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Chapter 06 베어링 6-1 Chapter 06 베어링 자료제공: 학진북스-김남용저

Chapter 06 베어링contents.kocw.net/KOCW/document/2014/Chungbuk/JoHaeyong/... · 2016-09-09 · Chapter 06 베어링 6-28 배비트 메탈(Babbit metal) : - 강철과 포금(gun

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  • Chapter 06 베어링 6-1

    Chapter 06 베어링

    자료제공: 학진북스-김남용저

  • Chapter 06 베어링 6-2

    6-1 ≫ 베어링 및 저널의 종류

    1. 저널의 종류

    ▪ 베어링(bearing) :

    ① 회전하는 축의 지지

    ② 원활한 회전을 유지

    ③ 하중 및 축 자중에 의한 마찰저항의 감소

  • Chapter 06 베어링 6-3

    저널의 종류

  • Chapter 06 베어링 6-4

    ▪ 저널(journal) : 베어링과 접촉하는 축 부분 ⇒ 축 반지름 방향의 하중 지지

    ▪ 저널 베어링(journal bearing) : 저널을 받치고 있는 베어링

    피봇(pivot) : 축방향의 하중을 받고 있는 저널

    ⇒ 피봇 베어링(pivot bearing)

    ▪ 저널과 베어링은 짝(pair)을 이룬다.

    (1) 레이디얼 저널(radial journal)

    ▪ 하중이 축에 직각으로 작용 ⇒ 엔드저널, 중간저널

    (2) 스러스트 저널(thrust journal)

    ▪ 하중이 축방향으로 작용 ⇒ 피봇 저널, 칼라 저널

    (3) 테이퍼 저널(taper journal)

    ▪ 약간의 추력(推力, thrust)도 지지할 수 있도록 원통형 저널에 테이퍼를

    주어서 원뿔형으로 한 것

  • Chapter 06 베어링 6-5

    2. 베어링의 종류

    (1) 하중방향에 따른 종류

    ① 레이디얼 베어링(radial bearing)

    ⇒ 축에 직각인 하중을 지지하는 베어링

    ② 스러스트 베어링(thrust bearing)

    ⇒ 축방향의 하중을 지지하는 베어링

    ③ 테이퍼 베어링(taper bearing)

    ⇒ 축방향 및 축에 직각인 하중을 동시 지지

  • Chapter 06 베어링 6-6

    (2) 접촉방법에 따른 종류

    ① 미끄럼 베어링(sliding bearing) : 저널과 베어링면 사이에

    중간 매개물로서 윤활유(潤滑油)가 유막(油膜)을 형성하여

    미끄럼 접촉하는 베어링

    ⇒ 유막의 압력으로 하중을 지지하는 베어링으로서

    유체윤활로 마찰을 감소

    ② 구름 베어링(rolling bearing) : 축과 베어링 사이에 볼(ball),

    롤러(roller), 또는 니들 롤러(needle roller)를 넣어서 구름

    접촉(rolling contact) 하도록 하여 접촉 압력에 의해 하중을

    지지하는 베어링

  • Chapter 06 베어링 6-7

    ◎ 특수 베어링

    ▪ 전자기 베어링(electromagnetic bearing)

    ⇒ 전자기력(電磁氣力)을 이용하여 축을 지지

    ▪ 초전도 자기 베어링(superconducting magnetic bearing)

    ⇒ 초전도체(超傳導體)의 자석(磁石) 이용

  • Chapter 06 베어링 6-8

    (3) 베어링 규격

    미끄럼 베어링의 종류

  • Chapter 06 베어링 6-9

    구름 베어링의 종류

    자기 베어링과 초전도 자석 베어링

  • Chapter 06 베어링 6-10

    6-2 ≫ 미끄럼 베어링

    1. 미끄럼 베어링의 종류

    ▪ 윤활 원리에 의한 분류 :

    동압(動壓) 베어링, 정압(靜壓) 베어링

    ▪ 동압 베어링 : 베어링과 축사이의 상대운동에 의해 동역학적

    으로 유막에 압력을 발생 이것이 하중을 지지하는 것

    ▪ 정압 베어링 :

    정역학적으로 윤활압력을 발생시켜서 하중 지지

  • Chapter 06 베어링 6-11

    미끄럼 베어링의 형식

  • Chapter 06 베어링 6-12

    2. 베어링의 특성 비교

    미끄럼 베어링과 구름 베어링의 특성 비교

  • Chapter 06 베어링 6-13

    3. 저널과 윤활

    (1) 미끄럼 마찰(sliding friction)

  • Chapter 06 베어링 6-14

    미끄럼 마찰

  • Chapter 06 베어링 6-15

    (2) 점도

    점성저항

  • Chapter 06 베어링 6-16

  • Chapter 06 베어링 6-17

  • Chapter 06 베어링 6-18

    (3) 유막의 압력분포

    유막의 압력분포

  • Chapter 06 베어링 6-19

    (4) 페트로프(Petroff)의 베어링 방정식

    페트로프의 법칙

  • Chapter 06 베어링 6-20

  • Chapter 06 베어링 6-21

  • Chapter 06 베어링 6-22

    4. 미끄럼 베어링의 구조

    (1) 레이디얼 베어링의 구조

    ▪ 베어링 메탈은 주로 청동주물로 제작

    ⇒ 주철 이외의 철금속에 화이트 메탈을 삽입 사용

    ▪ 급유구(給油口)의 설치 : 베어링 압력이 낮은 쪽에 설치,

    기름의 유입이 좋게 기름 홈을 파는 수도 있다.

    ▪ 지름의 간극 : 저널 지름의 1/1000~1.5/1000 정도,

    정밀기계의 간극은 작게, 고속·중하중의 베어링에서는

    간극을 크게 한다.

  • Chapter 06 베어링 6-23

    분할형 레이디얼 미끄럼 베어링의 구성

  • Chapter 06 베어링 6-24

    (2) 스러스트 베어링의 구조

    ▪ 칼라 베어링 :

    - 수평축에서 스러스트 하중을 받는 경우에 사용

    - 축에 몇 개의 칼라로 그 측면에서 추력을 지지

    - 선박의 프로펠러, 수차 및

    펌프의 축과 같이 큰

    추력을 받는 경우에 사용

    칼라 베어링

  • Chapter 06 베어링 6-25

    5. 미끄럼 베어링의 재료

    ▪ 미끄럼 베어링 :

    - 윤활을 완전하게 한다.

    - 마모 및 발열을 방지하여야 한다.

    - 축과의 친화성을 좋게 한다.

    - 오일의 흡착력이 높다.

    - 열전도가 좋은 것이 요구

  • Chapter 06 베어링 6-26

    (1) 베어링 재료에 요구되는 성질

    ① 하중 및 피로에 대한 충분한 강도를 가질 것

    ② 축에 눌어붙지 않는 내열성을 가질 것

    ③ 내부식성이 강할 것

    ④ 유막의 형성이 용이할 것

    ⑤ 축의 처짐과 미소 변형에 대하여 유연성이 좋을 것

    ⑥ 베어링에 흡입된 미세한 먼지 등의 흡착력이 좋을 것

    ⑦ 내마멸성 및 내구성이 좋을 것

    ⑧ 마찰계수가 작을 것

    ⑨ 마찰열의 소산(消散)을 위해 열전도율이 좋을 것

    ⑩ 주조와 다듬질 등의 공작이 용이할 것

  • Chapter 06 베어링 6-27

    (2) 미끄럼 베어링 재료의 특징

    ① 화이트 메탈(white metal)

    ⇒ 주석(Sn), 납(Pb), 아연(Zn) 등을 주성분으로 하는

    연(軟)한 금속의 백색합금을 총칭

    ▪ 주석을 주성분, 구리, 납을 첨가한 합금 :

    - 화이트 메탈 중에서도 고속회전에 가장 적합

    - 열전도율도 좋고, 내부식성도 크다.

