특허를, 1880년 한스 레놀드는 덤불 롤러 ^[4]체인 특허를 취득했습니다.

건설

부시 롤러 체인에는 두 가지 유형의 링크가 번갈아 사용됩니다.첫 번째 유형은 내부 링크이며, 두 개의 슬리브 또는 두 개의 롤러를 회전시키는 부싱에 의해 두 개의 내부 플레이트가 함께 고정됩니다.내부 링크는 두 번째 유형인 외부 링크와 번갈아 사용되며, 내부 링크의 부싱을 통과하는 핀에 의해 함께 고정된 두 개의 외부 플레이트로 구성됩니다."부싱리스" 롤러 체인은 구조는 아니지만 작동 방식이 유사합니다. 내부 플레이트를 서로 고정하는 별도의 부싱 또는 슬리브 대신 플레이트에 튜브가 스탬프로 표시되어 동일한 용도로 사용됩니다.이것은 체인의 조립에서 한 단계를 제거할 수 있는 장점이 있습니다.

롤러 체인 디자인은 단순한 디자인에 비해 마찰을 줄여 효율이 높고 마모도 적습니다.원래의 동력 전달 체인에는 롤러와 부싱이 부족하여 내측과 외측 플레이트가 모두 스프로킷 톱니와 핀을 중심으로 한 플레이트의 마모가 매우 빨랐습니다.이 문제는 외부 플레이트를 고정하는 핀이 내부 플레이트를 연결하는 부시 체인 개발에 의해 부분적으로 해결되었습니다.이로 인해 마모 부싱에 대한 슬라이딩 마찰로 인해 스프로켓의 톱니가 여전히 바람직한 것보다 빠르게 마모되었습니다.체인의 부싱 슬리브를 둘러싼 롤러를 추가하고 스프로켓의 톱니와 롤링 접촉함으로써 스프로켓과 체인의 마모에 대한 내성이 뛰어납니다.체인이 충분히 윤활되어 있는 한 마찰이 매우 적습니다.롤러 체인의 지속적이고 깨끗한 윤활은 효율적인 작동과 올바른 ^[5]장력을 위해 가장 중요합니다.

윤활제

많은 구동 체인(예: 공장 장비 또는 내연 엔진 내부의 캠축 구동)은 깨끗한 환경에서 작동하므로 마모 표면(핀 및 부싱)은 오일 배스와 같은 밀폐된 환경에서도 강수 및 공기 중 모래로부터 안전합니다.일부 롤러 체인은 외부 링크 플레이트와 내부 롤러 링크 플레이트 사이의 공간에 O-링을 내장하도록 설계되어 있습니다.체인 제조업체들은 1971년 코네티컷주 하트포드의 휘트니 체인에서 일하던 중 조셉 몬타노에 의해 어플리케이션이 발명된 후 이 기능을 포함하기 시작했습니다.O-링은 동력 전달 체인의 링크에 대한 윤활을 개선하기 위한 방법으로 포함되었습니다. 이는 작업 수명을 연장하는 데 매우 중요한 서비스입니다.이러한 고무 고정 장치는 공장에서 도포된 윤활 그리스와 부싱 마모 영역을 유지하는 장벽을 형성합니다.또한 고무 O-링은 오물 및 기타 오염물질이 체인 링크 내부로 유입되는 것을 방지합니다. 그렇지 않으면 이러한 입자가 상당한 마모를 일으킬 수 있습니다.^[6]

또한 더러운 환경에서 작동해야 하며 크기나 작동상의 이유로 밀봉할 수 없는 체인들도 많습니다.예를 들어 농기구의 체인, 자전거, 체인톱 등이 있습니다.이러한 체인은 필연적으로 상대적으로 마모율이 높습니다.

많은 유성 윤활제는 먼지와 기타 입자를 끌어당겨 결과적으로 체인의 마모를 복합적으로 만드는 연마 페이스트를 형성합니다.이 문제는 "건식" PTFE 스프레이를 사용하면 줄일 수 있습니다. PTFE 스프레이는 도포 후 고체 피막을 형성하고 입자와 ^[7]습기를 모두 밀어냅니다.

