타이밍 벨트 시스템에서의 소음

 일반적인 타이밍 벨트 모션 시스템의 장점으로는 체인보다 부드러운 동작과 더 빠른 고속 성능을 제공하여, 정밀함이 필요한 분야에서도 V벨트 대비 슬립이나 스트레칭되는 문제가 없습니다.  체인 시스템보다 훨씬 조용하지만, 종종 이러한 소음이 허용되지 않는 분야들이 있습니다. 
 - 병원의 MRI(환자들의 불안감), 거주지의 자동문 

 타이밍 벨트는 대부분 체인이나 V-벨트보다 소음이 작아 설계시 타이밍 벨트를 선택하게 만드는 중요한 요소입니다. 벨트와 풀리의 맞물림에 의한 충격은 종종 Slapping, 박수 소리와 같은 소음을 발생시키며, 이는 특히 낮은 벨트 속도에서 두드러집니다. 또한 벨트와 풀리이 맞물림 중에 공기가 갇힌 후 비워줘 풍선에서 공기가 빠져나오는 것과 같은 소리를 냅니다. 이 현상은 특히 고속에서 벨트 소음을 크게 유발합니다. 

 벨트 소음의 또다른 요인은 벨트의 장력입니다. 타이밍 벨트는 일반적으로 높은 장력 하에서 작동하므로 때로는 기타줄 처럼 공명하게 됩니다. 벨트 및 풀리 재료도 소음 발생에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 일반적으로 경도의 차이로 인해 PU 벨트(Sh.A 90 전후)가 고무 벨트(Sh.A 70~80) 대비 더 많은 소음을 유발합니다.  플라스틱 계열 풀리는 금속 풀리보다 소음이 더 심합니다. 풀리에 의해 발생되는 소음은 풀리의 치수 정확도와 관련이 있으며, 이는 벨트 이빨과 풀리의 맞물림의 부드러움과 연관됩니다. 

이러한 다양한 요소들이 합쳐져 벨트의 소음을 크게 합니다. 그러나 벨트 시스템에서의 소음을 줄이는 여러가지 방법이 있습니다. 

타이밍 벨트 시스템에서의 소음 개선

 설계 관점에서 벨트 시스템에서 발생하는 소음은 벨트 폭 및 구동 속도와 직접적인 관련이 있습니다. 넓은 벨트에서 더 공명하는 경향이 있으며 벨트 속도가 높을수록 더 많은 소음뿐만 아니라 더 높은 주파수 소음도 발생합니다. 또한 소음은 풀리의 직경과 반비례합니다. 따라서 소음을 줄이는 쉬운 방법은 벨트 구동 속도를 줄이거나 폭이 작은 벨트를 사용하거나 직경이 큰 풀리를 사용하는 것입니다. 

 풀리의 misalignment도 벨트와 플랜지 사이의 접촉을 유발하기 때문에 장착시 풀리가 올바르게 정렬되도록 하여 소음을 줄일 수 있습니다. 벨트가 적절한 장력 이하로 설치되면 벨트 톱니와 풀리 사이에 불필요한 간섭이 있을 수 있으며, 이는 불필요한 소음에 영향을 주는 또 다른 요소입니다. 

 저소음으로 설계된 벨트와 풀리를 사용 하는 것 또한 한 방법입니다.  일반적으로 PU 벨트에 나일론 패브릭을 입히기도 합니다. (하단 그림 참조)

 또는 이빨 상단에 홈을 만들어 맞물림시에 공기가 빠져나갈 수 있는 틈을 만들어주기도 합니다. 저희 대한종합물산에서는 고무용으로 UP-HC, PX 벨트를 운용하며 PU 벨트용으로는 RPP 벨트를 운용 중입니다. 두 벨트 모두 상단 딤플에 나일론 패브릭이 기본 적용되어 있습니다. 반대로 풀리에 홈을 내어 딤플을 만드는  경우도 있으나 풀리 단가 상승으로 추천되는 방법은 아닙니다. 

 PX, RPP 치형의 소음 우수성은 실제 현장에서도 개선된 둥근 치형과의 비교 테스트에서도 정확한 수치로 검증이 된 바 있습니다. 

 또 다른 저소음 벨트는 맞물림시에 Rolling을 개선하기 위해 치형의 형태를 변경하는 것입니다. 이러한 디자인을 오프셋 이중 나선 패턴, 해링본, 피쉬본 등 여러 이름이 있으나, 일반적으로 최초 개발사에서 명명한 이름을 따서 "이글 벨트"로 불리고 있습니다. 

 나란히 교차 배열된 정 반대 방향의 치형으로 인해 한세트의 벨트치에서 발생하는 소음은 그 다음 벨트치가 정반대의 위상을 가지기 때문에 노이즈 캔슬링 효과로 효과적으로 소음을 잡아줍니다. 15dB 정도의 효과가 있는 것으로 알려져있으며, 딱 들어도 정말 소음이 개선되었다는게 느껴지는 정도입니다. 

  이글 벨트는 특허권 문제로 생산하는 곳이 손에 꼽을 정도입니다. 
 더 자세한 자료는 자사 홈페이지 참고하시기 바랍니다.