베어링(기계식)

Bearing (mechanical)
볼베어링

베어링은 원하는 운동에만 상대적인 운동을 제한하고 움직이는 부품 사이의 마찰을 줄이는 기계 요소입니다.베어링의 설계는 예를 들어, 이동 부품의 자유로운 직선 이동 또는 고정된 축을 중심으로 자유로운 회전을 제공하거나, 이동 부품에 가해지는 정상력의 벡터를 제어함으로써 움직임을 방지할 수 있습니다.대부분의 베어링은 마찰을 최소화하여 원하는 운동을 용이하게 합니다.베어링은 작동 유형, 허용되는 운동 또는 부품에 가해지는 하중(힘)의 방향에 따라 광범위하게 분류됩니다.

"베어링(bearing)"이라는 용어는 동사 "베어링(bearing)"에서 유래되었습니다. 베어링은 한 부분이 다른 부분을 지탱할 수 있게 해주는 기계 요소입니다.가장 간단한 베어링은 베어링 표면으로, 절단되거나 부품으로 형성되며, 표면의 형태, 크기, 거칠기 및 위치에 대한 제어 정도가 다릅니다.기타 베어링은 기계 또는 기계 부품에 장착되는 별도의 장치입니다.가장 까다로운 용도를 위한 가장 정교한 베어링은 매우 정밀한 구성 요소이며, 이러한 구성 요소의 제조에는 최고 수준의 최신 기술이 필요합니다.

베어링의 종류

회전 베어링은 기계 시스템 내에 샤프트 또는 액슬과 같은 회전 구성 요소를 보유하고 하중의 근원으로부터 그것을 지지하는 구조물로 축방향 및 반경방향 하중을 전달합니다.베어링의 가장 단순한 형태인 평 베어링은 구멍에서 회전하는 샤프트로 구성됩니다.윤활은 마찰을 줄이기 위해 사용됩니다.윤활유는 액체, 고체, 기체를 포함한 다양한 형태로 나옵니다.윤활유의 선택은 특정 용도와 온도, 하중, 속도와 같은 요소에 따라 달라집니다.볼 베어링 및 롤러 베어링은 슬라이딩 마찰을 줄이기 위해 롤러 또는 원형 단면을 갖는 볼과 같은 롤링 요소가 베어링 조립체의 레이스 또는 저널 사이에 위치합니다.효율성, 신뢰성, 내구성 및 성능을 극대화하기 위해 응용 프로그램의 요구 사항을 정확하게 충족할 수 있도록 다양한 베어링 설계가 있습니다.

역사

테이퍼형 롤러 베어링
레오나르도 다빈치의 그림 (1452–1519) 볼 베어링에 관한 연구

움직이는 물체를 지지하거나 베어링하는 나무 롤러 형태의 롤링 베어링의 발명은 매우 오래된 것입니다.이는 평 베어링 [citation needed]상에서 회전하는 휠의 발명 이전일 수도 있습니다.

이집트인들이 썰매 [citation needed]아래에서 나무 줄기의 형태로 롤러 베어링을 사용했다고 종종 주장되지만, 이것은 현대의 [1][page needed]추측입니다.제후티호텝의 무덤에 있는 이집트인들이 그린 그림들은 썰매 위에서 거대한 돌덩어리들이 이동하는 과정을 보여주고 있는데, 이는 평면 [2][page needed]베어링을 구성하는 액체 윤활유를 사용한 것입니다.핸드 [3]드릴과 함께 사용되는 평면 베어링의 이집트 그림도 있습니다.

일반 베어링을 사용하는 바퀴 달린 자동차는 기원전 5000년에서 [citation needed]기원전 3000년 사이에 출현했습니다.

굴리는 요소 베어링의 가장 초기의 복구된 예는 이탈리아 네미 호수에 있는 로마 네미 선박의 잔해에서 회전 테이블을 지탱하는 나무 공 베어링입니다.그 난파선들은 [4][5]기원전 40년까지 거슬러 올라갑니다.

Leonardo da Vinci는 1500년경 헬리콥터를 위한 자신의 디자인에 볼 베어링의 도면을 포함시켰습니다. 이것은 항공우주 설계에 베어링의 사용이 기록된 최초의 사례입니다.그러나 롤러와 스러스트 베어링 [citation needed]스케치를 출판한 것은 아고스티노 라멜리가 처음입니다.볼 베어링과 롤러 베어링의 문제는 볼 또는 롤러가 서로 마찰하여 추가적인 마찰을 유발한다는 것입니다.이는 각각의 볼 또는 롤러를 케이지 안에 감싸서 줄일 수 있습니다.포착된, 혹은 우리에 갇힌 볼 베어링은 원래 [citation needed]갈릴레오에 의해 17세기에 묘사되었습니다.

