KR100274061B1 - 축계 접속 및 축계 방법 - Google Patents

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Abstract

중공 원통형 강축용 주축공보다 넓은 축방향 요부에 편심적으로 배열된 축방향 요부가 설치된 축 단면을 갖는다. 축 단부가 만날때, 편심적으로 배열된 관통공을 갖는 환형의 인성 강 걸림삽입부가 상기 편심적으로 배열된 구멍에 의해 형성된 공간안에 유지된다. 걸림 삽입부의 구멍의 편심률은 축 요부에 편심적으로 배열된 것에 일치하는 한편, 걸림 삽입공 직경은 주축공의 지름과 일치한다. 빈 관강을 갖는 내부구멍은 탑재된 상태에서 정열되어 있다. 대응하는 축계 방법이 또한 설명된다.

Description

축계 접속 및 축계 방법
제1도는 제 1 실시예의 탑재상태에서의 종단면도.
제2도는 제 2 실시예의 탑재상태에서의 종단면도.
제3도는 제 3 실시예의 탑재상태에서의 종단면도.
제4도는 제 4 실시예의 탑재상태에서의 종단면도.
제5도는 제1 및 2 실시예, 제 3 및 4 실시예 각각의 걸림삽입부와 걸림삽입부의 절반부의 축에 수직인 단면도.
제6도는 제 3 및 4 실시예의 탑재요소의 바람직한 형상에 대한 도면.
제7도는 제 6 도의 축방향 단면도 (end view).
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1, 2, 19, 20 : 축 3, 4, 30, 34 : 주축공
5, 51, 52 : 삽입공 6, 60, 60' : 구멍
8, 9 : 슬리브 10, 11, 70, 70 : 구멍 또는 요부
12, 13 : 원통형 슬리브 삽입부 또는 소켓
14, 15, 16, 17 : 관강(lumen) 21, 22 : 원통형 요부
31, 32 : 얕은 요부 53 : 탑재 요소
53a, 53b : 대칭절반부 54, 55 : 단면 (end face)
56 : 구멍
본 발명은 축계 접속, 특히 제 1 중공 강축 (hollow steel shaft)을 제 2 중공강축에 접속하기 위한 축계접속으로서, 상기 축들은 적어도 인접한 단부로 부터 신장된 영역에서 동일한 외경을 가지며, 축들의 상기 말단 영역의 외면과 마찰접촉하여서 배열된 원통형 내면을 갖는 내부 슬리브를 구비하는 마찰 카플링 (friction coupling)을 포함하며, 상기 마찰 카플링은 양축의 인접하는 단부를 덮기 위해서 정렬된 축상에 접합 배열되며, 각각의 상기 축은 그들의 인접 단부에서 신장된 영역에서 환형 삽입부를 수용하기 위한 동일직경의 제 2의 동축공을 가지며, 상기 제 2 의 구멍들은 주축공보다 넓으며, 상기 제 2 의 구멍들의 직경은 본질적으로 동일한 축계 접속에 관한 것이다. 상기 접속은 예를들면 가변 피치 프로펠러의 축계 또는 유사한 축에 사용된다.
고체 및 중공 선박축의 양자는 가압 접합 조인트 (press fit joint)에 의해 상호접속되며, 이는 스웨덴 특허출원 공고 제 353374 호 (출원번호 제 8838/68호) 를 예로서 참고할 수 있다. 상기 조인트는 상호 작용하는 경사진 표면을 갖는 내부 및 외부 슬리브부재를 포함하는, 인접하는 원통형축단부의 둘레에 접합된 슬리브들이다. 유압수단이 그들의 조립/분해에 사용된다. 가압 접합 카플링 만에 의해서 접속된 원통형 내공이 있거나 없는 원통형 축의 토크 전달 용량은 축 조립의 각 부품간의 마찰력에 의하여 결정된다. 높은 토크에서 슬리브와 축의 변형은 마찰의 손실을 야기하며 또한 축이 미끄러지게 한다.