오토바이 체인 윤활

오토바이에 버금가는 고속으로 작동하는 체인은 오일 ^[8]욕조와 함께 사용해야 합니다.현대 모터사이클의 경우 이는 불가능하며, 대부분의 모터사이클 체인은 보호되지 않은 상태로 운행됩니다.따라서 오토바이 체인은 다른 용도에 비해 매우 빨리 마모되는 경향이 있습니다.이들은 극한의 힘에 노출되며 비, 흙, 모래 및 염분에 노출됩니다.

모터사이클 체인은 모터 동력을 뒷바퀴로 전달하는 드라이브 트레인의 일부입니다.적절히 윤활된 체인은 변속기에서 98% 이상의 효율에 도달할 수 있습니다.윤활되지 않은 체인은 성능을 크게 저하시키고 체인 및 스프로킷 ^[1]마모를 증가시킵니다.

오토바이 체인에는 윤활유 스프레이 및 오일 드립 공급 시스템의 두 가지 애프터마켓 윤활유를 사용할 수 있습니다.

• 스프레이 윤활제는 왁스 또는 PTFE를 포함할 수 있다.이러한 윤활제는 압착 첨가제를 사용하여 체인에 머무르지만 도로의 먼지와 모래를 흡착할 수 있으며 시간이 지남에 따라 구성 요소의 ^{[citation needed]}마모를 가속화하는 연삭 페이스트가 생성됩니다.
• 오일 드립 공급 시스템은 체인을 지속적으로 윤활하고 체인에 달라붙지 않는 경유를 사용합니다.연구에 따르면 오일 드립 공급 시스템은 마모 보호 및 전력 ^[9]절약 효과가 가장 큰 것으로 나타났습니다.

변종

체인이 높은 마모 용도로 사용되지 않는 경우(예를 들어 수동 레버에서 기계의 제어축 또는 오븐의 슬라이딩 도어로 움직임을 전달하는 경우)에도, 보다 단순한 유형의 체인 중 하나를 사용할 수 있습니다.반대로, 더 작은 피치의 부드러운 드라이브가 필요한 경우에는 체인을 "시밍"할 수 있습니다. 체인의 바깥쪽에 있는 두 줄의 플레이트 대신 세 줄("이중", 네 줄("트리플렉스") 또는 그 이상의 플레이트가 병렬로 실행되어 각 인접한 쌍 사이에 부싱과 롤러가 있을 수 있으며 동일한 수의 플레이트가 있을 수 있습니다.맞물리게 스프로켓에 병렬로 연결된 톱니 열예를 들어, 자동차 엔진의 타이밍 체인에는 일반적으로 스트랜드라고 불리는 여러 줄의 플레이트가 있습니다.

롤러 체인은 몇 가지 크기로 제작되며, 가장 일반적인 ANSI 표준은 40, 50, 60 및 80입니다.첫 번째 숫자는 체인의 피치를 8분의 1인치 단위로 나타냅니다.마지막 숫자는 표준 체인의 경우 0, 경량 체인의 경우 1, 롤러가 없는 부시 체인의 경우 5입니다.따라서 0.5인치 피치의 체인은 40번인 반면 160번 스프로킷은 2인치 간격으로 톱니가 있다.미터법 피치는 16분의 1인치 단위로 표시되므로 미터법 8번 체인(08B-1)은 ANSI 40번과 동일합니다.대부분의 롤러 체인은 일반 탄소강이나 합금강으로 만들어지지만, 스테인리스강은 식품 가공 기계나 윤활에 문제가 있는 다른 곳에 사용되며, 나일론이나 황동도 같은 이유로 간혹 볼 수 있습니다.

