공학설계 | 기계요소(2): 타이밍벨트 선정 방법(2) - 둘레 길이와 너비

1. 선정 방법

타이밍벨트 선정 방법

   앞서 타이밍벨트의 규격을 결정했다면, 해당 타이밍벨트와 맞물려 움직일 풀리의 톱니 개수와 타이밍벨트의 둘레 길이 등 구체적인 제원을 결정한다.

 

1.1. 풀리 톱니 개수 결정

   아래 표를 참고하여 소형 풀리의 회전수에 따라 소형 풀리의 톱니 개수를 결정한다. 이때 소형 풀리의 톱니 개수는 표에 있는 값 이상이어야 한다. 소형 풀리의 제원을 결정했다면 목표 회전비를 고려하여 대형 풀리의 톱니 개수를 결정한다.

 

		소형 풀리 회전수 (rpm)
		900 이하	900 이상 1200 이하	1200 이상 1800 이하	1800 이상 3600 이하	3600 이상 4800 이하	4800 이상 10000 이하
벨트 종류에 따른 최소 톱니 수	MXL	12	15	15	16	-	-
	XL	11	11	12	16	16	-
	L	14	14	16	19	20	-
	H	16	18	20	24	24	-
	S2M	16	16	18	20	20	20
	S3M	16	16	18	20	20	20
	S5M	16	20	24	24	24	26
	S8M	24	25	28	30	32	-
	P2M	14	14	14	16	18	20
	P3M	14	14	14	18	20	28
	P5M	18	20	24	28	30	40
	P8M	22	24	26	28	28	-
	T5	12	14	16	18	18	-
	T10	16	18	20	22	22	-
	2GT	12	14	16	18	20	-
	3GT	14	14	16	20	20	-
	5GT	18	20	24	28	30	-
	8YU	26	28	32	36	-	-

 

1.2. 타이밍벨트 둘레 길이 결정

 

타이밍벨트 둘레 길이 결정

   설계 조건을 결정하는 단계에서 고려한 잠정 축간 거리 C'와 대형 풀리의 기준원 Dp, 소형 풀리의 기준원 dp를 이용해 타이밍벨트의 잠정 둘레 길이를 아래와 같이 계산한다. 제조사 혹은 발주처의 카탈로그를 살펴보면서 앞서 계산한 타이밍벨트 잠정 둘레 길이와 가장 가까운 타이밍벨트 둘레 길이를 확인하고 이를 확정한다.

 

$$ \begin{align} Lp' = 2C' + \frac{\pi\left(Dp+dp\right)}{2} + \frac{\left(Dp-dp\right)^2}{4C'} \end{align}$$

 

1.3. 축간 거리 확인

 

축간 거리 확인

   앞서 확정한 타이밍벨트 둘레 길이 Lp를 고려하여 소형 풀리와 대형 풀리 사이의 정확한 축간 거리를 아래와 같이 계산한다. 만약 설계 조건을 결정하는 단계에서 고려한 잠정 축간 거리와 그 값이 많이 다르다면 설계를 수정한다.

 

$$ \begin{align} &C = \frac{b+\sqrt{b^2-8\left(Dp-dp\right)^2}}{8} \\\\ &\textrm{where}~~~~b = 2Lp-\pi\left(Dp+dp\right) \end{align}$$

 

   축간 거리를 정확하게 계산했더라도 타이밍벨트의 길이에 따른 공차를 고려하여 거리 조정 여유를 설계상으로 확보해두어야 한다. 아래 링크로 접속하면 타이밍벨트의 규격과 길이에 따라 확보해야할 여유 공간을 확인할 수 있다.

전동 타이밍 벨트의 선정 방법 4

 

1.4. 타이밍벨트 너비 결정

   설계 동력 Pd, 기준 전동 용량 Ps, 맞물림 보정 계수 Km, 기준 벨트 너비 Wp를 고려하여 타이밍벨트의 잠정 너비를 아래와 같이 계산한다. 이때 기준 전동 용량은 타이밍벨트 규격별 기준 전동 용량표를 참고하여 소형 풀리의 회전수와 소형 풀리 톱니 개수에 맞게 값을 선택한다. 맞물림 보정 계수와 기준 벨트 폭은 아래에 제시된 식과 표를 참고하여 그 값을 결정한다. 제조사 혹은 발주처의 카탈로그를 살펴보면서 앞서 계산한 타이밍벨트 잠정 너비와 가장 가까운 타이밍벨트 너비를 확인하고 이를 확정한다.