  • Chapter 06 베어링 6-28

    ▪ 배비트 메탈(Babbit metal) :

    - 강철과 포금(gun metal)의 안쪽 면에 안티몬(Sb)을 함유한

    합금을 라이닝

    - 베어링의 부시로 처음 사용

    - 항공기, 자동차, 엔진의 메인 베어링(main bearing)용

    - 고속 · 고압의 고급 베어링 재료로서 널리 사용

    ▪ 아연을 주성분, 구리, 주석, 납, 안티몬, 알루미늄 등을

    함유한 합금 :

    - 가격이 싸고, 경도(硬度)가 크다.

    - 중하중(重荷重)용에 적합하다.

    - 내마모성이 별로 좋지 않다.

  • Chapter 06 베어링 6-29

    ▪ 납을 주성분, 주석, 안티몬을 첨가한 합금 ;

    - 용융점 및 열전도율이 낮다.

    - 연하여 축과의 친화성이 좋다.

    - 기름의 분자와 흡착력이 크다.

    - 강한 유막을 형성할 수가 있다.

    - 값이 싸고 마찰계수도 작다.

    - 고온 · 고하중의 경우를 제외한 부분에 폭 넓게 사용

    - 마멸과 인성(靭性)이 주석계 합금보다 떨어진다.

    - 심한 충격과 진동이 발생하는 부분에 사용 부적당

    - 차량, 선박 및 발전기와 전동축의 베어링에 사용

  • Chapter 06 베어링 6-30

    ② 구리 합금

    - 인청동, 납청동, 켈멧, 포금 등이 있다.

    - 면이 매끄럽기 때문에 내마모성이 우수

    - 열전도율이 좋아서 고속 · 고하중용에 적합

    - 청동주물, 납청동주물, 인청동주물 등이 많이 사용

    ▪ 켈멧(Kelmet) : 구리에 약 30[%]의 납을 첨가한 합금

    - 구리보다 강도가 크고 강성도 크다.

    - 열전도성이 좋고, 고속·고하중용에 적합

    - 고속 내연기관용 피스톤 베어링, 공기압축기의 크로스헤드 핀의

    베어링, 중간기어의 베어링, 공작기계의 메인 베어링 등에 많이

    사용

  • Chapter 06 베어링 6-31

    ③ 오일리스 베어링(oilless bearing)

    ▪ 축이 회전하면 온도상승에 따라 기름과 베어링 재료에 대한

    열팽창의 차이와 표면장력 등에 의하여 베어링 내부로부터

    표면으로 기름이 흘러 나와서 유막을 형성

    - 다공질(多孔質)의 베어링에 윤활유를 침투시킨 것

    - 오일라이트, 또는 함유(含油) 베어링이라고도 함

    - 체적의 15~25[%]의 윤활유를 흡수

    - 급유가 곤란한 곳에 적합

    - 전기시계, 가정용 냉동기, 소형기계, 사무기기, 음향기기,

    식품가공기계 및 인쇄기계 등에 사용

    - 축의 회전이 정지되면 기름은 반대로 베어링 메탈내의

    공기구멍에 흡수

  • Chapter 06 베어링 6-32

    ▪ 오일리스 베어링 재료 :

    - 철계와 구리계가 있다.

    - 철계는 비교적 저속 · 고하중에 사용

    - 구리계는 고속 · 저하중용에 적합

    - 완전한 윤활 상태가 기대되지 않는다.

    - 다공질이기 때문에 열전도가 좋지 않다.

    ④ 카드뮴 합금

    - 내피로성, 내마모성이 우수

    - 화이트 메탈로서는 지탱하지 못하는 고하중용에도 적합

    - 부하가 큰 내연기관, 압연기 및 펌프 등에 주로 사용

  • Chapter 06 베어링 6-33

    ⑤ 알루미늄 합금

    - 주석(Sn)을 20[%]이상 함유한 것을 Al-Sn 합금으로 사용

    - 고성능의 내연기관에서 내피로성, 내마모성, 내부식성 및

    열전도율이 우수한 재료로서 사용

    ⑥ 비금속 재료

    - 고분자 재료에 속하는 플라스틱, 합성수지 및 경질고무 등이

    있어 물속에서 오일을 사용하기 어려운 경우 물을 윤활제로서

    사용한다.

    - 카본 그래파이트는 고온부에서 윤활제가 없이도 사용

    - 합성수지는 냉각 압연용 롤 네크에 사용

    - 고무는 선박, 펌프의 베어링에 사용

    - 리그넘바이터 : 선박의 스크루 프로펠러축 베어링

  • Chapter 06 베어링 6-34

    6-3 ≫ 저널의 설계

    1. 레이디얼 저널의 설계

    (1) 저널의 설계에 있어서 고려할 사항

    ① 충분한 강도(强度)를 가질 것

    ② 변형률이 과도하지 않을 것

    ③ 마찰 및 마멸이 적고, 변형되었을 때 수리 및 교환이 쉬울 것

    ④ 윤활유를 잘 보존할 것

    ⑤ 마찰열이 집중되지 않고, 열의 소산(消散)이 쉬울 것

  • Chapter 06 베어링 6-35

    (2) 베어링 압력

    레이디얼 저널 베어링의 투영면적

  • Chapter 06 베어링 6-36

    (6 · 12)

    (6 · 13)

  • Chapter 06 베어링 6-37

    (3) 레이디얼 저널의 강도계산

    ▪ 저널의 지름 ⇒ 축 지름에 의해 결정

    ▪ 저널의 종류 : 엔드 저널, 중간 저널

    ① 엔드 저널의 경우

    엔드 저널의 작용 하중

  • Chapter 06 베어링 6-38

    (a) 저널의 지름

    (b) 베어링 폭

    (6 · 14)

    (6 · 15)

  • Chapter 06 베어링 6-39

    ② 중간 저널의 경우

    중간 저널의 하중

  • Chapter 06 베어링 6-40

    (a) 저널의 지름

    (6 · 16)

    (6 · 17)

  • Chapter 06 베어링 6-41

    (b) 베어링의 폭

    (6 · 18)

    (6 · 19)

  • Chapter 06 베어링 6-42

    미끄럼 베어링의 설계자료 – (1)

  • Chapter 06 베어링 6-43

    미끄럼 베어링의 설계자료 – (2)

  • Chapter 06 베어링 6-44

    (4) 열전도를 고려한 설계

    ① 발열

  • Chapter 06 베어링 6-45

    (6 · 20)

    (6 · 21)

    (6 · 21´)

    (6 · 22)

  • Chapter 06 베어링 6-46

    ② 열의 소산(heat dissipation)

    (6 · 23)

