축 (부품)

축(shaft)은 원형의 횡단면을 가지고 회전하는 기계 부품을 뜻한다. 영어로 샤프트라고 부른다. 축은 한 곳에서 다른 한 곳으로 동력을 전달하거나 에너지를 생성하는 기계에서 에너지를 흡수하는 기계로 에너지를 전달하는데 사용된다.

개요

축은 기계의 중요한 부품이다. 기어와 풀리 같은 회전부품을 지지하고 단단한 기계 하우징에 지지되어 있는 베어링에 자체를 지지한다.

축은 하나의 회전부품에서 이가 지지하고 있는 다른 하나 또는 이와 연결되어 있는 부품에 동력을 전달하는 역할을 수행하며 이에 따라 동력을 전달하면서 발생하는 토크와 이가 지지하는 부품들의 반작용으로 발생하는 굽힘모멘트를 받는다. 축은 역시 회전부품을 지지하나 동력을 전달하지 않는 액슬과 구분된다.

축은 항상 원형 횡단면으로 제조되며 중실환축(中實丸軸) 또는 중공환축(中空丸軸)의 형태를 가질 수 있다. 축은 직선형, 크랭크, 플렉서블(flexible), 연결식으로 구분할 수 있다. 직선형 축은 동력 전달에서 가장 보편적으로 사용된다.

이러한 축들은 일반적으로 계단식 원통형 막대로 디지인되어 길이 방향에 따라 다양한 지름을 가진다. 비록 같은 지름의 축 생산이 더 용이하겠지만 균일한 지름의 축은 조립이나 분해 그리고 유지보수에서 호환성이 차하다. 이러한 축은 다른 부품을 이에 잠그는데 더욱 복잡하여 특히 베어링을 장착하면서 축 방향으로의 슬라이딩을 제한하는데 어려움을 겪게 한다.

계단식 축의 형상을 확정지을 때 각 횡단면의 지름은 장착되는 부품의 탑재에 편하게 해야 한다.

축 재질

통상적으로 일반 축은 연강을 많이 사용하며 고강도를 요구할 때는 니켈, 니켈-크롬 합금이나 크롬 바나디움 스틸(chromium-vanadium steel)을 사용한다. 축은 일반적으로 열간 압연으로 성형하며 냉간 인발(cold drawing), 또는 선반과 연마가공으로 치수를 맞춘다.

축에 적용하는 소재는 아래에 기재한 특성들을 가지고 있어야 한다.

• 고강도를 가지고 있어야 한다.
• 기계 가공이 쉬어야 한다.
• 낮은 노치 감도 계수(low-notch sensitivity factor)를 가지고 있어야 한다
• 열처리 특성이 좋아야 한다
• 내마모성이 좋아야 한다.

일반적으로 축의 제조에 적용하는 소재로는 40 C8, 45 C8, 50 C4와 50 C12 그레이드의 탄소강이 많이 사용된다.

종류

• 전동축(Transmission shafts) - 동력원에서 동력을 접수하는 기계 사이에 동력을 전달하는데 적용된다. 동력을 접수하는 기계로는 카운터샤프트, 라인 샤프트 및 공장에서 사용하는 모든 축들이 들어 있다.
• 머신 샤프트(Machine shafts) - 크랭크샤프트와 같이 기계 자체의 통합파트로 사용된다
• 액슬 샤프트(Axle shafts) - 자동차에 사용된다.
• 스핀들 축(A spindle shaft) - 고정용 툴을 가진 회전축으로서 툴이나 작업품을 잡는데 사용된다.

참고자료

• "Shafts: Definition, Types, And Application", Engineering Choice
• 〈축〉, 《네이버 지식백과》

같이 보기

• 축
• 부품
• 자동차
• 액슬
• 앞차축
• 뒷차축

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