최초의 실용적인 케이지-롤러 베어링은 1740년대 중반에 천문학자 John Harrison에 의해 그의 H3 해상 타임키퍼를 위해 발명되었습니다.이 시계에서, 우리에 갇힌 베어링은 매우 제한적인 진동 운동에만 사용되었지만, 나중에 해리슨은 동시대의 조정기 [citation needed]시계에서 실제 회전 운동과 함께 유사한 베어링 설계를 적용했습니다.

볼 베어링에 관한 최초의 특허는 1794년 카마던의 영국 발명가이자 철의 대가인 필립 본에게 주어졌습니다.그의 디자인은 최초의 현대적인 볼 베어링 디자인으로, 공은 [6]액슬 어셈블리의 홈을 따라 움직입니다.

베어링은 산업 혁명 초기에 중추적인 역할을 수행하여 새로운 산업 기계가 효율적으로 작동할 수 있도록 했습니다.예를 들어, 휠 및 액슬 어셈블리를 고정하는 데 사용되어 이전의 비 베어링 설계에 비해 마찰을 크게 줄일 수 있었습니다.

노치 롤러가 있는 초기 Timken 테이퍼 롤러 베어링

1869년 8월 3일 파리의 자전거 정비공 쥘 수리레이(Jules Suriray)가 방사형 볼 베어링에 대한 최초의 특허를 받았습니다.그리고 나서 베어링들은 [7]1869년 11월 세계 최초의 자전거 도로 경주인 파리-루앙에서 제임스 무어가 탄 우승 자전거에 장착되었습니다.

FAG의 설립자인 Friedrich Fischer는 1883년에 동일한 크기와 정확한 원근도의 볼을 적절한 생산 기계를 통해 제분하고 분쇄하는 방법을 개발하여 독립적인 베어링 산업의 창조를 위한 발판을 마련했습니다.그의 고향 슈바인퍼트는 후에 볼 베어링 생산을 위한 세계적인 중심지가 되었습니다.

Wingquist original patent
윙퀴스트의 자체 정렬 볼 베어링 원천특허

볼 베어링의 현대적인 자체 정렬 디자인은 1907년 SKF 볼 베어링 제조업체의 스벤 윙퀴스트(Sven Wingquist)가 스웨덴 특허 제25406호를 받은 것에 기인합니다.

19세기 선견지명이 있고 마차 제조의 혁신가인 헨리 팀켄은 1898년에 테이퍼진 롤러 베어링에 대한 특허를 냈습니다.그 다음 해에 그는 자신의 혁신을 만들어 내기 위해 회사를 만들었습니다.한 세기 동안 회사는 특수 강철 베어링과 관련 제품 및 서비스를 포함한 모든 유형의 베어링을 제조하기 위해 성장했습니다.

에리히 프랑케는 1934년에 와이어 레이스 베어링을 발명하고 특허를 냈습니다.그는 단면이 가능한 작은 베어링 디자인에 초점을 맞추었고, 이를 엔클로저 디자인에 통합할 수 있었습니다.제2차 세계 대전 후, 그는 와이어 레이스 베어링의 개발과 생산을 추진하기 위해 Gerhard Heydrich 회사 Franke & Heydrich KG(오늘날 Franke GmbH)와 함께 설립했습니다.

볼 베어링 강에 대한 Richard Stribeck의 광범위한[8][9] 연구는 일반적으로 사용되는 100Cr6(AISI 52100)[10]의 야금성을 확인하여 압력의 함수로서 마찰 계수를 나타냈습니다.

1968년에 설계되고 나중에 1972년에 특허를 받은 Bishop-Wisecarver의 공동 설립자 Bud Wisecarver는 외부 및 내부 90도 [11][better source needed]각도로 구성된 선형 모션 베어링 유형인 Vee 그루브 베어링 가이드 휠을 개발했습니다.

1980년대 초, 퍼시픽 베어링의 설립자인 Robert Schroeder는 선형 볼 베어링과 교환 가능한 최초의 이중 물질 평면 베어링을 발명했습니다.이 베어링은 금속 쉘(알루미늄, 스틸 또는 스테인리스 스틸)과 테프론(Teflon)계 재료의 층이 얇은 [12]접착제 층으로 연결되어 있었습니다.