  • Chapter 06 베어링 6-47

    ③ 발열계수 pv 의 제한값과 베어링의 길이

    (6 · 24)

  • Chapter 06 베어링 6-48

  • Chapter 06 베어링 6-49

    2. 스러스트 베어링

    (1) 스러스트 베어링의 압력

    ① 피봇 베어링 압력

  • Chapter 06 베어링 6-50

    피봇 베어링의 압력분포

  • Chapter 06 베어링 6-51

    (a) 중실축의 경우

    (b) 중공축의 경우

    (6 · 25)

    (6 · 26)

    (6 · 27)

  • Chapter 06 베어링 6-52

    ② 칼라 베어링의 압력

    (6 · 28)

    (6 · 29)

    (6 · 30)

  • Chapter 06 베어링 6-53

    (2) 스러스트 베어링의 마찰열

    ① 피봇 베어링의 발열계수

    (a) 중실축의 경우

    (6 · 31)

    (6 · 32)

  • Chapter 06 베어링 6-54

    (b) 중공축의 경우

    (6 · 33)

    (6 · 34)

    (6 · 35)

    (6 · 36)

  • Chapter 06 베어링 6-55

    (3) 칼라 저널의 마찰열

    (6 · 37)

    (6 · 38)

    (6 · 33)

    (6 · 35)

  • Chapter 06 베어링 6-56

  • Chapter 06 베어링 6-57

  • Chapter 06 베어링 6-58

  • Chapter 06 베어링 6-59

    3. 미끄럼 베어링의 설계 자료

    (1) 베어링 압력

    (6 · 39)

  • Chapter 06 베어링 6-60

    (2) 베어링계수(ηN/p) ▪ 베어링계수(bearing modulus) ⇒ 유막의 상태와 두께에 대한 값으로서

    ηN/p의 무차원화한 양

    ▪ 구간 AB : 유체윤활 영역(완전윤활 영역)

    구간 BC : 혼합윤활 영역, 구간 CD : 경계윤활 영역

    구간 BD : 불완전윤활 영역

    ▪ 구간 BC(혼합윤활 영역) ⇒ 마찰면의 거칠기 등의 영향으로 일부는

    경계막에 의해 박막 윤활상태로 된다.

    ▪ B점은 유체윤활에서 혼합윤활로 바뀌는 천이점(遷移點)

    ⇒ 마찰계수가 최소로 되는 점을 한계점(限界點)이라 한다.

    ▪ 베어링계수 ηN/p의 값이 클 때 ⇒ 유막이 두꺼우므로 유체윤활

    베어링계수 ηN/p의 값이 작을 때

    ⇒ 유막이 얇아져 경계윤활 마찰계수가 큰 접촉상태

  • Chapter 06 베어링 6-61

    μ와 ηN/p의 관계

  • Chapter 06 베어링 6-62

    ▪ 유체윤활 영역 내에서 p가 비교적 작고 거의 일정할 때

    ⇒ N 및 η의 증가에 따라 η 및 N은 각각 감소

    ηN은 거의 일정하게 안정된 윤활상태를 유지

    ▪ N 및 η가 과소 또는 p가 매우 클 때

    ⇒ 베어링이 받는 압력 면적은 감소하고, 박막상태로 되어

    마찰이 증가하여 그 열에 의해 유막의 유지가 곤란

    : 불완전윤활 상태, 눌어붙음 발생

  • Chapter 06 베어링 6-63

    (3) 유막의 두께(h)와 ηN/p 의 관계

    ▪ 축과 베어링 사이의 유막의 두께 h는 ηN/p의 값이 클수록

    두꺼워진다.

    ▪ 유막의 두께 h는 다음과 같은 상태로 된다.

    ① 윤활유의 점도 η가 클수록 유막의 두께 h는 두꺼워진다.

    ② 점도가 일정, 회전수 N이 클수록 유막의 두께 h는 두꺼워진다.

    ③ 압력 p가 작을수록 유막의 두께 h는 두꺼워진다.

    ▪ 유체윤활 ⇒ 마찰이 적고 마멸도 생기지 않는다.

    경계윤활 ⇒ ηN/p의 값이 작으면 유막이 얇게 된다.

    ▪ 특히 저속·고하중의 경우 ηN/p의 값이 작아지기 때문에 윤활유를

    충분히 공급할 수 있도록 하여야 한다.

  • Chapter 06 베어링 6-64

    (4) 마찰계수와 회전수의 관계

    ▪ 베어링은 μ가 최저로 되는 상태에서 사용하는 것이 가장 좋지만,

    이 상태에서는 매우 불안정, 마찰열이 유막의 온도를 상승시키면

    점도 η를 감소시킨다.

    따라서 ηN/p의 값에 대한 μ가 작게 되어 불완전윤활 영역으로

    바뀌게 되어 μ가 급격히 증가한다.

    ▪ η의 값이 약간 증가하더라도 이 한계점의 오른쪽 상태에서

    운전하는 것이 더욱 안전하고, 실용적으로 ηN/p의 값을 μ의

    최저 한계값의 4~5배 정도에서 운전

  • Chapter 06 베어링 6-65

    회전수와 마찰계수의 관계

  • Chapter 06 베어링 6-66

    (5) 베어링의 틈새비

    (6 · 40)

  • Chapter 06 베어링 6-67

    4. 레이디얼 미끄럼 베어링의 설계

    (1) 레이디얼 미끄럼 베어링의 구성

    ① 베어링 메탈(bush metal)

    ② 베어링 본체 : 베어링 캡, 베어링 몸체

    ③ 캡 볼트(cap bolt)

    ④ 설치 볼트(holding down bolt)

  • Chapter 06 베어링 6-68

    (2) 베어링 본체의 강도

    ① 캡의 굽힘강도

    (6 · 41)

    (6 · 42)

  • Chapter 06 베어링 6-69

    베어링 캡

  • Chapter 06 베어링 6-70

    (6 · 43)

    (6 · 44)

    (6 · 45)

  • Chapter 06 베어링 6-71

    ② 베어링 받침대의 강도

    (6 · 46)

    (6 · 47)

    (6 · 48)

    (6 · 49)

  • Chapter 06 베어링 6-72

    베어링 받침대의 강도

  • Chapter 06 베어링 6-73

    6-4 ≫ 구름 베어링

    1. 구름 베어링의 종류

    ▪ 구름 베어링(rolling bearing) :

    - 마찰면 사이에 전동체(轉動體)로서 강(鋼)으로 만든 다수의

    볼(bll) 또는 롤러(roller)를 집어넣은 베어링

    - 전동체의 구름운동에 의하여 하중을 지지하는 베어링

    - 구름마찰이 미끄럼마찰보다 적다는 원리를 응용한 것

    - 하중의 작용방향

    ⇒ 레이디얼 베어링, 스러스트 베어링

    ① 볼 베어링 ② 롤러 베어링

  • Chapter 06 베어링 6-74

    구름 베어링의 분류

  • Chapter 06 베어링 6-75

    2. 구름 베어링의 구조

    ▪ 레이디얼 볼 베어링 :

    - 내륜(內輪, inner race or inner ring), 외륜(外輪, outer race),

    전동체(轉動體, rolling element) 및 리테이너(retainer)

    - 리테이너는 케이지(cage) 또는 분리기(separator)라고도 한다.