롤러 체인은 일반적으로 마스터 링크('연결 링크'라고도 함)를 사용하여 연결되며, 일반적으로 마찰이 아닌 말굽 클립으로 고정되는 핀을 가지고 있어 간단한 도구로 삽입하거나 제거할 수 있습니다.분리 가능한 링크 또는 핀이 있는 체인은 "코터 체인"이라고도 하며, 체인의 길이를 조정할 수 있습니다.하프링크('오프셋'이라고도 함)를 사용할 수 있으며, 하나의 롤러로 체인 길이를 늘리기 위해 사용됩니다.리벳으로 체결된 롤러 체인의 끝에는 마스터 링크("연결 링크"라고도 함)가 "구축"되거나 으깨져 있습니다.이 핀은 내구성이 뛰어나 분리할 ^[10]수 없습니다.

말굽 클립

말굽 클립은 롤러 체인의 루프를 완성하는 데 필요했던 접합(또는 "마스터") 링크의 측면 플레이트를 고정하는 U자형 스프링 쇠장식입니다.유지보수를 목적으로 하지 않는 무한 루프로 제조되는 체인이 늘어나면서 클립 방식은 인기를 잃고 있다.현대의 오토바이에는 엔드리스 체인이 장착되는 경우가 많지만, 체인이 마모되어 교체해야 하는 드문 상황에서는 체인 길이와 연결 링크(말굽 클립 포함)가 스페어로 제공됩니다.오토바이 서스펜션의 변화는 이러한 사용을 덜 보편화하는 경향이 있다.

오래된 오토바이와 오래된 자전거(예: 허브 기어가 있는 자전거)에서 흔히 볼 수 있는 이 클립 방법은 기어 체인저에 끼는 경향이 있기 때문에 탈선 기어가 장착된 자전거에서는 사용할 수 없습니다.

엔드리스 체인은 기계의 프레임에 연결되어 있기 때문에 쉽게 교체할 수 없는 경우가 많습니다(기존 자전거 등).단, 말굽 클립이 있는 결합링크를 사용할 수 없거나 응용 프로그램에서도 바람직하지 않은 경우가 있습니다.이 경우 체인 리벳과 함께 배치되고 마찰에만 의존하는 "소프트 링크"가 사용됩니다.최신 재료와 공구와 숙련된 응용 프로그램을 통해 이 수리는 끊어지지 않은 체인과 거의 동일한 강도와 수명을 가진 영구적인 수리입니다.

사용하다

• 롤러 체인은 분당 약 600~800피트의 저속/중속 드라이브에서 사용되지만, 분당 약 2,000~3,000피트의 고속 드라이브에서는 마모 및 소음 문제로 인해 일반적으로 V-벨트가 사용됩니다.
• 자전거 체인은 롤러 체인의 한 형태이다.자전거 체인에 마스터 링크가 있거나 분리 및 설치를 위해 체인 도구가 필요할 수 있습니다.비슷하지만 더 크고 강력한 체인이 대부분의 모터사이클에 사용되지만, 때로는 톱니 벨트나 축 구동으로 대체되어 소음 수준이 낮고 유지 관리 요구 사항이 줄어듭니다.
• 일부 자동차 엔진은 캠축을 구동하기 위해 롤러 체인을 사용합니다.고성능 엔진은 기어 구동 방식을 사용하는 경우가 많으며, 1960년대 초반부터 일부 제조업체에서 톱니형 벨트를 사용했습니다.
• 또한 체인은 유압 램을 도르래로 사용하여 캐리지를 올리고 내리는 지게차에도 사용됩니다. 그러나 이러한 체인은 롤러 체인으로 간주되지 않고 리프트 또는 리프 체인으로 분류됩니다.
• 전기톱 절단 체인은 표면적으로는 롤러 체인과 비슷하지만 리프 체인과 더 밀접하게 관련되어 있습니다.이 시스템은 드라이브 링크를 돌출시켜 구동되며, 이 링크는 체인을 바에 위치시키는 역할을 합니다.