오늘날의 볼 및 롤러 베어링은 회전 부품을 포함한 많은 용도에 사용됩니다.치과용 드릴의 초고속 베어링, Mars Rover의 항공우주 베어링, 자동차의 기어박스 및 휠 베어링, 광학 정렬 시스템의 플렉스 베어링, 좌표 측정 기계에 사용되는 에어 베어링 등이 그 예입니다.

설계.

모션스

베어링이 허용하는 일반적인 운동은 다음과 같습니다.

  • 반경 방향 회전(예: 축 회전)
  • 선형 운동(예: 서랍)
  • 구형 회전(예: 볼과 소켓 조인트)
  • 힌지 동작(예: 문, 팔꿈치, 무릎)

자재

최초의 평원과 구르는 요소의 베어링은 나무였고, 청동이 뒤를 이었습니다.역사를 통틀어 베어링은 세라믹, 사파이어, 유리, 강철, 청동 및 기타 금속을 포함한 많은 재료로 만들어졌습니다.최근에는 나일론, 폴리옥시메틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, UHMWPE 등의 플라스틱 베어링도 사용되고 있습니다.

시계 제작자들은 마찰을 줄이기 위해 사파이어 플레인 베어링을 사용하여 "보석으로 된" 시계를 제작하여 보다 정확한 시계 측정을 가능하게 합니다.

기본 소재도 내구성이 뛰어납니다.예를 들어 나무 베어링은 물이 냉각과 윤활을 제공하는 오래된 시계나 물 공장에서 오늘날까지도 볼 수 있습니다.

종류들

볼 베어링의 애니메이션(케이지가 없는 이상적인 모습)내부 링은 회전하고 외부 링은 정지합니다.

지금까지 가장 일반적인 베어링은 표면을 문지르는 접촉면을 사용하는 베어링인 평 베어링이며, 종종 기름이나 흑연과 같은 윤활제를 사용합니다.평면 베어링은 개별 장치일 수도 있고 아닐 수도 있습니다.이는 샤프트가 관통하는 구멍의 베어링 표면 또는 다른 샤프트(이 경우에는 이산형 장치가 아님)를 수용하는 평면 표면에 지나지 않을 수도 있고, 기판에 융합(반 이산형)되거나 분리 가능한 슬리브( 이산형) 형태의 베어링 금속 층일 수도 있습니다.일반 베어링은 적절한 윤활을 통해 최소한의 비용으로 허용 가능한 정확성, 수명 및 마찰력을 제공합니다.따라서, 그들은 매우 널리 사용되고 있습니다.

그러나, 보다 적합한 베어링은 효율성, 정확성, 서비스 간격, 신뢰성, 작동 속도, 크기, 무게 및 기계 구입 및 작동 비용을 향상시킬 수 있는 많은 응용 분야가 있습니다.

따라서 많은 종류의 베어링은 모양, 재질, 윤활, 작동 원리 등이 다양합니다.

베어링에는 최소 6가지 일반적인 유형이 있으며,[13] 각 유형은 서로 다른 원리로 작동합니다.

  • 구멍에서 회전하는 샤프트로 구성된 평 베어링.부싱, 저널 베어링, 슬리브 베어링, 라이플 베어링, 컴포지트 베어링 등 몇 가지 특정 스타일이 있습니다.
  • 두 표면 사이의 마찰을 피하거나 줄이는 것에 따라 성능이 좌우되지 않고, 축방향 또는 반경방향 하중을 받는 표면 사이의 중간 요소의 롤링 운동이라는 다른 원리를 사용하는 롤링 요소 베어링.다음 중 하나로 분류됨:
    • 롤링 요소가 구형 볼인 볼 베어링,
    • 롤러 베어링(roller bearing), 롤링 요소가 원통형 롤러, 선형 테이퍼(원추형) 롤러 또는 곡선 테이퍼(taper)를 가진 롤러(소위 구형 롤러),
  • 보석 베어링, 마찰과 마모를 줄이기 위해 베어링 표면 중 하나가 사파이어와 같은 초경질 유리질 보석 재료로 만들어진 평면 베어링,
  • 유체 베어링, 기체 또는 액체(즉, 공기 베어링)에 의해 하중이 지지되는 비접촉 베어링,
  • 하중이 자기장에 의해 지지되는 자기 베어링,
  • 휘어지는 하중 요소에 의해 움직임이 지지되는 플렉스 베어링.