    - 바깥쪽의 외륜에는 안쪽에 홈을 파고, 안쪽의 내륜에는

    바깥쪽에 홈을 판다.

    - 양쪽 홈에 볼 또는 롤러를 집어넣고 조립한다.

    - 내·외륜은 전동체가 구름운동을 하는 궤도의 역할을 한다.

    - 궤도륜에는 내·외륜이 있고, 분리형과 비분형이 있다.

  • Chapter 06 베어링 6-76

    볼 베어링의 구조

  • Chapter 06 베어링 6-77

    ▪ 전동체의 형상 : 볼과 롤러로 구분, 롤러는 다시 원통 롤러

    (cylindrical roller), 테이퍼 롤러(taper roller), 니들 롤러(needle roller),

    구면 롤러(spherical roller)

    ▪ 전동체의 배열에는 단열(單列, single row)과 복렬(複列, double row)

    이 있다.

    ▪ 전동체는 재질 Cr 1[%] 정도의 고탄소 크롬 베어링강의 경도

    HRC 60~64, 공작기계 및 제작공정에 의해 제작, 0급, 6급, 5급, 4급

    (4등급 구별)

  • Chapter 06 베어링 6-78

    전동체의 종류

  • Chapter 06 베어링 6-79

    ▪ 리테이너 :

    - 전동체가 몰리지 않고, 일정한 간격의 유지 기능

    - 서로 접촉을 피하고 마모와 소음을 방지하는 역할

    - 강판, 황동판 등을 타발(打拔)하여 프레스 가공으로 리벳

    결합한 것

    - 황동 등의 구리합금과 페놀수지 등의 고분자 재료를 절삭

    가공한 것

    - 고분자 리테이너는 고속 베어링에 적합

  • Chapter 06 베어링 6-80

    리테이너의 종류

  • Chapter 06 베어링 6-81

    ▪ 스러스트 구름 베어링 ⇒ 회전륜(回轉輪)은 축에 결합하고,

    고정륜(固定輪)은 하우징에 설치,

    축 추력을 지지

    스러스트 볼 베어링의 종류

  • Chapter 06 베어링 6-82

    ▪ 접촉각 : 내·외륜이 전동체와 접촉하는 점을 잇는 직선이 회전축에

    수직한 직선과 이루는 각

    ▪ 호칭접촉각 : 무외력이 작용 상태에서 접촉을 시작하는 접촉각

    - 45° 미만 ⇒ 레이디얼 베어링

    - 45° 이상 ⇒ 스러스트 베어링

  • Chapter 06 베어링 6-83

    3. 구름 베어링의 특성

    각종 구름 베어링의 구조 및 명칭

  • Chapter 06 베어링 6-84

    (1) 볼 베어링

    ① 단열 깊은 홈 볼 베어링(deep groove ball bearing) [KS B 2023]

    - 내·외륜의 홈이 비교적 깊고, 보통은 축을 내륜에 압입 - 외륜은 하우징에 고정되어 있는 것 - 반대로 내륜을 고정, 외륜을 회전시켜서 사용하는 것도 있다. - 레이디얼(반지름방향) 하중 이외에도 약간의 스러스트(축방향) 하중도 지지 가능 - 가장 널리 사용되는 것으로서 구조가 간단 - 정밀도가 높은 베어링의 제작이 가능하다. - 고속회전용에 가장 적합한 베어링이다.

    ② 마그네토 볼 베어링(magneto ball bearing) [KS B 2030]

    - 외륜 궤도면에 수평부가 있어서 약간의 축방향의 이동도 허용 - 깊은 홈 볼 베어링에 비하여 폭이 좁고, 경하중에 사용 - 분리형으로서 분리 및 조립이 간편

  • Chapter 06 베어링 6-85

    구름 베어링의 종류 및 구조 – (1)

  • Chapter 06 베어링 6-86

    구름 베어링의 종류 및 구조 – (2)

  • Chapter 06 베어링 6-87

    ③ 앵귤러 볼 베어링(angular contact ball bearing) [KS B 2024]

    - 볼과 내·외륜 사이의 접촉각(α)이 매우 크고, α=20°, 30°, 40°

    - 레이디얼 하중 이외에 매우 큰 스러스트 하중을 지지 가능

    - 복렬 앵귤러 볼 베어링은 양방향의 스러스트 하중을 지지 가능

    - 단열 앵귤러형을 2개 사용하는 것보다 폭이 좁아진다.

    ④ 자동조심 볼 베어링(self-aligning ball bearing) [KS B 2025]

    - 외륜 궤도면은 구면형상, 내륜과 외륜의 관계 위치에 자유도가

    있다.

    - 축이나 하우징의 공작, 조립 등에 의한 축 중심 어긋남의 자동

    조정가능

    - 축의 처짐을 어느 정도 허용하여 베어링에 무리가 없게 한다.

    - 스러스트 부하 능력은 별로 크지 않다.

  • Chapter 06 베어링 6-88

    ⑤ 스러스트 볼 베어링(thrust ball bearing) [KS B 2022]

    - 스러스트 하중만을 지지할 수 있는 베어링

    - 보통은 평면자리형이지만, 조심자리형은 자동조심(自動調心)

    작용

    - 단열 스러스트 볼 베어링은 한쪽 방향의 스러스트 하중만 지지

    ⇒ 고속회전에는 부적당

    - 복렬의 경우 ⇒ 양방향의 스러스트 하중을 지지

  • Chapter 06 베어링 6-89

    (2) 롤러 베어링

    ▪ 볼 베어링의 경우보다 저속 하중용으로서 충격이 많이 작용하는

    경우에 적합

    ① 원통 롤러 베어링(cylindrical roller bearing) [KS B 2026]

    - 전동체가 롤러이므로 단열 깊은 홈 볼 베어링보다 큰 하중 지지,

    일반적으로 스러스트 하중은 받을 수 없다.

    - 레이디얼 하중이 크고 중하중(重荷重), 충격하중, 고속회전에

    적합, 축방향으로 약간 이동하는 경우에 유리

    - 내 · 외륜에 턱붙이가 있는 것은 약간의 스러스트 하중도 지지가능

    - N, NU형은 스러스트 하중을 지지할 수 없다.

  • Chapter 06 베어링 6-90

    ② 테이퍼 롤러 베어링(conical or tapered roller bearing) [KS B 2027]

    - 원추형의 내륜과 외륜 사이에 원추형의 롤러를 집어넣은 형식

    - 모든 원추의 꼭지점이 회전축선 위의 한 점에 모여서 구름운동

    - 레이디얼 하중과 동시에 원추의 꼭지점을 향하는 스러스트

    하중에도 견딜 수 있다.

    - 최근에는 자동차 또는 공작기계 등에 널리 이용되고 있다.

    - 테이퍼 각도는 6~7°이며, 접촉각은 12~16°이다.

    - 특히 큰 스러스트 하중을 받는 것은 접촉각을 28~30°로 한다.