이러한 방식으로 설치된 중공 축에 의한 큰 토크의 전달은, 중공축이 고체축보다 더 쉽게 변형되므로 특별한 문제를 형성한다. 동일 넓이의 고체축 필적하는 중공축의 토크 전달율을 달성하기 위해서, 후자는 카플링 위치(coupling seating) 밑의 환형의 요부에 몰입된 인성강의 슬리브에 의해 보강되어야 하며, 이는 오바코 스틸 카플링스 아베 (OVAKO STEEL Couplings AB)의 1988년 소책자 제 K1 - 189 호의 13 페이지의 "오바코 스틸에서의 오케이 카플링스(The OK coupling from OVAKO STEEL)"가 참조된다. 0.55를 초과하는 내부직경/외부직경 비를 갖는 중공축용으로, 정상적 토크조차도 충분히 전달되지 않는다. 2.5 이상의 정상 토크의 미끄러짐에 대한 토크 전달안전인자가 대부분의 선박 등급 기관에 의해 요구되며, 명세서는 실질적으로 0.55 이하로 하락하는 직경비를 갖는 축에서 조차 공지의 축계접속과 일치될 수 없다. 나아가, 주어진 용도에서, 최대의 토크 전달값을 일정하게 유지하는 동시에 축 직경을 감소시키는 것이 소망스럽다. 상기와 같은 축에 관하여, 이것은 고품질의 합금강의 사용에 의해서 달성될 수 있다. 그러나 상기 개량은 현재의 작아진 가압 접합 조인트의 증가된 효율에 의해서 병행되지 않는다. 또한 이러한 이유에서, 가압 접합 조인트의 토크 전달 효율의 개량은 소망스럽다.
따라서, 본 발명의 목적은 공지기술보다 우월한 토크전달 특성을 갖는 중공강축용 축계 접속을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 중공강축용 축계접속에는 동일규모의 축용의 종래의 축계 접속과 비교하여 20 내지 50%의 토크전달 개량이 이루어진다.
본 발명에 따르면, 원통형 삽입부를 수용하기 위한 축의 인접면의 제 2 의 구멍이 주축공과 동일한 편심률로 배열된 제 2 중공강축에 제 1 중공강축을 접속하기 위한 축계접속이 제공된다.
걸림 삽입부인 환형삽입부는 양 제 2 의 구멍에서 실질적으로 신장되는 것이 유리하며 또한 편심적으로 배열된 관통공을 가지고, 그 편심률은 본질적으로 각 축에서 편심적으로 배열된 제 2 의 구멍과 본질적으로 일치한다. 상기 환형 걸림삽입부의 구멍직경이 주축공의 직경과 본질적으로 일치하는 것이 바람직하다.
상승된 축 안정성의 구역이 축을 따라서 더욱 신장되는 본 발명의 유리한 형상에 따르면, 중간구멍이 각 축의 단부로 부터 신장된 편심적으로 배열된 구멍과 주축공 사이에 정렬 배열되며, 또한 중간구멍은 주축공의 직경보다 큰 직경을 갖는 반면에, 편심적으로 배열된 환상걸림 삽입부의 외경보다 작은 직경을 갖는다.
중간구멍 안에서 대칭적 환형슬리브 삽입부는 상기 중간구멍의 직경과 본질적으로 일치하는 외경을 가지고 접합되며, 내경은 주축공의 직경과 본질적으로 일치하며 또한 상기 중간구멍 보다 크지않게 축방향으로 신장된다.
환형 걸림 삽입부가 850N/㎟ 이상의 항복점을 갖는 인성강으로 만들어지는 것이 바람직하다. 또한 대칭적인 환형 삽입부도 850N/㎟ 이상의 항복점을 갖는 인성강으로 만들어지는 것이 바람직하다. 또한 환형 걸림 삽입부의 구멍이 상기 삽입부의 외경의 10 - 30%에 편심적으로 일치되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 측면에 따르면, 환형 걸림 삽입부의 길이 대 외경의 비율은 2.0 : 1.0 - 0.75 : 1.0이 바람직하며, 1.7 : 1.0 - 1.1 : 1.0이면 더욱 바람직하며, 1.4 : 1.0이면 가장 바람직하다.
축이 만나는 접촉구역이 더욱 강화되는 본 발명의 바람직한 실시예는 상호 대칭되며 상호 대면하여 연결된 두 쌍의 일치하는 환형 걸림 삽입 절반부를 포함하며, 걸림 삽입 절반부 각각은 각 제 2 의 구멍안에 배열되며, 각 상기 구멍의 축방향 신장은 각각의 환형 걸림 삽입 절반부의 축방향신장 보다 실질적으로 작으며, 상기 걸림 삽입 절반부는 상기 제 2 의 구멍의 외부에서 인접하는 축 단부 사이에 개재된 원통형 탑재 요소에 의해서 편심적으로 포위되며, 원통형 탑재요소의 편심률은 상기 제 2 의 구멍의 편심률과 일치한다. 탑재요소는 인성강으로 만들어지는 것이 바람직하다.