다음 표에는 각 베어링 유형의 주목할 만한 특징이 요약되어 있습니다.

유형 묘사 마찰 강직 스피드 인생 메모들
평베어링 일반적으로 윤활제로 표면을 문지릅니다. 일부 베어링은 펌핑 윤활을 사용하며 유체 베어링과 유사하게 작동합니다. 재료와 시공에 따라 PTFE는 충전재 첨가에 따라 마찰계수가 ≥0.05–0.35인 것으로 나타남 마모가 적지만, 일반적으로 약간의 느슨함이 있는 경우라면 좋습니다. 낮음에서 매우 높음 낮음에서 매우 높음 – 작동 및 윤활에 따라 다름 널리 사용되는, 상대적으로 높은 마찰력은 일부 응용 분야에서 고착을 겪습니다.용도에 따라 롤링 요소 베어링보다 수명이 높을 수도 있고 낮을 수도 있습니다.
롤링 요소 베어링 볼 또는 롤러가 마찰 대신 회전하는 회전 표면과 정지 표면에 모두 접촉합니다. 강철에 대한 마찰의 압연 계수는 ≥0.005일 수 있습니다(씰, 패킹된 그리스, 프리로드 및 정렬 오류로 인한 저항 증가로 마찰이 0.125까지 증가할 수 있음). 좋아요, 하지만 보통은 약간의 여유가 있습니다. 중간에서 높은 수준(종종 냉각이 필요함) 중간에서 높음(윤활 여부에 따라 다름, 종종 유지보수가 필요함) 마찰력이 낮은 일반 베어링보다 높은 모멘트 하중에 사용
보석베어링 중앙에서 벗어난 베어링 롤이 안착 상태에 있음 낮은 굴곡으로 인해 낮음 낮은 적정(유지관리 필요) 주로 시계와 같은 저부하 고정밀 작업에 사용됩니다.보석 베어링은 매우 작을 수 있습니다.
유체 베어링 유체가 두 면 사이에 강제로 유입되고 에지 씰에 의해 유지됩니다. 제로 속도에서 마찰 없음, 로우 아주 높음 매우 높음(일반적으로 씰에 의해 초당 수백 피트로 제한됨) 일부 응용 프로그램에서는 사실상 무한대로 시작/종료 시 마모될 수 있습니다.유지보수가 소홀한 경우가 많습니다. 모래나 먼지 또는 기타 오염물질로 인해 신속하게 고장날 수 있습니다.계속 사용 시 유지보수가 무료입니다.저마찰로 매우 큰 하중을 처리할 수 있습니다.
자기 베어링 베어링 면은 자석(전자석 또는 와전류)에 의해 분리된 상태로 유지됩니다. 영속에서는 마찰이 없지만 공중부양을 위해 일정한 전력을 공급합니다. 와전류는 이동이 발생할 때 종종 유도되지만 자기장이 준정전적인 경우 무시할 수 있습니다. 낮은 실속제한 없음 무기한.관리비 무료.(전자석 포함) 능동형 자기 베어링(AMB)은 상당한 전력이 필요합니다.EDB(Electrodynamic Bearing)는 외부 전원을 필요로 하지 않습니다.
플렉스 베어링 움직임을 주고 제약하는 재료 유연성 매우 낮음 낮은 엄청 높네요. 소재 및 적용 시 변형률에 따라 매우 높거나 낮음일반적으로 유지보수는 무료입니다. 제한된 이동 범위, 백래시 없음, 매우 부드러운 움직임
합성 베어링 금속 백킹이 적층된 베어링과 샤프트 사이의 인터페이스에 PTFE 라이너가 적용된 평면 베어링 형상.PTFE는 윤활제의 역할을 합니다. PTFE 및 마찰 제어에 필요한 경우 필터를 사용하여 마찰을 유도합니다. 적층 메탈 백킹에 따라 좋음 낮음에서 매우 높음 매우 높음; PTFE 및 충전재로 내마모성 및 내식성 보장 널리 사용되며, 마찰을 제어하고, 스틱 슬립을 줄여주며, PTFE는 정적 마찰을 줄여줍니다.

특성.

마찰

베어링의 마찰을 줄이는 것은 종종 효율성을 위해, 마모를 줄이고 고속에서 장시간 사용을 용이하게 하며, 베어링의 과열 및 조기 고장을 방지하기 위해 중요합니다.본질적으로 베어링은 형상, 재질, 또는 표면 사이에 유체를 유입 및 함유함으로써 또는 전자기장으로 표면을 분리함으로써 마찰을 줄일 수 있습니다.