    - 복렬은 차축 베어링과 압연기의 롤러 베어링으로서 널리 사용

    - 외륜 리테이너에 지지된 롤러는 내륜과 분리가 가능하므로

    분해 및 조립이 간편

  • Chapter 06 베어링 6-91

    구름 베어링의 종류 및 특성

  • Chapter 06 베어링 6-92

    원통 롤러 베어링의 형식 및 형식 기호

  • Chapter 06 베어링 6-93

    ③ 자동조심 롤러 베어링(self-aligning roller bearing) [KS B 2028]

    - 외륜은 구면형상이고, 롤러가 2열로 들어가 있다.

    - 자동조심 작용, 복렬 자동조심 볼 베어링보다도 큰 부하용량

    - 어느 정도의 스러스트 하중도 지지할 수 있다.

    - 고하중 및 충격하중이 작용하는 경우에 사용한다.

    ④ 구면 롤러 베어링(spherical roller bearing)

    - 구면 롤러를 사용하므로 내륜과는 선접촉, 외륜과는 점접촉

    - 외륜 궤도면이 구면형상이므로 자동조심 작용이 있다.

    - 롤러가 선접촉을 하므로 큰 레이디얼 하중과 양방향의 스러스트

    하중도 지지가능

  • Chapter 06 베어링 6-94

    - 충격하중에 강하므로 압연기, 목공기계 등의 산업기계용으로

    널리 사용

    - 드럼형은 드럼 롤러로 사용한 볼록한 구면 궤도면을 갖는 구면

    롤러의 특수형

    - 내륜쪽의 큰 경사가 허용되고, 항공기용으로 잘 사용된다.

    ⑤ 유연 롤러 베어링(flexible roller bearing)

    - Cr-V강을 코일 모양으로 감아서 담금질한 후 바깥 표면을 연마

    하여 롤러로 사용

    - 탄성이 풍부하므로 충격하중이 작용하는 경우에 적합

  • Chapter 06 베어링 6-95

    ⑥ 니들 롤러 베어링(needle roller bearing) [KS B 2029]

    - 보통의 롤러보다도 지름이 작은 5[mm] 이하로서 길이는 지름의

    3배 이상의 매우 작은 바늘 모양의 원통형 롤러를 니들(needle)

    이라 한다.

    - 단위 면적마다의 부하용량이 크므로 형상이 작을수록 특성이 좋다.

    - 일반적으로 리테이너는 없지만, 최근에는 롤러의 굽힘을 방지하기

    위하여 리티이너가 있는 것도 제작

    - 내연기관의 피스톤 핀과 같이 협소한 장소에서 고속의 강한

    하중이 작용하는 곳에 사용

    ⑦ 스러스트 롤러 베어링(thrust roller bearing) [KS B 2042]

    - 스러스트 볼 베어링보다도 큰 하중을 지지가능

    - 스러스트 자동조심 롤러 베어링은 자동조심 작용

  • Chapter 06 베어링 6-96

    (3) 소형 베어링(miniature bearing)

    - 일반적으로 바깥지름이 9[mm] 이하지만, 9[mm] 이상이라도

    초소형의 볼 베어링을 말한다.

    - 보통의 레이디얼 또는 스러스트 볼 베어링을 소형화 한 것으로서

    내륜을 생략하고, 축이 내륜을 대신한 것 또는 피봇형이 있다.

    - 소형 볼 베어링은 마찰저항이 적고, 급유를 거의 필요로 하지 않는

    정밀 측정기의 요동기구, 항공계기, 자동계측기, 영사기, 테이프

    레코더, 소형 전동기 및 각종 계기류의 회전부분에 널리 사용

  • Chapter 06 베어링 6-97

    4. 구름 베어링의 규격

    (1) 베어링 호칭번호

    ▪ 구름 베어링의 주요치수 :

    - ISO(International Organization for Standardization)에 규정

    ▪ KS 규격 :

    - 베어링의 종류를 결정하기 위한 형식번호

    - 각 형식에 따른 베어링의 안지름, 바깥지름, 폭 또는 높이 등이

    규정, 이들의 조합으로 베어링의 주요치수가 결정된다.

    ▪ 베어링의 형식이나 크기를 표시하기 위해 숫자와 기호를 조합시킨

    베어링 호칭번호가 결정, 호칭번호 ⇒ 기본기호, 보조기호

    ▪ 기본기호에는 형식기호, 치수계열 기호, 안지름 번호, 접촉각

    번호로 구성 : 베어링 계열기호 ⇒ 형식기호, 치수계열 기호

  • Chapter 06 베어링 6-98

    베어링 호칭번호의 구성

  • Chapter 06 베어링 6-99

    ▪ 치수계열 기호 ⇒ 폭계열(스러스트 베어링은 높이계열 기호),

    바깥지름계열 기호

    ⇒ 두 자리 숫자로 표시 :

    첫 번째 숫자는 폭계열수 표시(또는 높이계열수),

    두 번째 숫자는 지름계열수 표시

    ▪ 베어링의 치수 규격 ⇒ 베어링의 안지름에 대응하는 바깥지름과

    폭을 조합한 것

    ▪ 레이디얼 베어링의 치수계열 ⇒ 안지름을 기준으로 하여 동일한

    안지름에 대해서 바깥지름을 7종류의 지름계열로 나누고, 이것은

    다시 동일한 바깥지름에 대해서 8종류의 폭계열로 되어 있다.

    ▪ 치수계열 ⇒ 지름계열과 폭계열을 조합, 두자리 숫자로 표시

  • Chapter 06 베어링 6-100

    레이디얼 베어링에 대한 치수계열의 표시

  • Chapter 06 베어링 6-101

    ▪ 베어링 계열기호 ⇒ 형식기호, 치수기호로 구성

    형식기호 : 베어링의 형식을 기호로

    표시한 것

    ▪ 호칭번호 7206 ⇒ 72 : 베어링 계열기호,

    02 : 단열 앵귤러 볼 베어링의 치수계열

    06 : 안지름번호를 의미

    ▪ 호칭번호 6204 ⇒ 62 : 베어링 계열기호,

    02 : 단열 깊은 홈 볼 베어링의 치수계열

    04 : 안지름 번호

  • Chapter 06 베어링 6-102

    베어링 계열기호(KS B 2012) – (1)

  • Chapter 06 베어링 6-103

    베어링 계열기호(KS B 2012) – (2)

  • Chapter 06 베어링 6-104

    베어링 계열기호(KS B 2012) – (3)

  • Chapter 06 베어링 6-105

    베어링 계열기호(KS B 2012) – (4)

  • Chapter 06 베어링 6-106

    (2) 안지름 번호

    안지름 번호 및 치수 (KS B 2012)

  • Chapter 06 베어링 6-107

    레이디얼 볼 베어링에 대한 호칭번호 및 주요치수

  • Chapter 06 베어링 6-108

    (3) 보조기호

    실(seal)기호, 실드(shield)기호, 궤도륜 형상기호, 조합기호, 틈새기호,

    정밀도 등급기호 등

    보조기호

  • Chapter 06 베어링 6-109

    (4) 정밀도

    ▪ 구름 베어링의 치수에는 공차가 포함, 이 값도 국제적으로 통일

    ▪ 허용 값에 의해서 정밀도가 낮은 쪽에서부터 0급, 6급, 5급, 4급

    - 4급 : 공작기계의 주축, 연삭기의 스핀들,

    - 5급 : 선반, 밀링 머신의 주축

    - 6급 : 전동기, 고속회전의 중간축

    (5) 구름 베어링의 재료

    ▪ 구름 베어링용 재료의 구비조건

    ① 압축 흔적이 남지 않는 내압흔성(耐壓痕性)에 대한 정적강도

    ② 구름 피로수명에 대한 충분한 동적강도

    ③ 용도에 따라서는 내충격강도, 내열성, 또는 눌어붙지 않는 성질

    ④ 가공이 용이하고, 장기간 치수의 안정성 유지

  • Chapter 06 베어링 6-110

    ① 고탄소 크롬강 :