환형 걸림 삽입 절반부의 구멍은, 결합된 환형걸림 삽입 절반부의 길이 대 외경비가 3.0 : 1.0 - 0.5 : 1.0 이며, 또한 탑재 요소의 내경 대 외경 비가 0.6 - 0.85인 경우에, 삽입부의 외경의 10 - 30%와 일치하는 편심률을 갖는 것이 유리하다. 환형 걸림 삽입 절반부와 탑재요소는 인성강으로 만들어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 편심적으로 배열된 관통공을 갖는 중공 강축의 축계 접속을 위한 환형 걸림 삽입부 또는 삽입절반부가 제공된다.
본 발명의 특히 유리한 측면에 따르면, 탑재요소는 축방향 평면에서 상호 대칭되는 두개의 대략 반달형의 요소 절반부를 포함한다. 이러한 배열은 축을 당겨 분리할 필요없이 축계접속이 분해될 수 있게한다.
본 발명의 또 다른 목적은 주 축 배열된 구멍을 갖는 두 원통형 중공축의 축계(軸系) 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 축계 방법은, (a) 축들의 인접면에 축의 중축방향으로 신장하는 편심적인 원통형 제 2 의 구멍을 설치하고, (b) 편심적으로 배열된 구멍을 갖는 제 1 의 환형 걸림 삽입부를 상기 제 2 의 구멍 중의 하나에 접합하고, (c) 상기 하나의 주축공을 상기 제 1 의 환형 걸림 삽입부의 구멍과 정렬시키고, (d) 조립체의 내부 구멍의 정렬 후에 또는 전에, 축의 하나를 다른 축의 방향으로 인접할때까지 축방향으로 배치하고, (e) 축 단부에 가압 접합 조인트를 접합하고 그 조인트를 연동시키는 단계들을 포함한다.
축공과 환형걸림 삽입 구멍이 가압 접합 조인트를 접합하고 연동하는 동시에 정렬하여 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 측면에 따르면, 환형의 중간 구멍이 상기 제 2 의 구멍과 상기 주축공 사이에 정렬하여 설치되며, 원통형 대칭 슬리브 삽입부는 단계 (b) 이전에 상기 중간 구멍안으로 접합된다. 본 발명에 따른 방법의 더욱 바람직한 측면에 따르면, 단계 (d) 이전에 상기 제 1 의 걸림 삽입부와 대칭인 제 2 의 환형 걸림 삽입부가 다른 축의 구멍에 편심적으로 배열되고 또한 편심적으로 배열된 구멍을 갖는 원통형 탑재요소는 원통형 삽입부중 하나에 미끄러진다.
본 발명의 또다른 바람직한 측면에 따르면, 그 방법은 또한 제 1 의 환형 걸림 삽입부와 대칭인 제 2 의 환형 걸림 삽입부를 다른 축의 편심적으로 배열된 구멍안에 접합하는 단계와, 또한 환형 걸림 삽입부 주위에 두개의 대략 반달형의 탑재요소 절반부를 접합하는 단계를 구비하며, 상기 단계들은 각각 단계 (d)에 선행하거나 연속한다.
본 발명은 도면에 도시된 이하의 실시예에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
중심공 (3, 4)(축선A)를 갖는 두개의 원통형 프로펠라 강축 (1, 2)이 배열되고 또한 그들의 평면에서 인접한다 (도 1). 축(1, 2)의 단부는 편심적으로 배열된 (축선 B) 원통형 요부 (21, 22)를 갖는다. 그렇게 형성된 원통형 공간은 주축공(3, 4)과 동일한 직경의 편심적으로 배열된 관통공(6)을 갖는 인성 강의 정확한 접합 걸림 삽입부(5)에 의해 점유된다. 구멍(3, 4) 및 (6)는 일렬 정렬된다. 축(1, 2)은 접촉면에서 경사지는 반면에 원통형인 내부 및 외부 슬리브(8, 9)에 의해 도면들에 도시된 연동형 가압 접합 조인트 조립체에 의해서 포위된다. 슬리브(8, 9)는 축들(1, 2) 사이의 접촉면에서 축방향으로 중축을 맞춘다. 가압 접합 조인트 조립체에 의해 실행된 압축은 축(1,2)을 안정하게 하고 따라서 그들의 접속을 안정하게 한다.