• 해리어 점프 제트에서는 한 쌍의 오토바이 체인을 사용하는 경우가 흔치 않습니다. 이 경우 공기 모터에서 나오는 체인 드라이브가 가동 엔진 노즐을 회전시키는 데 사용되어 엔진 노즐을 아래로 향하게 하거나 정상적인 전진 비행의 경우 후방으로 향하게 할 수 있습니다. 이 시스템은 "스러스트 벡터링"이라고 알려져 있습니다.

입다

롤러 체인의 마모 효과는 피치(링크 간격)를 증가시켜 체인이 길어지는 원인이 됩니다.이는 피벗 핀 및 부시의 마모에 의한 것이지 실제 금속의 스트레칭에 의한 것이 아닙니다(자동차의 핸드 브레이크 케이블과 같은 일부 플렉시블 강철 구성 요소에서 발생하는 현상).

현대의 체인은 마모된 체인이 스프로켓 톱니의 마모를 빠르게 일으키기 때문에(자전거 체인을 제외한) 체인이 부러질 때까지 마모되는 것은 흔치 않습니다. 최종적인 실패는 스프로켓의 톱니가 모두 손실되는 것입니다.스프로켓(특히 둘 중 작은 것)은 그라인딩 동작으로 인해 특유의 후크 형상이 치아의 피동면에 삽입됩니다(이러한 영향은 체인이 부적절하게 장력을 가하면 더욱 악화되지만, 어떠한 주의를 기울이더라도 피할 수 없습니다).마모된 톱니(및 체인)는 더 이상 원활한 동력 전달을 제공하지 않으며, 이는 소음, 진동 또는 타이밍 체인을 사용하는 차량 엔진에서 타이밍 램프로 보이는 점화 타이밍의 변화로 인해 명백해질 수 있습니다.마모된 스프로켓의 새 체인은 오래가지 못하기 때문에 이 경우 스프로켓과 체인을 모두 교체해야 합니다.그러나 덜 심각한 경우에는 항상 가장 작은 스프로킷이 마모되기 때문에 두 스프로킷 중 큰 스프로킷을 저장할 수 있습니다.자전거와 같이 매우 가벼운 용도나 부적절한 장력의 극단적인 경우에만 체인은 일반적으로 스프로켓에서 뛰어내립니다.

체인의 마모로 인한 연장은 다음 공식으로 계산됩니다.

$\displaystyle \%=(M-(S*P)/(S*P)*100}$

M = 측정된 링크 수 길이

S = 측정된 링크 수

P = 피치

업계에서는 체인 텐셔너(수동 또는 자동)의 움직임이나 드라이브 체인의 정확한 길이를 모니터링하는 것이 일반적입니다(견해 볼 때 조정 가능한 드라이브에서는 3%, 고정 중앙 드라이브에서는 1.5%의 길이가 연장된 롤러 체인을 교체하는 것이 일반적입니다).사이클 또는 오토바이 사용자에게 특히 적합한 더 간단한 방법은 체인이 팽팽하게 조여져 있는지 확인하면서 체인을 2개의 큰 스프로켓에서 떼어내는 것입니다.(예를 들어 틈새를 통해 볼 수 있게 하는 등) 모든 유의한 움직임은 한계까지 마모된 체인을 나타낼 수 있습니다.문제를 무시하면 스프로킷이 파손됩니다.스프로킷 마모로 인해 이 효과가 상쇄되어 체인 마모가 마스크될 수 있습니다.

자전거 체인 마모

탈선 기어가 있는 자전거의 경량 체인은 내부의 핀이 원통형이 아니기 때문에 끊어질 수 있습니다(또는 사이드 플레이트에서 분리될 수 있습니다).핀과 부싱 사이의 접촉은 일반 라인이 아니라 체인의 핀이 부싱을 통과하도록 하고 마지막으로 롤러를 통과하여 체인이 끊어지도록 하는 지점입니다.이러한 형태의 변속기는 기어 변속 동작으로 인해 체인이 옆으로 구부러지고 비틀려야 하기 때문에 이러한 구조가 필요하지만, 자전거에서 이러한 좁은 체인과 비교적 큰 자유 길이의 유연성으로 인해 발생할 수 있습니다.