 

$$ \begin{align} Bw' = \frac{Pd}{Ps \cdot Km} \times Wp \end{align}$$

 

1.4.1. 타이밍벨트 규격별 기준 전동 용량표

   타이밍벨트 규격별 기준 전동 용량표는 각 용도별로 아래 링크로 접속하면 확인할 수 있다. 해당 표는 특정 너비에 대한 기준 전동 용량을 나타낸 것이므로, 다른 너비를 가진 타이밍벨트를 고려하고 있다면 표에 기입된 기준 전동 용량 값에 너비 보정 계수 Kb를 곱하면 된다.

 

■  경부하 반송용(MXL, XL, L, H)

전동 타이밍 벨트의 선정 방법 5 -전동 용량표-

 

■  경부하 반송용(T_)

전동 타이밍 벨트의 선정 방법 9 -전동 용량표-

 

■  고토크 전달용(S_M)

전동 타이밍 벨트의 선정 방법 6 -전동 용량표-

 

■  고토크 전달용(P_M)

전동　타이밍 벨트의 선정 방법 7　-전동 용량표-

전동　타이밍 벨트의 선정 방법 8　-전동 용량표-

 

■  고정밀도 위치 결정용(2GT, 3GT)

전동 타이밍 벨트의 선정 방법 9 -전동 용량표-

 

■  고정밀도 위치 결정용(5GT, 8YU)

전동　타이밍 벨트의 선정 방법 10　-전동 용량표-

 

1.4.2. 맞물림 보정 계수

   맞물림 보정 계수는 소형 풀리 톱니 수 Zd, 대형 풀리 기준원 Dp, 소형 풀리 기준원 dp, 축간 거리 C를 이용해 맞물림 톱니 수를 아래와 같이 계산하고, 그 값에 해당하는 맞물림 보정 계수를 아래에 제시된 표에서 찾아 그 값을 결정한다. 

 

$$ \begin{align} &Zm = \frac{Zd \cdot \theta}{360°} \\\\ &\textrm{where}~~~~\theta = 180° - \frac{57.3\left(Dp-dp\right)}{C} \end{align}$$

 

맞물림 보정 계수 Km
맞물림 톱니 수 Zm	6 이상	5	4	3	2
타이밍벨트 규격이 P_M일 경우	1.0	0.7	0.5	-	-
타이밍벨트 규격이 P_M이 아닐 경우	1.0	0.8	0.6	0.4	0.2

 

1.4.3. 기준 벨트 폭

   기준 벨트 폭은 아래에 제시된 표를 참고하여 현재 확정한 타이밍벨트 규격에 맞는 값을 결정한다.

 

기준 벨트 폭 Wp
MXL	XL	L	H	S2M	S3M	S5M	S8M	P2M	P3M	P5M	P8M	T5	T10	2GT	3GT	5GT	8YU
6.4	25.4	25.4	25.4	4	6	10	60	4	6	10	15	10	10	4	6	15	20

 

1.5. 설계 동력 검토

   기준 전동 용량 Ps, 맞물림 보정 계수 Km, 너비 보정 계수 Kb를 고려하여 설계 동력이 타이밍벨트가 견딜 수 있는 용량보다 작은지 확인한다. 이때 너비 보정 계수는 아래에 제시된 표를 참고하여 타이밍벨트의 규격과 너비에 맞는 값을 결정한다. 만약 해당 식이 성립하지 않을 경우에는 한 치수 큰 너비를 가진 타이밍벨트 모델로 재선정한다.

 

$$ \begin{align} Pd < Ps \cdot Km \cdot Kb \end{align}$$

 

너비 보정 계수 Kb
타이밍벨트 규격	타이밍벨트 너비		계수
	호칭	mm
MXL	019	4.8	0.72
	025	6.4	1.00
	037	9.5	1.57
	050	12.7	2.18
XL	025	6.4	0.15
	031	7.9	0.21
	037	9.5	0.28
	050	12.7	0.42
L	050	12.7	0.42
	075	19.1	0.71
	100	25.4	1.00
	150	38.1	1.56
H	075	19.1	0.71
	100	25.4	1.00
	150	38.1	1.56
	200	50.8	2.14
T5	100	10	1.00
	150	15	1.60
	200	20	2.30
	250	25	2.90
T10	150	15	1.60
	200	20	2.30
	250	25	2.90
	300	30	3.50
	400	40	4.60
	500	50	5.80
S2M	040	4	1.00
	060	6	1.59
	100	10	2.84
S3M	060	6	1.00
	100	10	1.79
	150	15	2.84
S5M	100	10	1.00
	150	15	1.59
	250	25	2.84
S8M	150	15	0.21
	250	25	0.37
	300	30	0.45
	400	40	0.63
P2M	40	4	1.00
	60	6	1.59
P3M	100	10	1.78
	150	15	2.84
P5M	100	10	1.00
	150	15	1.59
P8M	150	15	1.00
	250	25	1.79
2GT	4	4	1.00
	6	6	1.67
	9	9	2.67
3GT	6	6	1.00
	9	9	1.66
	15	15	2.97
5GT	9	9	0.53
	12	12	0.76
	15	15	1.00
8YU	15	15	0.71
	20	20	1.00
	25	25	1.29