  • 형상: 보통 구 또는 롤러를 사용하거나 굴곡 베어링을 형성함으로써 장점을 얻습니다.
  • 소재: 사용되는 베어링 소재의 특성을 활용합니다.(표면 마찰력이 낮은 플라스틱을 예로 들 수 있습니다.)
  • 유체: 윤활유 또는 가압 매체와 같은 유체 층의 낮은 점도를 이용하여 두 고체 부분이 닿지 않도록 하거나 두 고체 부분 사이의 정상적인 힘을 감소시킵니다.
  • 필드: 자기장과 같은 전자기장을 이용하여 고체 부분이 닿지 않도록 합니다.
  • 공기압: 공기압을 이용하여 고체 부품이 닿지 않도록 합니다.

이들 조합은 동일한 베어링 내에서도 사용할 수 있습니다.예를 들어 케이지가 플라스틱으로 구성되어 있고 롤러/볼이 분리되어 있어 모양과 마감으로 마찰을 줄일 수 있습니다.

적재량

베어링 설계는 지지해야 하는 힘의 크기와 방향에 따라 달라집니다.힘은 주로 주 축에 수직인 방사형, 축 방향(스크러스트 베어링) 또는 굽힘 모멘트일 수 있습니다.

속도

베어링 유형에 따라 작동 속도 제한이 다릅니다.속도는 일반적으로 최대 상대 표면 속도(종종 ft/s 또는 m/s)로 지정됩니다.회전 베어링은 일반적으로 제품 DN의 관점에서 성능을 설명합니다. 여기서 D는 베어링의 평균 직경(종종 mm 단위)이고 N은 분당 회전수입니다.

일반적으로 베어링 유형 간에 상당한 속도 범위 중복이 발생합니다.일반적으로 일반 베어링은 더 낮은 속도만 처리하고, 롤링 요소 베어링은 더 빠르며, 유체 베어링과 마지막으로 재료 강도를 극복하는 구심력에 의해 궁극적으로 제한되는 자기 베어링이 뒤따릅니다.

놀고

일부 응용 프로그램에서는 다양한 방향에서 베어링 하중을 적용하고, 적용 하중이 변화함에 따라 제한된 플레이 또는 "슬로프"만 허용합니다.운동원 중 하나는 베어링의 틈 또는 "놀이"입니다.예를 들어, 12mm 구멍에 있는 10mm 샤프트에는 2mm 플레이가 있습니다.

사용 용도에 따라 허용 가능한 플레이가 크게 달라집니다.예를 들어, 휠 손수레 휠은 반경방향 및 축방향 하중을 지지합니다.축방향 하중은 수백 뉴톤의 힘이 왼쪽 또는 오른쪽으로 작용할 수 있으며, 변화하는 하중에서 휠이 10mm까지 흔들리는 것은 일반적으로 허용됩니다.반대로 선반은 회전 베어링으로 고정된 볼 리드 나사를 사용하여 절삭 공구를 ±0.002mm로 배치할 수 있습니다.베어링은 어느 방향으로든 수천 뉴톤의 축방향 하중을 지지하며, 해당 하중 범위에 걸쳐 볼 리드 나사를 ±0.002mm로 고정해야 합니다.

강직

강성은 베어링의 하중이 변화할 때 간극이 변화하는 양으로 베어링의 마찰과는 구별됩니다.

두 번째 운동원은 베어링 자체의 탄성입니다.예를 들어, 볼 베어링의 공은 뻣뻣한 고무와 같고 하중을 받으면 둥근 모양에서 약간 납작한 모양으로 변형됩니다.경주는 또한 탄력이 있고 공이 그 위를 누르는 약간의 움푹 들어간 곳이 생깁니다.

베어링의 강성은 베어링에 의해 분리된 부품들 사이의 거리가 가해지는 하중에 따라 어떻게 달라지는지를 의미합니다.롤링 요소 베어링의 경우 볼과 레이스의 변형으로 인해 발생합니다.유체 베어링의 경우 간극에 따라 유체의 압력이 변화하기 때문입니다(정확히 로드된 경우 일반적으로 구름 요소 베어링보다 유체 베어링이 더 뻣뻣함).