허브 기어 시스템(예: Bendix 2단, Sturmey-Archer AW)에서는 병렬 핀이 부시와 접촉하는 마모 표면이 훨씬 크기 때문에 체인 고장이 훨씬 덜 문제가 됩니다.또한 허브 기어 시스템은 완벽한 인클로저를 제공하여 윤활 및 모래로부터 보호할 수 있습니다.

체인 강도

롤러 체인의 강도를 측정하는 가장 일반적인 척도는 인장 강도입니다.인장 강도는 체인이 끊어지기 전에 일회성 하중에 견딜 수 있는 하중을 나타냅니다.인장 강도만큼 중요한 것은 체인의 피로 강도입니다.체인의 피로 강도의 중요한 요소는 체인 제조에 사용되는 강철 품질, 체인 부품의 열처리, 링크 플레이트의 피치 구멍 제작 품질 및 샷 유형과 링크 플레이트의 샷 핀 커버리지 강도입니다.다른 요인으로는 링크 플레이트의 두께와 링크 플레이트의 설계(콘텐트)가 있습니다.연속 구동에서 작동하는 롤러 체인에 대한 경험의 법칙은 사용된 마스터 링크 유형(압착식 대 슬립식)^{[citation needed]}에 따라 체인 하중이 체인의 인장 강도의 1/6 또는 1/9을 초과하지 않아야 한다는 것입니다.이러한 문턱값을 넘는 연속 드라이브로 동작하는 롤러 체인은 링크 플레이트의 피로 장애로 인해 조기에 고장날 수 있습니다.

ANSI 29.1 스틸 체인의 표준 최소 최종 강도는 12,500 x (피치, 인치)²입니다.X-링 및 O-링 체인은 내부 윤활유를 사용하여 마모를 크게 줄여 체인 수명을 증가시킵니다.내부 윤활은 체인을 리벳으로 고정할 때 진공에 의해 삽입됩니다.

체인 표준

표준 조직(ANSI 및 ISO 등)은 트랜스미션 체인의 설계, 치수 및 교환 가능성에 대한 표준을 유지합니다.예를 들어 다음 표는 미국기계공학회(ASME)가 개발한 ANSI 표준 B29.1-2011(정밀 동력전달 롤러 체인, 부속품 및 스프로켓)^[11]의 데이터를 보여줍니다.상세한 것에 대하여는, 참조를^[12][13][14] 참조」를 참조해 주세요.

ASME/ANSI B29.1-2011 롤러 체인 표준 사이즈
크기	피치	최대 롤러 직경	최소 극한 인장 강도	측정하중
25	0.250인치(6.35mm)	0.130인치(3.30mm)	780파운드(350kg)	18파운드 (8.2 kg)
35	0.375인치(9.53mm)	0.200인치(5.08mm)	1,760파운드 (800 kg)	18파운드 (8.2 kg)
41	0.500인치(12.70mm)	0.306인치(7.77mm)	1,500파운드 (680 kg)	18파운드 (8.2 kg)
40	0.500인치(12.70mm)	0.312인치(7.92mm)	3,125파운드 (1,417 kg)	31파운드 (14 kg)
50	0.625인치(15.88mm)	0.400인치(10.16mm)	4,880파운드 (2,210 kg)	49파운드 (22 kg)
60	0.750인치(19.05mm)	0.469 인치 (11.91 mm)	7,030파운드 (3,150 kg)	70파운드(32kg)
80	1.000인치(25.40mm)	0.625인치(15.88mm)	12,500파운드 (5,700 kg)	125파운드(57kg)
100	1.250인치(31.75mm)	0.750인치(19.05mm)	19,531파운드(8,859kg)	195파운드 (88 kg)
120	1.500인치(38.10mm)	0.875인치(22.23mm)	28,125파운드(12,757kg)	281파운드 (150 kg)
140	1.750인치(44.45mm)	1.000인치(25.40mm)	38,280파운드(17,360kg)	383파운드 (150 kg)
160	2.000인치(50.80mm)	1.125인치(28.58mm)	50,000파운드(23,000kg)	500파운드 (230 kg)
180	2.250인치(57.15mm)	1.460인치(37.08mm)	63,280파운드(28,700kg)	633파운드 (287kg)
200	2.500인치(63.50mm)	1.562인치(39.67mm)	78,175파운드(35,460kg)	781파운드(354kg)
240	3.000인치(76.20mm)	1.875인치(47.63mm)	112,500파운드(51,000kg)	1,000파운드 (450 kg)