또한 주축공(3, 4)의 직경보다 큰 반면 요부 (21, 22)보다 작은 직경을 갖는 구멍 또는 요부(10, 11)가 주축공(3, 4)와 동축이며 또한 그들과 일렬정렬 된다는 점에서, 제 2 도에 나타낸 실시예는 제 1 도의 실시예와 상이하다. 구멍 (10, 11)은 요부 (21, 22)의 내부 단부로 부터 축방향으로 신장한다. 그들 신장은 가압 접합 조인트 조립체 (8, 9)의 축방향 신장의 그것과 거의 일치한다. 인성 강의 원통형 슬리브 삽입부 또는 소켓(12, 13)은 구멍(10, 11)과 접합된다. 삽입부 (12, 13)의 관강은 주축공(3, 4)의 관강과 본질적으로 일치한다.
제 6 및 7도에서 나타낸 바와 같이, 탑재요소 (53)은 대칭적 절반부(53a 및 53b)를 포함할 수 있다. 이것은 축을 당겨서 분리하지 않고 부분적으로 분해될 수 있게 한다.
전체 원통형 중공축이 동일한 외부 또는 내부 직경을 갖도록 할 것은 요구되지 않는다. 그들의 연결될 단부가 그 요구를 충족하는 것으로 만족된다. 축계 접속 조립체의 각 부품의 정밀한 접합은 최적의 기능을 위해서 필수적이다.

Claims (23)

  1. 제 1 중공 강축을 제 2 중공 강축에 접속하기 위한 축계접속으로서, 상기 축들은 적어도 인접한 단부로 부터, 신장된 영역에서 동일한 외경을 가지며, 축들의 상기 말단 영역의 외면과 마찰접촉하여서 배열된 원통형 내면을 갖는 내부 슬리브를 구비하는 마찰 카플링을 포함하며, 상기 마찰 카플링은 양축의 인접하는 단부를 덮기 위해서 정렬된 축상에 접합 배열되며, 각각의 상기 축은 그들의 인접 단부에서 신장된 영역에서 환형 삽입부를 수용하기 위한 동일 직경의 제 2 의 구멍들을 가지며, 상기 제 2 의 구멍들은 주축공보다 넓은 축계접속에 있어서, 상기 제 2 의 구멍들이 주축공과 관련하여 동일한 편심으로 배열된 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  2. 제1항에 있어서, 상기 환형 삽입부는 양 제 2 의 구멍에서 실질적으로 신장되며 편심적으로 배열된 관통공을 갖는 걸림 삽입부이며, 편심률은 각 축에 편심적으로 배열된 구멍과 본질적으로 일치하는 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  3. 제1 또는 2항에 있어서, 상기 환형 걸림 삽입부의 구멍 직경은 주축공의 직경과 본질적으로 일치하는 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  4. 제1 또는 2항에 있어서, 각 축의 단부로 부터 신장하는 편심적으로 배열된 구멍과 대칭적으로 배열된 주축공 사이에, 주축공의 축과 일치하는 축을 가지며 또한 주축공의 직경보다 큰 반면에 환형 걸림 삽입부의 외경보다 작은 직경을 갖는 중간 구멍이 배열되며, 중간구멍에 중간구멍의 직경과 본질적으로 일치하는 외경을 갖고, 주축공의 직경과 본질적으로 일치하는 내경을 가지고 또한 상기 중간 구멍을 초과하지 않는 축방향 신장을 갖는 대칭적 슬리브 삽입부가 접합되는 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  5. 제1 또는 2항에 있어서, 환형 걸림 삽입부는 항복점 850N/㎟ 이상의 인성강으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  6. 제4항에 있어서, 상기 대칭적 슬리브 삽입부는 항복점 850N/㎟ 이상의 인성강으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  7. 제5항에 있어서, 상기 대칭적 슬리브 삽입부는 항복점 850N/㎟ 이상의 인성강으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  8. 제1 또는 2항에 있어서, 환형 걸림 삽입부의 구멍은 삽입부의 외경의 10 - 30%와 일치하는 편심률을 갖는 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  9. 제1 또는 2항에 있어서, 환경 걸림 삽입부의 길이 대 외경의 비는 2.0 : 1.0 - 0.75 : 1.0인 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  10. 제1 또는 2항에 있어서, 환경 걸림 삽입부의 길이 대 외경의 비는 1.7 : 1.0 - 1.1 : 1.0인 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  11. 