윤활

일부 베어링은 윤활을 위해 두꺼운 그리스를 사용하며, 이 그리스를 베어링 표면 사이의 틈새로 밀어 넣거나, 패킹이라고도 합니다.그리스는 베어링 레이스의 안쪽과 바깥쪽 가장자리를 덮는 플라스틱, 가죽 또는 고무 개스킷(글랜드라고도 함)으로 고정되어 그리스가 빠져나가지 않도록 합니다.베어링은 다른 재료로 포장될 수도 있습니다.역사적으로, 철도 차량의 바퀴는 기름에 적신 면이나 모직 섬유의 폐기물이나 느슨한 찌꺼기로 포장된 슬리브 베어링을 사용했고, 나중에는 단단한 [14]면 패드를 사용했습니다.

베어링은 베어링의 중앙 회전축에 느슨하게 장착되는 금속 링인 링 오일러에 의해 윤활될 수 있습니다.링은 윤활유가 들어 있는 챔버에 매달려 있습니다.베어링이 회전할 때 점성 접착력이 오일을 링 위로 끌어 올려 샤프트로 이동시키고, 이때 오일이 베어링 내부로 이동하여 윤활합니다.여분의 기름이 흘러나와 다시 [15]수영장에 모입니다.

윤활의 기본적인 형태는 스플래시 윤활입니다.일부 기계는 하단에 윤활유 풀을 포함하고 있으며, 기어가 부분적으로 액체에 잠기거나 장치가 작동할 때 풀 안으로 아래로 스윙할 수 있는 크랭크 로드가 있습니다.회전하는 바퀴는 주변의 공기 중으로 기름을 집어던지고, 크랭크 로드는 기름의 표면을 가볍게 쳐서 엔진의 내부 표면에 아무렇게나 튀깁니다.일부 소형 내연 엔진에는 메커니즘 [16]내부 주변에 오일을 무작위로 흩뿌리는 특수 플라스틱 플링거 휠이 포함되어 있습니다.

고속 및 고출력 기계의 경우 윤활유가 손실되면 베어링 가열이 빨라지고 마찰로 인한 손상이 발생할 수 있습니다.또한 더러운 환경에서는 기름이 먼지나 찌꺼기로 오염되어 마찰력이 증가할 수 있습니다.이러한 용도에서, 새로운 윤활유 공급은 베어링 및 모든 다른 접촉 표면에 지속적으로 공급될 수 있으며, 초과분은 여과, 냉각 및 가능한 재사용을 위해 수집될 수 있습니다.압력 오일은 오버헤드 밸브 [17]어셈블리와 같이 직접적으로 분사된 오일이 도달할 수 없는 엔진 부분의 크고 복잡한 내연 기관에서 일반적으로 사용됩니다.또한 고속 터보차저는 일반적으로 베어링을 냉각하고 터빈의 열로 인해 베어링이 연소되는 것을 방지하기 위해 가압 오일 시스템을 필요로 합니다.

복합 베어링은 금속 백킹이 적층된 자체 윤활 폴리테트라플루오레틸렌(PTFE) 라이너로 설계되었습니다.PTFE 라이너는 일관되고 제어된 마찰력과 내구성을 제공하며, 메탈 백킹을 통해 컴포지트 베어링이 견고하고 긴 수명 동안 높은 하중과 응력에도 견딜 수 있습니다.디자인 또한 기존 롤링 [18]요소 베어링의 10분의 1 무게로 경량화되었습니다.

장착

베어링을 장착하는 데에는 여러 가지 방법이 있으며, 일반적으로 간섭 [19]핏을 수반합니다.베어링을 보어 또는 샤프트에 압입 또는 수축 장착할 때, 하우징 보어 및 샤프트 외경을 매우 근접한 범위로 유지하는 것이 중요한데, 이는 하나 이상의 카운터보어 작업, 다수의 대향 작업 및 드릴링,[20] 태핑 및 나사산 작업을 포함할 수 있습니다.또는 공차 링을 추가하여 간섭 적합을 달성할 수도 있습니다.

근속연수

베어링의 사용 수명은 베어링 제조업체가 제어하지 않는 많은 요인에 의해 영향을 받습니다.베어링 장착, 온도, 외부 환경 노출, 윤활유 청정도, 베어링을 통한 전류 등을 예로 들 수 있습니다.고주파 PWM 인버터는 베어링에 전류를 유도할 수 있으며, 이는 페라이트 초크를 사용하여 억제할 수 있습니다.미세 표면의 온도와 지형에 따라 고체 부분을 만짐으로써 마찰량이 결정됩니다.특정 요소와 필드는 속도를 높이면서 마찰을 줄입니다.강도와 이동성은 베어링 유형이 전달할 수 있는 하중을 결정하는 데 도움이 됩니다.정렬 요소는 마모 및 손상에 손상을 줄 수 있지만 컴퓨터 보조 신호 전달 및 자기 부상 [clarification needed]또는 공기장 압력과 같은 비-러빙 베어링 유형에 의해 극복됩니다.

