키(Key)란?
기계설계에서 키(key)는 축에 기어, 풀리, 플라이휠, 커플링, 클러치 등과 같은 회전체를 고정시켜 원주 방향의 상대운동을 방지하면서 회전력을 전달시키는 결합용 기계요소입니다.
기계 설계에서 ‘키(Key)’는 축과 회전부품(예: 기어, 풀리 등) 사이의 상대적인 회전을 방지하고, 필요한 경우 축을 따라 일정한 힘을 전달하기 위해 사용되는 기계 요소입니다. 기계적 연결을 위해 설계된 키는 일반적으로 축과 회전 부품 사이에 끼워져서, 두 부품이 함께 회전하도록 합니다.
키의 종류
주요 키의 종류에는 다음과 같은 것들이 있습니다.
| 키 종류 | 설명 |
|---|---|
| 1. 평키 (Flat Keys) | 가장 일반적인 형태로, 축의 키웨이와 부품의 키슬롯 사이에 평평하게 끼워져 전달되는 토크가 크지 않은 응용 분야에 사용됩니다. |
| 2. 원형키 (Round Keys) | 원형 단면을 가지며, 축과 부품 사이의 원형 홈에 맞춰 끼워져 설치가 용이하지만 전달할 수 있는 토크가 적습니다. |
| 3. 테이퍼 키 (Taper Keys) | 한쪽 끝이 다른 쪽보다 약간 넓어지는 경사진 면을 가지고 있어, 설치 시 프레스 피트를 생성하여 높은 토크 전달에 적합합니다. |
| 4. 스플라인 (Splines) | 축과 부품 사이에 여러 개의 평행한 키가 있으며, 더 높은 토크 전달 능력을 제공하고 축 방향의 이동도 가능합니다. |
| 5. 우드러프 키 (Woodruff Keys) | 반달 모양의 키로, 축에 반원형의 홈을 가공하여 설치하며, 설치가 용이하고 자체 잠금 기능이 있어 진동이 심한 환경에서도 잘 고정됩니다. |
| 키 종류 | 설명 |
|---|---|
| 6. 세레이션 키(Serration Keys) | 일반적으로 표면에 세레이션(톱니 모양의 홈)이 있는 키로, 축과 부품 사이에 높은 정밀도와 고정력을 제공합니다. 주로 정밀 기계장치에서 사용됩니다. |
| 7. 접선키(Tangent Keys) | 두 개 이상의 키가 축의 원주를 따라 접선 방향으로 설치되며, 각각의 키는 축의 회전 방향에 대해 반대 방향의 힘을 제공하여 높은 토크와 축 방향 하중을 견딜 수 있습니다. |
| 8. 성크 키(Sunk Keys) | 평키, 원형키, 테이퍼키 등과 같이 축과 부품에 완전히 매립되어 설치되는 키를 말합니다. 축과 부품 사이의 회전력을 전달하는 데 사용됩니다. |
| 9. 반달키(Half Moon Keys) | 우드러프 키와 유사하지만, 형태가 반달 모양인 키입니다. 축에 반달 모양의 홈에 맞춰 설치되며, 진동이 심한 환경에서 부품을 고정하는 데 적합합니다. |
| 10. 안장키(Saddle Keys) | 축에 직접 홈을 가공하지 않고, 부품의 외면에만 홈을 가공하여 부품이 축 위에 걸쳐지도록 하는 키입니다. 비교적 작은 토크를 전달하는 데 적합하며, 주로 가벼운 부하에서 사용됩니다. |
키의 테이퍼 값
테이퍼 값은 주로 '1:n' 형태로 표현되며, 여기서 'n'은 경사진 면이 수평으로 이동한 거리에 대해 수직으로 이동한 거리의 비율을 나타냅니다.
예를 들어, 테이퍼 값이 '1:100'이라면, 수평으로 100mm 이동할 때 수직으로 1mm 이동하는 기울기를 가집니다.
테이퍼 키(taper key)의 테이퍼 값은 키가 가지고 있는 경사진 면의 기울기를 나타냅니다. 이 값은 키의 한쪽 끝이 다른 쪽 끝보다 약간 넓어지는 정도를 정의하며, 키를 축과 부품 사이에 설치할 때 프레스 핏(press fit)을 생성하여 추가적인 고정력을 제공합니다. 테이퍼 키의 테이퍼 값은 일반적으로 미리 정의된 기준에 따라 설정됩니다.
기계 설계에서 자주 사용되는 테이퍼 키의 표준 테이퍼 값은 ‘1:50’ 또는 ‘1:100’입니다. 이러한 테이퍼 비율은 키와 키웨이(keyway) 사이에 적절한 압력을 생성하여 부품이 축에 견고하게 고정되도록 하며, 동시에 필요한 경우 쉽게 분해할 수 있도록 합니다.
테이퍼 키의 설계와 선택 시, 전달해야 하는 토크의 크기, 부품과 축의 재료, 그리고 설치 및 유지보수의 용이성 등을 고려해야 합니다. 테이퍼 값은 키와 부품 사이의 접촉 면적과 전달할 수 있는 토크의 양에 직접적인 영향을 미칩니다.
키의 회전력의 크기 순서
세레이션키 > 스플라인키 > 접선키 > 성크키 > 반달키 > 평키 > 안장키 순입니다.
마무리
오늘은 키(Key)란? 키의 종류 10가지, 테이퍼 값과 회전력의 크기 순서에 대해 알아보았습니다.
키(Key)는 기계 설계에서 축과 회전 부품 사이의 상대적인 회전을 방지하고 필요한 경우 축을 따라 힘을 전달하기 위해 사용되는 기계 요소입니다. 이를 통해 기어, 풀리, 플라이휠, 커플링, 클러치 등과 같은 회전체를 고정시켜 원주 방향의 상대운동을 방지하며 회전력을 전달합니다.
키의 주요 종류로는 평키, 원형키, 테이퍼 키, 스플라인, 우드러프 키, 세레이션 키, 접선키, 성크 키, 반달키, 안장키 등이 있으며, 각각의 키는 설치 방법, 전달할 수 있는 토크의 크기, 설치 용이성 등에 따라 다른 특징을 가집니다.
테이퍼 키의 테이퍼 값은 ‘1:n’ 형태로 표현되며, 이는 키의 경사진 면의 기울기를 나타냅니다. 표준 테이퍼 값은 ‘1:50’ 또는 ‘1:100’이며, 이는 키와 키웨이 사이에 적절한 압력을 생성하여 부품이 축에 견고하게 고정되도록 하며, 필요한 경우 쉽게 분해할 수 있도록 합니다.
키의 회전력의 크기 순서는 세레이션키 > 스플라인키 > 접선키 > 성크키 > 반달키 > 평키 > 안장키 순입니다.
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