    - C는 1[%] 정도, Cr은 1~1.6[%] 정도 함유

    - 재료의 표면에서 내부까지 균일한 담금질을 한 완전경화강

    - 열처리는 820~850[℃]에서 담금질하고, 150[℃]에서 템퍼링

    - 전동체의 경도 : HRC 63이상, 궤도륜 : HRC 60~64정도

    ② 표면경화강 :

    - 자동차나 차량 등과 같이 내충격성을 필요로 할 때

    - 침탄담금질이나 침탄질화 담금질을 하여 표면층을 경화시킨

    표면경화강

    - 표면경도 : HRC 60, 내부 : HRC 40 정도

    - 표면에 생긴 균열이 베어링의 내부로 진전되는 것을 방지

  • Chapter 06 베어링 6-111

    - 파괴에 대한 저항력을 갖음

    - 크롬강, 크롬 몰리브덴강, 니켈 크롬 몰리브덴강이 사용

    - 두께가 얇은 베어링이 심한 충격을 받을 때 침탄강이 사용

    ▪ 항공기용 베어링과 같이 150~300[℃]에서 사용되는 내열용

    베어링 재료 ⇒ 고속도강, AISI M50(Cr 4[%], Mo 4.25[%],

    V 1[%])가 대표적

    ▪ 리테이너 : 띠강 또는 황동판, 인청동판 등을 프레스로 판금

    제작한 것 ⇒ 황동, 청동, 베이클라이트(bakelite)

    등의 둥근 봉을 선반에서 가공

  • Chapter 06 베어링 6-112

    (6) 베어링 호칭번호의 표시 예

  • Chapter 06 베어링 6-113

  • Chapter 06 베어링 6-114

    (7) 구름 베어링의 배열

    고정측 및 자유측 베어링의 배열 방법

  • Chapter 06 베어링 6-115

    앵귤러 볼 베어링의 O 배열 및 X 배열

  • Chapter 06 베어링 6-116

    5. 구름 베어링의 설계

    (1) 기본 동정격하중과 수명

    ▪ 박리((剝離, flaking) : 구름 베어링을 장시간 사용하면 반복응력에

    의한 피로 현상으로 전동체 및 내·외륜은 표면입자가

    떨어져 나가는 현상

    ▪ 베어링 수명(bearing life) : 피로박리(疲勞剝離)가 발생할 때까지의

    총회전수

    ▪ 정격수명(定格壽命, rating life) : 동일조건의 베어링 그룹의 90[%]

    가 피로박리를 일으키지 않고 회전하는 총회전수,

    또는 일정속도에 대한 운전시간

  • Chapter 06 베어링 6-117

    ▪ 기본 동정격하중(基本動定格荷重, basic dynamic load rating),

    동적 부하용량(dynamic load capacity) : 레이디얼 베어링에서는

    순수 레이디얼 하중만을 가하고, 스러스트 베어링에서는

    순수 스러스트 하중만을 작용시켜 100만(106) 회전의

    정격수명을 얻을 수 있는 베어링 하중의 크기

    ▪ 기본 동정격하중은 베어링의 형식 및 크기에 따라 결정

    ▪ 정격수명 106회전은 회전속도가 일정할 때는 시간으로 표시 가능,

    500시간을 기준으로 하며 이 경우의 회전속도는 33.3[rpm]에 해당

  • Chapter 06 베어링 6-118

    (2) 구름 베어링의 정격수명

    ① 정격수명식(定格壽命式)

  • Chapter 06 베어링 6-119

  • Chapter 06 베어링 6-120

    구름 베어링의 수명계수 및 속도계수

  • Chapter 06 베어링 6-121

  • Chapter 06 베어링 6-122

    ② 정격수명식의 보정

  • Chapter 06 베어링 6-123

  • Chapter 06 베어링 6-124

    (3) 기본 정정격하중

    ① 기본 정정격하중의 의미

    ② 기본 정정격하중의 계산

  • Chapter 06 베어링 6-125

  • Chapter 06 베어링 6-126

    기본 정정격하중 및 기본 동정격하중

  • Chapter 06 베어링 6-127

    (4) 정등가하중(靜等價荷重)

    ① 레이디얼 베어링의 정등가하중

  • Chapter 06 베어링 6-128

    조합하중을 받는 볼 베어링

  • Chapter 06 베어링 6-129

    ② 스러스트 베어링의 정등가하중

  • Chapter 06 베어링 6-130

    (5) 기본 동정격하중

    ① 기본 동정격하중의 의미

    ▪ 기본 동정격하중 또는 동적부하용량

    ⇒ 외륜을 고정하고, 내륜을 회전시키는 조건에서 100만 회전의

    정격수명이 얻어지는 베어링 하중

  • Chapter 06 베어링 6-131

    ② 기본 동정격하중의 계산

    (a) 레이디얼 볼 베어링의 기본 동정격하중

    (b) 레이디얼 롤러 베어링의 기본 동정격하중

  • Chapter 06 베어링 6-132

    (c) 단열 스러스트 볼 베어링(단식 및 복식)의 기본 동정격하중

  • Chapter 06 베어링 6-133

    (d) 복렬 및 다열 스러스트 볼 베어링의 기본 동정격하중

  • Chapter 06 베어링 6-134

    (e) 단열 스러스트 롤러 베어링(단식 및 복식) 기본 동정격하중

  • Chapter 06 베어링 6-135

    (f) 복렬 및 다열 스러스트 롤러 베어링의 기본 동정격하중

  • Chapter 06 베어링 6-136

    (6) 기본 동정격하중에 대한 온도의 영향

  • Chapter 06 베어링 6-137

    (7) 동등가하중(動等價荷重)

    ① 레이디얼 베어링의 반지름방향 동등가하중

  • Chapter 06 베어링 6-138

    ② 스러스트 베어링의 축방향 동등가하중

  • Chapter 06 베어링 6-139

    레이디얼 볼 베어링의 동하중계수 X 및 Y (KS B 2019)

  • Chapter 06 베어링 6-140

    레이디얼 롤러 베어링의 동하중계수 X 및 Y (KS B 2019)

  • Chapter 06 베어링 6-141

    스러스트 볼 베어링의 동하중계수 X 및 Y (KS B 2019)

  • Chapter 06 베어링 6-142

    스러스트 롤러 베어링의 동하중계수 X 및 Y (KS B 2019)

