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키 (부품)
키(Key)는 기계부품을 축에 고정시켜서 토크를 전하는 역할을 수행하는 기계요소이다.
개요[편집]
키는 벨트 풀리, 핸들, 기어, 커플링, 클러치 등의 회전체를 축에 고정시키기 위해 쓰이는 기계 요소ㅣ다. 키는 회전하는 기계 부품을 축에 움직이지 않게 고정시키고 축이 돌 때 회전체가 헛돌지 않고 원활히 돌 수 있도록 끼워 넣는 부품이다. 대게 회전체와 축에 안에 넣을 키와 동일한 모양의 홈을 파고, 그 홈에 키를 끼워 넣고 회전체를 돌리게 된다. 회전을 전달해야하기 때문에 키는 축보다 약간 강한 재료를 사용해야 한다.
키의 재료는 전단력을 받으므로 축의 재질보다 약간 경도가 높은 것으로 4각 마봉강(*열간압연된 소재를 냉간인발한 봉강을 총칭)(SGD 1, SGD 4), 탄소강 단강품(*망치, 프레스로 두들겨 만든 강제)(SF 540A), 기계 구조용 탄소강(SM 20C, SM 45C) 등을 주로 사용한다.
키 홈 절삭 방법으로 축에는 밀링커터, 엔드밀로 가공하고, 보스(boss) 쪽 홈은 브로치(broach) 또는 슬로트(slotter)에 의한다.
키의 치수 알기[편집]
키의 종류[편집]
- 키의 회전력 순서 비교 : 세레이션 > 스플라인 > 접선키 > 묻힘키 > 반달키 > 평키 > 안장키
- 안장 키(saddle key)
안장 키(새들키)는 축에는 가공하지 않고 축의 모양에 맞추어 키의 아랫면을 깎아서 때려 박는 키이다. 축과 키 사이의 마찰력만으로 회전력을 전달하기 때문에 작은 힘을 전달하는 곳에 쓰인다. 축의 강도 저하가 없고, 축의 임의의 위치에 부착시켜 적용하는 이점이 있으나, 큰 토크를 전달할 땐 미끄러지기 쉬우므로 부적당하다.
- 평 키(flat key)
평 키는 축의 윗면을 편평하게 깎고, 그 면에 때려 박는 키이다. 납작 키라고도 하며, 키에는 기울기가 없다. 키의 너비만큼 축을 평평하게 깍고(즉, 축은 자리만 평면으로 가공한다) 보스에 기울기 1/100의 테이퍼 진 키 홈을 만들어서 때려 박는다. 축 방향으로 이동할 수 없고, 안장키보다 약간 큰 토크 전달이 가능하다.
- 성크 키((sunk key)
성크키는 벨트 풀리와 축에 모두 홈을 파서 때려 박는 키이다. 가장 널리 사용하는 일반적인 키로서 묻힘 키라고도 하며, a와 같이 축과 보스의 양쪽에 모두 키 홈을 파고, 여기에 sunk key를 끼워 토크를 전달시키며, sunk key의 type에는 윗면이 평행한 평행키(parallel key), 윗면에 1/100 정도의 경사를 붙인 경사키(taper key)가 있다. 또, 때려 박기 위해 머리를 만들어 붙인 머리 달린 키(gib slope headed key)가 있다.
- 접선 키(tangential key)
접선 키(케네디키)는 기울기가 반대인 키를 2개 조합한 것이다. 아주 큰 회전력의 경우에 사용한다. 전달토크가 큰 축에 주로 사용되며 회전방향이 양쪽방향일 때 일반적으로 그 중심각이 120도가 되도록 한쌍의 키를 설치해 사용한다.
- 반달 키(woodruff key)
반달 키는 반달 모양의 키로 축에 테이퍼가 있어도 사용할 수 있으므로 편리하다. 60mm이하의 작은 축 또는 테이퍼 축에 사용하기 좋다. 축에 키 홈을 깊게 파내기 때문에 축의 강도가 약하게 되는 결점이 있으나, 키가 홈 속에서 자유로이 기울어 질 수 있어 자동적으로 축과 보스에 조정되는 장점이 있다. 테이퍼 축에 회전체를 결합할 때 편리하고, 고속회전, 저 토크의 축에 주로 사용되며, 공작기계, 자동차 등에 많이 쓰인다.
- 미끄럼 키(sliding key)
미끄럼 키는 패더 키 또는 안내 키라고도 불리기도 한다. 보스가 축에 고정되어 있지 않고 축 위를 미끄러질 수 있는 구조로 기울기를 내지 않는다. 이 미끄럼키는 기울기가 없기 때문에 풀리 축 방향으로 이동할 경우에만 사용한다. 회전력을 전달과 동시에 보스를 축 방향으로 이동시킬 때 가장 적합한 키이다.
- 둥큰 키(round key)
축과 보스를 끼워맞춤하고 축과 보스에 드릴로 구멍을 내어 홈을 만든다. 이 홈에 원형 단면의 평행핀 또는 테이퍼핀으로 때려 박은 키로서 사용법은 간단하나 전달 토크가 적다.
- 원뿔 키(cone key)
축과 보스와의 사이에 2, 3곳을 축 방향으로 쪼갠 원뿔을 때려 박아 보스를 헐거움 없이 마찰력으로 고정할 수 있다. 축과 보스와의 편심이 적으며, 축과 보스 둘다 가공하지 않는다.
- 스플라인(spline) / 세레이션(serration)
전달력이 아주 큰 토크가 필요로 할 경우에 축의 둘레에 4~20개의 키를 같은 간격으로 축과 일체로 깎아낸 것. 축의 단면적이 감소하고, 노치(notch) 역할을 하는 키 홈들로 인해 홈 밑바닥에 응력집중이 발생하여 축의 강도를 아주 감소시킨다. 또한 기계 가공시 제작시간을 증가시키게 되며, 보스에는 스플라인 축과 끼워 맞춰지는 홈을 판다. 이러한 스플라인 축은 미끄럼 키와 같은 양으로 회전 torque를 전달하는 동시에 축방향의 이동도 가능하며, 회전력을 여러 개의 키가 분담하는 것이 되므로 큰 힘을 전달 할 수 있으며 내구성도 좋다. 자동차, 항공기, 발전용 터빈 등의 기어 속도변환기 축에 사용되고 있다.
스플라인은 이의 모양에 따라 각 스플라인, 인벌류트(involute) 스플라인, 세레이션(serration) 등으로 분류한다. 세레이션은 인벌류트 스플라인의 이(teeth)를 작은 삼각형의 산 모양으로 한 것이다. 특징은 같지만 세레이션은 정적인 맞춤에만 쓰이고 슬라이딩에는 사용할 수 없다. (특징적인 예 : 라디오 다이얼과 축의 이음)
동영상[편집]
참고자료[편집]
- 고컴고캣, 〈키 기계요소 / 키 기계부품 / 키(Key)의 역할은?〉, 《티스토리》, 2020-02-07
- 구마고, 〈<기계요소> 키(key)〉, 《네이버 블로그》, 2018-09-03
- 공학나라, 〈키(Key)란 무엇인가?〉, 《공학나라》, 2021-01-07
- 공학나라 기계 공학 기술정보, 〈키 (key)〉, 《티스토리》, 2016-07-15
같이 보기[편집]