 

   고정밀도 위치 결정 타이밍벨트의 경우에는 위 식에서 길이 보정 계수 KL 또한 고려하여 설계 동력을 검토한다. 이때 길이 보정 계수는 아래에 제시된 표를 참고하여 타이밍벨트의 규격과 너비에 맞는 값을 결정한다.

 

$$ \begin{align} Pd < Ps \cdot Km \cdot Kb \cdot KL \end{align}$$

 

길이 보정 계수 KL
계수	0.80	0.90	1.00	1.10	1.20
2GT 벨트 길이 (mm)	130 이하	131 이상 182 이하	183 이상 280 이하	281 이상 419 이하	420 이상
3GT 벨트 길이 (mm)	190 이하	191 이상 260 이하	261 이상 400 이하	401 이상 599 이하	600 이상
5GT 벨트 길이 (mm)	440 이하	441 이상 550 이하	551 이상 800 이하	801 이상 1100 이하	1101 이상
8YU 벨트 길이 (mm)	600 이하	601 이상 900 이하	901 이상 1250 이하	1251 이상 1799 이하	1800 이상

 

2. 장력

타이밍벨트 장력

   타이밍벨트에 일정한 장력을 유지하지 않으면 풀리와 타이밍벨트가 제대로 맞물리지 않아 전동 효율이 낮아진다. 이를 방지하기 위해 타이밍벨트 외부 혹은 내부에 아이들러를 배치하고, 아이들러가 타이밍벨트를 누르게 하여 일정한 장력을 유지한다. 이때 타이밍벨트에 과한 장력을 가하면 수명이 짧아지고, 장력을 약하게 가하면 풀리에 높은 토크가 가해질 때 타이밍벨트와 풀리 사이에서 탈조가 발생할 수 있다. 타이밍벨트에 가하는 장력을 정량적으로 관리하는 경우에는 타이밍벨트의 규격과 제원에 따라 아래 식을 활용하여 장력을 관리한다.

 

$$ \begin{align} Td = \frac{Ti+\frac{t \times Y}{Lp}}{16} \end{align}$$

 

   위 식은 소형 풀리와 대형 풀리 사이를 잇는 타이밍벨트의 스팬 길이 t의 중앙부에 아이들러를 배치하여 스팬 길이의 0.016배 길이만큼 눌러 추가 장력을 부가하는 상황을 가정하였다. 이때 타이밍벨트에 가해진 초기 장력 Ti와 보정 계수 Y는 타이밍벨트 규격과 너비별로 정리된 표를 참고하여 그 값을 선택한다. 초기 장력은 최대값과 권장값 사이의 값을 선택하고, 보정 계수는 표에서 특정한 숫자가 기입되어 있지 않다면 기본값으로 1을 선택한다. 선택한 값들을 기반으로 필요 하중을 계산했다면 해당 하중이 형성되도록 아이들러를 배치하여 타이밍벨트에 일정한 장력이 가해지도록 설계한다. 아래 링크로 접속하면 타이밍벨트 규격과 너비별 초기 장력과 보정 계수를 확인할 수 있다.

전동 타이밍 벨트의 선정 방법 4

 

 

 

 

 

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참고문헌

- MiSUMi. (n.d.). 전동 타이밍 벨트의 선정 방법 3. MiSUMi. https://kr.misumi-ec.com/tech-info/categories/technical_data/td03/a0101.html?bid=bid_kr_ec_43766_192. 2026.02.03.

- MiSUMi. (n.d.). 전동 타이밍 벨트의 선정 방법 4. MiSUMi. https://kr.misumi-ec.com/tech-info/categories/technical_data/td03/a0102.html?bid=bid_kr_ec_43766_192. 2026.02.04.