  • Chapter 06 베어링 6-143

    (8) 앵귤러 볼 베어링 및 테이퍼 롤러 베어링의 작용하중

    베어링 하중의 작용점

  • Chapter 06 베어링 6-144

    서로 마주보게 조합한 베어링의 작용하중

  • Chapter 06 베어링 6-145

    (9) 하중의 보정

    ① 하중계수에 의한 보정

  • Chapter 06 베어링 6-146

    ② 기어계수에 의한 보정

  • Chapter 06 베어링 6-147

    ③ 벨트계수 또는 체인계수에 의한 보정

  • Chapter 06 베어링 6-148

    ④ 변동하중에 대한 등가하중

  • Chapter 06 베어링 6-149

    계단형상으로 변동하는 하중

  • Chapter 06 베어링 6-150

    (10) 사용 한계속도

    베어링의 교환 총회전수 dNt의 값

  • Chapter 06 베어링 6-151

  • Chapter 06 베어링 6-152

  • Chapter 06 베어링 6-153

  • Chapter 06 베어링 6-154

  • Chapter 06 베어링 6-155

  • Chapter 06 베어링 6-156

  • Chapter 06 베어링 6-157

  • Chapter 06 베어링 6-158

    6. 구름 베어링의 설치

    (1) 베어링 틈새

    ① 틈새의 필요성

    ▪ 내·외륜의 온도차에 의한 베어링 틈새의 감소를 보완 ▪ 내·외륜의 설치 오차에 의한 영향을 줄인다. ▪ 틈새가 너무 크면 진동이 증가하고, 적은 수의 전동체에 하중이 작용하므로 조기파손을 일으키기 쉬우므로 베어링 틈새는 적절히 주어야 한다. ▪ 구름 베어링의 기본정격하중은 운전중 유효틈새가 0일 때의 값 ▪ 틈새가 너무 커거나, 너무 작아도 정격하중이 감소한다. ▪ 틈새에는 끼워맞춤에 의한 틈새의 감소, 내·외륜의 온도차에 의한 감소, 하중에 의한 탄성변형량 등을 고려한다.

  • Chapter 06 베어링 6-159

    베어링 틈새의 선정

  • Chapter 06 베어링 6-160

    ② 베어링 틈새의 선정

    ▪ 보통 틈새는 외륜의 틈새 끼워맞춤, 내륜의 억지 끼워맞춤으로

    장착된 베어링에 0.1C(C : 기본동정격하중) 이하의 하중이

    가해지고, 내·외륜의 온도차가 5[℃]이상, 허용회전 속도의

    50[%] 이하의 사용조건에 적합하도록 정해져 있다.

    ▪ 베어링의 구름 피로수명은 유효틈새가 약간 (-)값이 될 때 최대가

    되고, 더욱 작아지면 급격히 수명이 감소한다.

    ▪ 수명의 측면에서 보면 유효틈새를 0으로 하는 것이 바람직, 틈새

    및 피트의 측정오차, 온도상승의 예측 오차에 의한 안정성을

    고려하여 유효틈새를 (+)가 되도록 한다.

  • Chapter 06 베어링 6-161

    (2) 끼워맞춤

    ① 끼워맞춤의 필요성

    ▪ 끼워맞춤의 목적은 운전중에 축은 내륜과 하우징은 외륜과

    일체가 되어 서로 유해한 미끄럼이 발생하지 않도록 한다.

    ▪ 베어링에 마찰이 생기면 끼워맞춤면이 마모, 마모된 가루가

    윤활유로 혼입되어 이상발열(異常發熱), 타붙음, 진동 등의

    원인이 된다.

    ▪ 축과 하우징의 끼워맞춤이 적절하지 못하면 운전이 불량,

    소음이 발생하며 고장의 원인이 되고, 수명이 단축된다.

  • Chapter 06 베어링 6-162

    ② 끼워맞춤의 결정조건

    (a) 하중의 성질

    (가) 내륜회전에서는 내륜의 끼워맞춤을 견고하게 하고, 외륜의

    끼워맞춤은 느슨하게 하여도 지장이 없다.

    (나) 외륜회전에서는 (가)와 반대로 된다.

    (다) 하중의 방향이 변화하는 경우 점하중에 대해서는 느슨한

    끼워맞춤, 요동하중(搖動荷重)에 대해서는 약간 견고한

    끼워맞춤, 원주하중에 대해 더욱 견고한 끼워맞춤 필요

    (라) 축과 내륜, 외륜과 하우징이 축 또는 외륜의 회전에 대해서

    편위가 생기므로 미끄럼이 발생, 크리프의 원인

  • Chapter 06 베어링 6-163

    (b) 하중의 크기

    (가) 내륜은 하중의 크기에 따라 변형되므로 축과의 끼워맞춤

    상태도 변화한다.

    (나) 원주하중이 작용하는 내륜의 끼워 맞춤은 작용하중으로

    틈새가 생기지 않을 정도로 견고히 한다.

    (다) 重하중의 경우 경하중 경우보다 견고한 끼워맞춤을 한다.

    (라) 충격하중의 경우 더욱 견고한 끼워맞춤을 한다.

    (마) 가장 견고한 끼워맞춤은 축과 구멍의 죔새가 축 지름의

    이하로 한다.

    (바) 볼 베어링은 롤러 베어링보다 약간 느슨한 끼워 맞춤

  • Chapter 06 베어링 6-164

    (c) 운전온도의 영향

    (가) 축보다 베어링의 온도가 높게 된 경우는 표준보다 견고한

    끼워맞춤을 한다.

    (나) 축으로부터 열전달이 되어 가는 경우 축의 팽창에 의해

    끼워맞춤이 견고하므로 베어링의 반지름방향 틈새는 크게

    한다.

    (다) 하우징이 수도 또는 통풍으로 냉각되는 경우 외륜과 하우징의

    끼워맞춤은 견고하므로 반지름방향 틈새를 크게 한 베어링을

    사용한다. 이것이 곤란할 때는 끼워맞춤은 느슨하게 한다.

  • Chapter 06 베어링 6-165

    (d) 기타 영향인자

    (가) 다듬질면이 거칠거나 경도가 낮은 경우 다듬질면이 양호 하거나 경도가 높을 때보다 더욱 견고한 끼워맞춤을 한다. (나) 하우징의 두께가 얇은 경우 중공축일 때는 보통 끼워맞춤보다 더욱 견고하게 한다. (다) 분할 하우징일 때는 외륜을 체결하면 타원으로 될 우려가 있기 때문에 견고한 끼워맞춤이 필요로 할 때는 분할형은 불사용한다. (라) 축의 강성이 특히 필요한 공작기계의 스핀들과 같은 경우에는 베어링의 반지름방향 틈새가 0에 가깝거나, 예압을 가하여 틈새를 음(-)으로 하고, 외륜과 하우징의 끼워맞춤도 약간 견고하게 한다. (마) 내륜에 원주하중이 작용하더라도 탈착이 용이하도록 끼워맞춤은 느슨하게 한다.

  • Chapter 06 베어링 6-166

    레이디얼 베어링의 내륜과 축의 끼워맞춤(KS B 2051)

  • Chapter 06 베어링 6-167

    레이디얼 베어링의 외륜과 하우징의 끼워맞춤(KS B 2051)

  • Chapter 06 베어링 6-168

    스러스트 베어링의 회전륜과 축의 끼워 맞춤(KS B 2051)

  • Chapter 06 베어링 6-169

    스러스트 베어링의 고정륜과 하우징의 끼워 맞춤(KS B 2051)

  • Chapter 06 베어링 6-170

    (3) 끼워맞춤 죔새의 계산

    ① 유효죔새

  • Chapter 06 베어링 6-171

    ② 하중에 의한 죔새의 감소량

    측정 죔새

  • Chapter 06 베어링 6-172

    (4) 예압(豫壓)

    ▪ 예압은 베어링의 내부 틈새를 없애고 피로수명을 증가시키며,

    베어링 내에서의 축의 기울기를 감소시켜 진동을 방지하고,

    전동체의 운동을 확실하게 하는 효과가 있다.