유체 베어링과 자기 베어링의 수명은 사실상 무기한입니다.실제로, 유체 베어링은 약 1900년 이후 거의 지속적으로 사용되어 왔으며 [citation needed]마모의 징후가 없는 수력 발전소에서 높은 하중을 지지합니다.

롤링 요소 베어링 수명은 하중, 온도, 유지보수, 윤활, 재료 결함, 오염, 취급, 설치 및 기타 요인에 따라 결정됩니다.이러한 요인들은 모두 수명을 견디는 데 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.예를 들어, 베어링의 유일한 부하가 자체 [21]중량인 경우에도 보관 중인 진동으로 인해 윤활유 고장이 발생했기 때문에 설치 및 사용 전에 베어링의 보관 방법을 변경함으로써 한 응용 분야에서 베어링의 사용 수명이 크게 연장되었습니다. 이로 인한 손상은 종종 잘못된 브리넬링입니다.[22]베어링 수명은 통계적입니다. 주어진 베어링의 여러 표본은 사용 수명의 벨 곡선을 나타내고, 일부 표본은 수명이 상당히 좋거나 더 나쁘다는 것을 나타냅니다.베어링 수명은 거시적으로 동일한 것처럼 보이는 곳에서도 미세한 구조와 오염이 크게 달라지기 때문에 다양합니다.

베어링은 종종 "L10"(US) 또는 "B10"(다른 곳에서는) 수명을 제공하도록 지정됩니다. 이 기간 동안 해당 용도의 베어링의 10%가 고전적 피로 고장(윤활 부족, 잘못된 장착 등과 같은 다른 고장 모드가 아님)으로 인해 고장이 발생한 것으로 예상될 수 있습니다. 또는 대안적으로,90%가 여전히 가동되는 기간베어링의 L10/B10 수명은 이론적인 것이며, 베어링의 사용 수명을 나타내지 않을 수도 있습니다.베어링은 C(정적 부하) 값을0 사용하여 등급을 매깁니다.이는 기준이 되는 기본 부하 등급이며 실제 부하 값이 아닙니다.

일반 베어링의 경우, 어떤 재료들은 다른 재료들보다 훨씬 더 긴 수명을 줍니다.존 해리슨 시계 중 일부는 수백 년이 지난 후에도 여전히 작동하는데, 그의 금속 시계는 잠재적인 마모로 인해 거의 작동하지 않습니다.

굴곡 베어링은 재료의 탄성 특성에 의존합니다.굴곡 베어링은 재료 조각을 반복적으로 구부립니다.낮은 하중에서도 반복적인 굽힘 후 일부 재료가 고장 나지만 신중한 재료 선택과 베어링 설계로 인해 굽힘 베어링 수명이 무한정 길어질 수 있습니다.

긴 수명은 종종 바람직하지만 필요하지 않을 때도 있습니다.Harris 2001은 필요한 [21]수십 분을 훨씬 넘는 수명을 제공하는 로켓 모터 산소 펌프의 베어링에 대해 설명합니다.

맞춤 사양(배킹재 및 PTFE 화합물)에 따라 복합 베어링은 유지보수 없이 최대 30년까지 작동할 수 있습니다.

진동 응용에 사용되는 베어링의 경우 L10/B10을 계산하기 위한 맞춤형 접근법이 [23]사용됩니다.

많은 베어링은 조기 고장을 방지하기 위해 주기적인 유지보수가 필요하지만 다른 베어링은 유지보수가 거의 필요하지 않습니다.후자는 다양한 종류의 폴리머, 유체 및 자기 베어링뿐만 아니라 밀봉 베어링을 포함하고 평생 밀봉되는 용어로 설명되는 롤링 요소 베어링을 포함합니다.이들에는 먼지와 기름때가 들어가지 않도록 씰이 들어 있습니다.이들은 많은 애플리케이션에서 성공적으로 작동하여 유지보수가 필요 없는 운영을 제공합니다.일부 응용프로그램은 이를 효과적으로 사용할 수 없습니다.