제1 또는 2항에 있어서, 환경 걸림 삽입부의 길이 대 외경의 비는 약 1.4 : 1.0 인 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  12. 제1 또는 2항에 있어서, 상기 환형 걸림 삽입부는 상호 대칭되며 상호 대면하여 연결된 두 쌍의 일치하는 환형 걸림 삽입 절반부를 포함하며, 상기 걸림 삽입 절반부 각각은 각 제 2 의 구멍안에 배열되며, 각 상기 구멍의 축방향 신장은 각각의 걸림 삽입 절반부의 축방향 신장보다 실질적으로 작으며, 상기 걸림 삽입부 절반부는 상기 제 2 의 구멍의 외부에서 상기축의 인접하는 단부 사이에 개재된 원통형 탑재요소에 의해서 편심적으로 포위되고 상기 제 2 의 축의 구멍 직경과 일치하는 내부구멍 직경과 축의 직경에 일치하는 외경을 가지며, 탑재요소의 편심률은 상기 제 2 의 구멍과 일치하는 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  13. 제12항에 있어서, 환형 걸림 삽입 절반부의 구멍은 삽입부의 외경의 10 - 30%와 일치하는 편심률을 갖는 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  14. 제12항에 있어서, 결합된 환형 걸림 삽입 절반부의 길이 대 외경의 비는 3.0 : 1.0 - 0.5 : 1.0인 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  15. 제12항에 있어서, 탑재요소의 내경 대 외경의 비는 0.6 - 0.85인 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  16. 제12항에 있어서, 환형 걸림 삽입 절반부와 탑재요소는 인성강으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  17. 제12항에 있어서, 탑재 요소는 축방향 평면에 두개의 상호 대칭적인 대략 반달형의 요소 절반부를 포함하는 것을 특징으로 하는 축계 접속.
  18. 편심적으로 배열된 관통공을 갖는 것을 특징으로 하는 제 1 항의 축계접속을 위한 환형 걸림 삽입부 또는 삽입 절반부.
  19. 축상에 배열된 주축공을 갖는 두 개의 원통형 중공축을 축계하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 축들의 인접면에 축의 축선 방향으로 신장하는 편심적인 원통형 제 2 의 구멍을 설치하고,
    (b) 편심적으로 배열된 구멍을 갖는 환형 걸림 삽입부를 상기 축의 구멍 중의 하나에 접합하고,
    (c) 상기 하나의 주축공을 상기 환형 걸림 삽입부의 구멍과 정렬시키고,
    (d) 조립체의 내부 구멍의 정렬 전 또는 후에, 축의 하나를 다른 축의 방향으로 인접할 때까지 축 방향으로 배치하고,
    (e) 축 단부에 가압 접합 조인트를 접합하고 그 조인트를 연동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 두 원통형 중공축의 축계 방법.
  20. 제19항에 있어서, 축 구멍과 환형 걸림 삽입구멍은 가압 접합 조인트를 접합하고 연동하는 동시에 정렬 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제19 또는 20항에 있어서, 단계 (b) 이전에, 원통형 중간 구멍을 상기 제 2 의 구멍과 상기 주축공과의 사이에 정렬하여 설치하는 단계와, 대칭 삽입부를 상기 중간 구멍안에 접합하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제19 또는 20항에 있어서, 단계 (d) 이전에, 상기 제 1 의 환형 걸림 삽입부와 대칭인 제 2 의 환형 걸림 삽입부를 다른 축의 편심적으로 배열된 구멍안에 접합하는 단계와, 편심적으로 배열된 구멍을 갖는 원통형 탑재요소가 환형 걸림 삽입부 중의 하나에 미끄러지는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제19 또는 20항에 있어서, 단계 (d) 이전에, 상기 제 2 의 환형 걸림 삽입부와 대칭인 제 2 의 환형 걸림 삽입부를 편심적으로 배열된 다른 축의 구멍안에 접합하는 단계를 또한 구비하고, 그리고 단계 (d)의 완료 후에, 두 개의 대략 반달형의 탑재요소 절반부를 환형 걸림 삽입부의 주위에 접합하는 단계를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 방법
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