KR200199530Y1 - 중심부에 밸런스 웨이트가 형성된 플라이 휘일 - Google Patents

Abstract

본 고안은 동력을 저장하여 회전속도를 고르게 하는 플라이 휘일(fly wheel)에 관한 것으로, 플라이 휘일은 관성에너지를 저장하여 회전속도를 고르게 하면서. 관성에너지를 이용하여 크랭크축에 발생된 힘의 증감을 완화하여 회전을 부드럽게 하며, 특히 편심회전축에 장착하여 관성력을 갖고 원활한 회전을 할 수 있도록 보스 부위에 카운터 웨이트를 부가시켜 형성된 편심회전축을 위한 플라이휘일에 관한 것이다.

플라이휘일(20)과 회전축을 결합할 수 있도록 구멍을 갖는 보스(boss)(21)로 부터 방사선상으로 뻗어나간 다수개의 지지대(23)와 함께 균일한 두께를 갖고 관성력을 일으키는 주요 부분인 림(rim)(24), 그리고 균형을 맞추어 주기 위한 밸런스 웨이트(25)가 보스(21)의 외주 일측에 일체로 성형되어 있다.

플라이 휘일(20)에 설치된 축의 중심(S)과 편심축(2)의 중심(S1)과 그리고 밸런스 웨이트(25)의 배열은, 편심축(2)의 편심된 부분과 밸런스 웨이트(25)는 대칭방향에 위치하게 되며, 밸런스 웨이트(25)는 축의 중심(S)에 근접한 상태에서 편심축(2)의 편향된 부분이 균형을 이루게 된다.

이상과 같은 본 고안은 회전속도에 따른 원심력의 작용을 줄일 수 있으며, 미세한 변동에 대해서도 반응속도가 빠르고, 부드럽게 조절이 되고, 변속단이 있어서 속도비가 큰 경우에도 원심력 작용을 최소화시키므로 맥동현상을 최대로 감소시킬 수 있고, 비틀림 현상을 방지할 수 있어서 파쇄기뿐만 아니라 연속적으로 회전하는 편심축에 장착하는 플라이휘일로서 전반적인 사용이 가능하다.

특히, 자동화 공정이나 분업화된 공정에 원료를 공급해 주기 위한 경우, 편심축에 본 고안이 적용된 플라이휘일을 결합하여 생산량의 미세한 증감에 따른 속도변화를 시켜주기 위하여 유용하게 이용될 수 있으며 언밸런스에 의한 진동과 소음을 줄이므로 기계요소의 수명을 증대시키게 된다.

Description

중심부에 밸런스 웨이트가 형성된 플라이 휘일{A fly wheel with balance weight in the center}

본 고안은 동력을 저장하여 회전속도를 고르게 하는 플라이 휘일(fly wheel)에 관한 것이다.

플라이 휘일은 관성에너지를 저장하여 회전속도를 고르게 하면서. 관성에너지를 이용하여 크랭크축에 발생된 힘의 증감을 완화하여 회전을 부드럽게 하며, 구동력과 부하(負荷)에 차이가 생기면 회전속도가 변하므로 그 변동을 줄이기 위하여 쓰인다.

플라이 휘일은 프레스. 천공기(穿孔機)나 단조(鍛造)기계 등에서 전동기의 출력으로 소재를 타격할 때 사용되며, 무부하 상태에서는 출력을 플라이 휘일에 저장하여 급격히 높은 부하가 걸릴때 플라이 휘일의 관성 에너지를 이용하여 적은 동력으로 큰 힘을 가할때 이용하게 된다.

이때 플라이 휘일은 일반적으로 지름과 중량이 큰 바퀴를 사용하여 관성에너지를 많이 저장하므로, 그 에너지를 이용하여 최대부하에 견디게 하는 방법으로도 사용하게 되는데, 도 1에 보인 바와 같이 플라이 휘일을 파쇄기에 설치된 상태를 보인 것으로 프레임(1)에 편심축(2)과 베어링(3) 그리고 플라이 휘일(10)이 설치되어 있다.