씰링되지 않은 베어링에는 그리스 건으로 주기적인 윤활을 위한 그리스 피팅 또는 오일을 주기적으로 주입하기 위한 오일 컵이 있는 경우가 많습니다.1970년대 이전에는 대부분의 기계에서 밀폐 베어링을 접하지 못했고, 오일링과 기름칠은 오늘날보다 더 일반적인 활동이었습니다.예를 들어, 자동차 섀시는 엔진 오일이 변하는 만큼 자주 "윤기 작업"이 필요했지만, 오늘날의 자동차 섀시는 대부분 평생 밀봉되어 있습니다.1700년대 후반부터 1900년대 중반까지 산업계는 오일 캔으로 기계를 자주 윤활하기 위해 오일러라고 불리는 많은 노동자들에게 의존했습니다.

오늘날 공장 기계에는 보통 윤활유 시스템이 있는데, 이 시스템에서는 중앙 펌프가 저장고의 오일 또는 그리스를 주기적으로 윤활유 라인을 통해 기계의 베어링 표면, 베어링 저널, 베개 블록 등의 여러 윤활유 지점으로 공급합니다.이러한 윤활 주기의 타이밍과 횟수는 PLC 또는 CNC와 같은 기계의 컴퓨터화된 제어 장치와 때때로 필요할 때 수동 오버라이드 기능에 의해 제어됩니다.이 자동화된 프로세스는 현대의 CNC 공작기계와 다른 많은 공장 기계들이 윤활되는 방법입니다.자동화되지 않은 기계에서도 유사한 윤활 시스템이 사용되며, 이 경우 기계 조작자가 매일 한 번(지속적으로 사용하는 기계의 경우) 또는 매주 한 번씩 펌프로 펌프질해야 하는 핸드 펌프가 있습니다.이러한 시스템을 주요 판매 지점에서 원 샷 시스템이라고 합니다. 기계 주변의 12개 위치에 있는 알레마이트 건이나 오일통의 펌프 대신 한 개의 핸들을 당겨 전체 기계를 윤활하는 것입니다.

현대의 자동차 또는 트럭 엔진 내부의 오일링 시스템은 오일이 지속적으로 펌핑된다는 것을 제외하고는 위에서 언급된 윤활유 시스템과 개념이 유사합니다.이 오일의 대부분은 엔진 블록 및 실린더 헤드에 구멍을 뚫거나 주조된 통로를 통해 흐르며 포트를 통해 베어링으로 직접 빠져나가고 다른 곳으로 분사하여 오일 탱크를 제공합니다.오일 펌프는 단순히 지속적으로 펌핑하고, 펌핑된 과잉 오일은 릴리프 밸브를 통해 다시 섬프로 계속 유출됩니다.

하이 사이클 산업 작업에서 많은 베어링은 주기적인 윤활 및 세척이 필요하며, 마모의 영향을 최소화하기 위해 사전 부하 조정과 같은 수시 조정이 필요한 베어링도 많습니다.

베어링이 깨끗하고 윤활이 잘 되어 있을 때 베어링 수명이 훨씬 향상되는 경우가 많습니다.그러나 많은 응용프로그램들이 좋은 유지보수를 어렵게 만듭니다.하나의 예는 록 크러셔의 컨베이어에 있는 베어링이 단단한 연마 입자에 지속적으로 노출되는 것입니다.청소는 비용이 많이 들기 때문에 거의 쓸모가 없지만 컨베이어가 다시 작동하면 베어링이 다시 오염됩니다.따라서 양호한 유지보수 프로그램은 베어링을 자주 윤활할 수 있지만 세척을 위한 분해는 포함하지 않습니다.잦은 윤활은 그 특성상 오래된(그릿으로 채워진) 오일 또는 그리스를 새로운 전하로 교체함으로써 제한된 종류의 클리닝 동작을 제공하며, 그 자체는 다음 사이클로 교체되기 전에 그릿을 수집합니다.또 다른 예로는 풍력 터빈의 베어링이 있는데, 이는 나셀이 강풍 지역의 높은 공기 중에 위치하기 때문에 유지보수가 어렵습니다.또한, 터빈이 항상 작동하는 것은 아니며 다양한 기상 조건에서 다른 작동 거동을 겪게 되므로 적절한 윤활이 어려운 [24]문제가 됩니다.

제조업체

참고 항목

  • 니들 롤러 베어링 – 길고 얇은 실린더를 롤러로 사용하는 롤러 베어링 유형
  • 롤라마이트 – 저마찰 베어링 기술
  • 스윙 베어링 – 방향 정렬을 위한 회전 지지 요소

참고문헌

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외부 링크

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