liminfoShrink Fit Calculator
ISO 286 억지/헐거운/중간 끼워맞춤 계산기
소입 끼워맞춤의 온도 변화, 접촉 압력, 고정력 계산. 치수 단위는 mm.
간섭량
0.050 mm
필요 ΔT
166.8 °C
허브 가열 온도
187 °C
축 냉각 온도
-147 °C
접촉 압력
101.9 MPa
고정력 (예상)
119.8 kN
Shrink Fit Calculator 소개
소입 끼워맞춤(Shrink Fit) 계산기는 축을 허브에 간섭 끼워맞춤으로 조립할 때 필요한 열적·기계적 매개변수를 계산합니다. 간섭 끼워맞춤은 축 외경이 허브 구멍 내경보다 약간 크게 제작되어, 탄성 변형에 의해 패스너나 키 없이 고정력을 발생시키는 결합 방법입니다. 축 직경, 구멍 직경, 허브 외경, 재료, 주변 온도를 입력하면 간섭량, 조립에 필요한 온도 변화, 허브 가열 온도, 축 냉각 온도, 조립 후 접촉 압력, 예상 고정력을 계산합니다.
소입 끼워맞춤은 정밀 기계공학에서 볼트나 키 없이 연결이 필요한 곳에 널리 사용됩니다: 축 위의 기어와 스프로킷, 하우징 내 베어링 레이스, 모터 축의 커플링 허브, 플라이휠 조립체, 터빈 디스크-축 결합부 등입니다. 열적 조립 방법(허브 가열 또는 축 냉각)은 간섭량이 크거나 구멍 표면 손상이 허용되지 않을 때 유압 압입보다 선호됩니다.
접촉 압력 공식은 두꺼운 실린더 이론을 기반으로 합니다: P = E × δ / (d × ((1+k²)/(1-k²) + 0.3)), 여기서 δ는 지름 방향 간섭량, d는 구멍 직경, k = d/D(구멍/외경 비율), E는 탄성계수입니다. 고정력은 F = P × π × d² × 0.15(마찰계수 0.15 적용)로 추정됩니다. 7가지 표준 공학 재료의 열팽창계수와 탄성계수가 내장되어 있습니다.
주요 기능
- 간섭량(축 외경 - 허브 구멍 내경) mm 단위 계산
- 조립을 위한 구멍 팽창에 필요한 온도 변화(ΔT) 계산
- 허브 가열 목표 온도와 축 냉각 목표 온도 동시 표시
- 두꺼운 실린더 이론 기반 접촉 압력(MPa) 계산
- 축 방향 예상 고정력(kN) 계산 (마찰계수 0.15 적용)
- 7가지 재료 선택: 저탄소강, 스테인리스 304, 알루미늄 6061, 주철, 황동, 구리, 티타늄
- 재료별 열팽창계수(CTE)와 탄성계수(E) 반영
- 안정적인 슬립 끼워맞춤 조립을 위해 0.05 mm 여유 마진 자동 적용
자주 묻는 질문
소입 끼워맞춤이란 무엇이고 어떻게 작동하나요?
소입 끼워맞춤은 축 직경이 허브 구멍보다 큰 간섭 끼워맞춤입니다. 열적 조립 시 허브를 가열(또는 축을 냉각)하면 구멍이 팽창하여 축 위로 쉽게 조립됩니다. 온도가 실온으로 돌아오면 허브가 수축하여 축을 강하게 압착합니다. 패스너나 키가 필요 없습니다.
적정 간섭량은 얼마인가요?
일반적인 간섭량은 공칭 직경의 0.001~0.002배(ISO H7/p6 또는 H7/r6 공차)입니다. 50mm 축의 경우 약 0.05~0.1mm의 지름 방향 간섭량입니다. 간섭량이 클수록 고정력이 증가하지만 조립 온도가 높아지고 허브 재료 항복 위험도 증가합니다.
허브를 몇 도까지 가열해야 하나요?
파란색 "허브 가열 온도" 박스에 표시된 온도가 목표입니다. 취급 중 열 손실을 고려해 표시 온도에 20~30°C를 추가하는 것이 좋습니다. 강재 부품의 경우 일반적으로 100~250°C 범위에서 조립합니다. 재료의 뜨임 온도나 열처리 기준 온도를 초과하지 않도록 주의하세요.
허브 가열 대신 액체 질소로 축을 냉각할 수 있나요?
네. "축 냉각 온도" 박스에 축 냉각 목표 온도가 표시됩니다. 액체 질소(-196°C)나 드라이아이스(-78°C)를 사용할 수 있습니다. 허브 재료가 고온을 견디기 어려울 때 축 냉각 방법이 선호됩니다. 계산기는 최소 필요 팽창량에 0.05mm 여유를 추가하여 현실적인 조립 가능성을 보장합니다.
접촉 압력이란 무엇이고 고정력에 어떤 영향을 미치나요?
접촉 압력은 조립 후 결합면 사이의 방사 방향 압력(MPa)입니다. 간섭량과 탄성계수에 비례하고 구멍 직경과 기하학적 인수에 반비례합니다. 축 방향 고정력과 토크 전달 용량은 접촉 압력 × 접촉 면적 × 마찰계수에 비례합니다.
왜 0.05 mm 여유를 추가하나요?
0.05 mm 여유는 목표 온도에서 구멍이 축보다 충분히 커서 취급 및 위치 결정 중 결합이 발생하지 않도록 보장합니다. 이 여유 없이는 온도 변화 중 열 전달이 이루어지는 짧은 시간 내에 조립이 사실상 불가능합니다.
두 부품이 모두 강재인 경우 어떤 재료를 선택해야 하나요?
열팽창이 일어나는 부품(허브, 바깥쪽 링)의 재료를 선택합니다. 두 부품이 모두 저탄소강이면 "Steel (low carbon)"을 선택합니다(CTE = 12×10⁻⁶/°C, E = 200 GPa). 허브가 스테인리스 304라면 "Steel (stainless 304)"을 선택합니다(CTE = 17.3×10⁻⁶/°C).
허브 외경은 계산에 어떻게 사용되나요?
허브 외경(D)은 두꺼운 실린더 기하학적 인수 k = 구멍 직경 / 외경을 계산하는 데 사용됩니다. 벽이 얇을수록(k값이 클수록) 허브가 유연해져 온도 변화당 팽창량이 커지지만, 동일한 간섭량에서의 접촉 압력은 낮아집니다.