관성의 이용이 프레스등의 기계와 같이 간헐적이면 별 문제가 없지만 상기 파쇄기와 같이 연속적으로 이용될 때에는 편심축(2)에 플라이 휘일(10)이 설치되는데, 고속으로 플라이 휘일(10)이 회전하게 되면 축의 중심(S)과 편심축(2)의 중심(S1)에서 차이로 무게의 중심이 한쪽으로 이동되어 원심력이 발생된다.

이때 편심축(2)의 편중된 관성과 원심력으로, 편심으로 편중된 무게와 속도만큼 휘둘림이 발생되어 베어링(3)을 비롯한 기계요소들에 수명의 단축과 함께 진동과 소음을 발생시키게 된다.

따라서 상기와 같은 문제를 해소시키기 위하여 종래에는 편심축(2)에 장착하는 플라이 휘일(10)의 경우 도 2와 도 3에 보인 바와 같이 플라이 휘일(10)은 보스(11)에 지지대(13)가 방사상으로 림(14)(RIM)을 지지하게 되는데, 림(14)부위에 밸런스 웨이트(15)를 형성하여 편심축(2)이 회전하면서 발생되는 맥동현상과 비틀림 현상을 흡수하고 상쇄시켰다.

그러나 관성모멘트(MD2g(M:회전체질량, D : 회전직경, g : 중력가속도))는 질량에 비례하고 회전직경의 제곱에 비례하므로 밸런스 웨이트(balance weight)를 림 부위에 성형했을 경우 적은 질량으로도 균형을 맞추기가 용이하였으나, 관성력이 크므로 변속시킬 경우 응답 속도가 늦고 부하가 많이 걸렸다. 특히 원심력의 작용으로 회전속도에 따라 밸런스 웨이트(15)의 무게가 다르게 작용하므로 정확한 밸런스를 이루지 못하여 밸런스를 이루는 회전속도를 넘어서 회전속도의 증가에 비례하여 원심력의 작용이 높아지므로 다시 휘둘림 현상이 증가되면서 기기 전체의 진동과 함께 베어링과 같은 기계요소의 마모와 파손으로 보수 비용이 늘어나게 되며 기기의 수명을 단축시키게 된다. 즉 플라이 휘일의 회전시 무게에 의한 밸런스보다 회전속도에 의한 원심력의 작용이 크게 영향을 미치므로 회전속도의 증감에 따라 기기에 미치는 영향이 크게 변화하며, 이와 함께 관성도 같이 작용하므로 회전속도 변화에 따라 빠른 적응이 불가능하여 미세한 속도 변화에 신속히 적용되어야 하는 경우에는 적합하지 않은 등의 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 고안의 주된 목적은 편심되어 회전하는 편심축에 맥동현상과 비틀림 현상 그리고 맥동의 주기가 회전축의 고유진동과 일치하게 되어 공진하므로써 발생되는 격렬한 진동을 방지하며, 원심력에 의한 영향을 줄여 속도변환시 응답속도가 빠르고 부드럽게 변속이 가능한 플라이 휘일을 제공함에 있다.

도 1은 플라이 휘일이 설치된 파쇄기의 단면도.

도 2는 종래의 실시예에 편심축의 설치상태를 보인 플라이 휘일의 정면도.

도 3은 도 2의 편심축과 플라이 휘일에 밸런스웨이트가 형성된 상태를 보인 단면도.

도 4는 본 고안의 실시예를 보인 플라이 휘일과 편심축의 분리사시도.

도 5는 본 고안이 적용된 편심축의 설치상태를 보인 플라이 휘일의 정면도.

도 6은 도 5의 편심축과 플라이 휘일에 밸런스 웨이트가 형성된 상태를 보인 단면도.

＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞

1 : 프레임 2 : 편심축 3 : 베어링

10 , 20 : 플라이 휘일 11 , 21 : 보스

13 , 23 : 지지대 14 , 24 : 림

15 , 25 : 밸런스 웨이트

밸런스 웨이트를 플라이 휘일의 중심 부위에 성형한 편심축이 변속될 경우, 회전속도에 따른 원심력의 작용을 줄일 수 있으며, 미세한 변동에 대해서도 반응속도가 빠르고, 부드럽게 조절이 되고, 변속단이 있어서 속도비가 큰 경우에도 맥동 현상을 최대로 감소시킬 수 있고, 비틀림 현상을 방지할 수 있어서 파쇄기뿐만 아니라 연속적으로 회전하는 편심축에 장착하는 플라이 휘일로서 전반적인 사용이 가능하다.

특히, 자동화 공정이나 분업화된 공정에 원료를 공급해 주기 위한 경우, 편심축에 본 고안이 적용된 플라이휘일을 결합하여 생산량의 미세한 증감에 따른 속도변화를 시켜주기 위하여 유용하게 이용될 수 있다.

이러한 본 고안에 따른 플라이휘일의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 바람직한 실시예에 의한 플라이휘일은 도 4와 도 5. 그리고도 6에 보인 바와 같이 플라이휘일(20)과 회전축을 결합할 수 있도록 구멍을 가공하여 이루어진 보스(boss)(21)로 부터 방사선상으로 뻗어나간 수개의 지지대 (23)와 함께 균일한 두께를 갖고 관성력을 일으키는 주요 부분인 림(rim)(24), 그리고 균형을 맞추어 주기 위한 밸런스 웨이트(25)가 보스(21)의 외주의 일측에 일체로 성형되어 있다.

즉, 플라이 휘일(20)은 도 4와 같이 편심축(2)이 결합되도록 구멍을 갖는 보스(21)에 방사상의 지지대(23)와 림(24)이 일체로 이루어 졌으며, 밸런스 웨이트(24)는 보스(21)의 일측에 지지대(23)를 접하여 형성되어 있다.

도 5와 도 6은 플라이 휘일(20)에 설치된 축의 중심(S)과 편심축(2)의 중심(S1)과 그리고 밸런스 웨이트(25)의 배열상태를 보인 것으로, 편심축(2)의 편심된 부분과 밸런스 웨이트(25)는 대칭방향에 위치하게 되며, 밸런스 웨이트(25)는 축의 중심(S)에 근접한 상태에서 편심축(2)의 편향된 부분이 균형을 이루게 된다.

플라이 휘일(20)이 회전하게 되면 밸런스 웨이트(25)는 축의 중심(S)에 근접한 상태에 있기 때문에 편심축(2)에 편향된 축(S1)이 대응되어 원심력에 대한 영향은 극소화되어 회전하는 편심축에 맥동현상과 비틀림현상 그리고 맥동의 주기가 회전축의 고유진동과 일치하게 되어 공진하므로써 발생되는 격렬한 진동을 방지하며, 원심력에 의한 영향을 줄여 속도 변환시 응답 속도가 빠르고 부드럽게 변속이 가능하게 된다.

본 고안은 회전속도에 따른 원심력의 작용을 줄일 수 있으며, 미세한 변동에 대해서도 반응속도가 빠르고, 부드럽게 조절이 되고, 변속단이 있어서 속도비가 큰 경우에도 원심력 작용을 최소화시키므로 맥동현상을 최대로 감소시킬 수 있고, 비틀림 현상을 방지할 수 있어서 파쇄기뿐만 아니라 연속적으로 회전하는 편심축에 장착하는 플라이휘일로서 전반적인 사용이 가능하다.

특히, 자동화 공정이나 분업화된 공정에 원료를 공급해 주기 위한 경우, 편심축에 본 고안이 적용된 플라이휘일을 결합하여 생산량의 미세한 증감에 따른 속도변화를 시켜주기 위하여 유용하게 이용될 수 있게 되며, 언밸런스에 의한 진동과 소음을 줄이므로 기계요소의 수명을 증대시키게 된다.

Claims (1)

1. 축이 결합되도록 구멍을 갖는 보스와 림이 일체로 이루어진 플라이 휘일에 있어서, 밸런스 웨이트(25)가 보스(21)의 외 주연부 일측에 접하여 형성한 것을 특징으로 하는 중심부에 밸런스 웨이트가 형성된 플라이 휘일.