니모닉 목적을 위해, 아래는 (ANSI 표준에서 선호되는 숫자의 선택 뒤에 있는 생각의 일부였던) 1인치 단위로 표현된 동일한 표준의 주요 치수에 대한 또 다른 표현이다.

피치(인치)	피치 표현 8분의 1로	ANSI 표준 체인 번호	폭(인치)
1×4	2/8	스물다	1/8
3/8	3/8	서른다섯 살	3/16
1/2	4/8	41	1×4
1/2	4/8	사십	5/16
5/8	5/8	오십	3/8
3×4	6/8	육십	1/2
1	8/8	팔십	5/8
주의: ※ 피치는 롤러 중심 간 거리입니다.폭은 링크 플레이트 사이의 거리입니다(즉, 간극을 확보하기 위해 롤러 폭보다 약간 큼). *표준의 오른쪽 자릿수는 0 = 정상 체인, 1 = 경량 체인, 5 = 롤러리스 부싱 체인을 나타냅니다. *왼쪽 자릿수는 피치를 구성하는 8분의 1인치를 나타냅니다. *표준 수치 뒤에 있는 "H"는 중량 체인을 나타냅니다.표준 번호 뒤에 하이픈이 붙은 숫자는 이중 스트랜드(2), 삼중 스트랜드(3) 등을 나타냅니다.따라서 60H-3은 3/4인치 피치 헤비웨이트 트리플 스트랜드 체인을 의미합니다.

일반적인 자전거 체인(탈선 장치 기어용)은 좁은 1⁄2인치 피치 체인을 사용합니다.체인의 폭은 가변적이며 부하 용량에 영향을 주지 않습니다.리어 휠의 스프로켓이 많을수록(역사적으로 3-6, 오늘날에는 7-12 스프로켓), 체인이 좁아집니다.체인은 예를 들어 "10 스피드 체인"과 같이 작동하도록 설계된 속도 수에 따라 판매됩니다.허브 기어 또는 단일 속도 자전거는 1/2 x 1/8인치 체인을 사용합니다. 여기서 1/8인치는 체인과 함께 사용할 수 있는 스프로킷의 최대 두께를 나타냅니다.

일반적으로 병렬 쉐이핑링크를 가진 체인에는 짝수 링크가 있으며, 각 좁은 링크 뒤에 넓은 링크가 이어집니다.한쪽 끝은 좁고 다른 한쪽 끝은 넓으며 균일한 유형의 링크로 구성된 체인은 홀수 수의 링크로 만들 수 있으며, 이는 특별한 체인휠 거리에 적응하는 장점이 될 수 있다. 반면 이러한 체인은 그리 강하지 않은 경향이 있다.

ISO 표준을 사용하여 만들어진 롤러 체인은 때때로 "isochain"이라고 불립니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 셀프 윤활 체인

레퍼런스

참고 문헌

• Oberg, Erik; Jones, Franklin D.; Horton, Holbrook L.; Ryffel, Henry H. (1996), Green, Robert E.; McCauley, Christopher J. (eds.), Machinery's Handbook (25th ed.), New York: Industrial Press, ISBN 978-0-8311-2575-2, OCLC 473691581.

외부 링크

• 체인에 대한 완전한 가이드