    ▪ 축방향 하중을 받을 수 있는 2개의 베어링을 서로 마주보게 설치

    하고 미리 약간의 축방향 하중을 주어서 조립, 전동체와 궤도륜

    사이의 틈새가 없어지고 회전륜의 높은 정밀도를 유지하며,

    베어링 강성을 높일 수 있다.

    ▪ 예압은 축하중이 되어 베어링에 가해지므로 예압량을 크게 하면

    베어링의 수명이 단축되고, 마모량과 온도를 상승시킨다.

    ▪ 예압량은 목적에 따라 필요한 최소량으로 하고, 그 양은 경험 및

    실험에 의하여 결정하는 것이 바람직하다.

  • Chapter 06 베어링 6-173

    (5) 설치 및 해체

    구름 베어링의 설치(고무망치 이용)

  • Chapter 06 베어링 6-174

    구름 베어링의 설치 (유압 프레스 이용)

    구름 베어링의 설치 (나사 이용)

  • Chapter 06 베어링 6-175

    구름 베어링용 너트(KS B 2004)

  • Chapter 06 베어링 6-176

    구름 베어링용 너트 및 멈춤쇠(KS B 2004)

  • Chapter 06 베어링 6-177

    어댑터 슬리브를 이용한 베어링의 설치(KS B 2044)

    스냅링, 스페이서 등을 이용한 베어링의 설치(KS B 2047)

  • Chapter 06 베어링 6-178

    나사지그에 의한 베어링의 해체

  • Chapter 06 베어링 6-179

    6-5 ≫ 윤활제 및 윤활법

    1. 윤활제

    (1) 윤활제의 종류

    ▪ 윤활제(潤滑劑) : 표면사이에서 마찰과 마멸을 감소시키는 역할을

    하는 중간 매개물

    - 윤활제 : 광유계 윤활유, 동식물성유, 혼성윤활유, 합성윤활유,

    그리스, 고체윤활제로 분류

    광유는 가장 널리 사용

    ▪ 동식물성유에는 유채기름, 야자유, 고래기름, 피마자유가 있고, 이

    중에서도 피마자유는 점도가 높고, 유성(油性)이 좋으므로 경주용

    자동차 엔진 등과 같은 특수한 목적에 사용된다.

  • Chapter 06 베어링 6-180

    ▪ 합성윤활유로는 광유계 윤활유에서는 얻어지지 않는 성질을 가진 항공기용의 극저온 윤활유나 화학적으로 불활성인 실리콘유 ▪ 고체윤활제는 마찰면에 고체막을 형성하여 윤활하는 것으로서 오래전부터 운모(雲母), 활석(滑石), 흑연(黑鉛, graphite) 등이 사용, 현재는 2유화(二硫化) 몰리브덴이 많이 사용되고 있다. ▪ 윤활제의 구비 조건 ① 유막 형성에 적합한 점도를 가질 것 ② 사용 목적에 적합한 경계윤활 성능을 유지할 것 ③ 기름의 액상(液狀)을 유지하는 온도 범위가 넓을 것 ④ 화학적 안정성이 클 것 ⑤ 먼지 등의 불순물을 포함하지 않을 것 ▪ 윤활유의 교환시기는 운전온도가 50[℃] 이하에서 먼지나 이물질이 적은 양호한 환경에서는 1회/년 정도로 충분하다. 기름의 온도가 100[℃] 이상에서 수분과 이물질이 혼입되는 경우 1회/3개월 또는 그 이내의 기간에서 교환한다.

  • Chapter 06 베어링 6-181

    (2) 미끄럼 베어링의 윤활법

    ① 적하(滴下)윤활법

    ▪ 심지의 모세관 작용과 기름의 중력을 이용하여 용기의 기름을

    베어링 안으로 급유

    ▪ 적하량은 온도 및 기름의 높이에 따라 변화하는 결점

  • Chapter 06 베어링 6-182

    적하 윤활법

  • Chapter 06 베어링 6-183

    ② 패드 윤활법

    ▪ 철도차량용 베어링에서와 같이 레이디얼 베어링에서 급유가

    곤란한 경우 패드의 모세관 작용을 이용, 용기 안의 기름을

    베어링 면에 바르는 방법

    ▪ 베어링 면을 청결하게 유지하는 이점, 유량이 적기 때문에

    기름에 의한 냉각 효과를 기대하기 어렵다.

  • Chapter 06 베어링 6-184

    패드 윤활법

    링 윤활법

  • Chapter 06 베어링 6-185

    ③ 링 윤활법

    ▪ 너무 저속회전에서는 적용하기 곤란

    ▪ 축의 속도가 높아지면 미끄럼이 증가하므로 온도가 상승하여

    급유량도 감소

    ④ 중력 윤활법

    ▪ 베어링 위에 설치한 기름 탱크로부터 파이프를 통하여 급유하는

    방법

    ▪ 탱크의 위치를 높게 하면 강제윤활

    ▪ 베어링에서 흘러나온 기름은 펌프에서 탱크로 되돌려 순환

    ▪ 원주속도는 15~20[m/s]로서 중·고속용에 이용

  • Chapter 06 베어링 6-186

    ⑤ 강제 윤활법

    ▪ 기름의 순환을 많게 하여 냉각효과를 상승시키므로 펌프에

    의해 기름을 베어링 안으로 강제 급유하는 방법

    ▪ 1대의 펌프로 많은 베어링에 동시에 확실한 급유가 가능,

    고속·고하중용에 적합

    ⑥ 그리스 윤활법

    ▪ 그리스컵(grease cup)에 그리스를 채우고 뚜껑을 닫아 놓으면,

    베어링부의 온도 상승에 따라 그리스가 녹아서 윤활이 된다.

    ▪ 저속·고하중에서 그리스가 아니면 유막 형성이 되지 않는 곳,

    또는 기름이 비산(飛散)하면 곤란한 장소에 이용된다.

  • Chapter 06 베어링 6-187

    그리스 급유 컵

  • Chapter 06 베어링 6-188

    (3) 구름 베어링의 윤활법

    ▪ 주로 전동체와 궤도면의 탄성변형에 의해 국부적으로 발생하는

    미끄럼 마찰, 또는 리테이너와 전동체 사이의 미끄럼 마찰을

    감소시키고, 마모를 방지하는 동시에 부식을 방지하는 역할

    ▪ 그리스의 사용온도는 0~50[℃], 고온용은 0~70[℃] 정도

    ▪ 기름은 고온이나 고속, 또는 저온에서 그리스가 적합하지 않은

    경우에 사용

  • Chapter 06 베어링 6-189

    (4) 누유(漏油) 방지법

    ▪ 외부로부터 먼지, 수분, 이물질, 마모물 등의 불순물의 베어링

    침입 방지

    ▪ 윤활유를 새지 못하도록 밀봉(密封, sealing)

    ▪ 베어링의 마찰 감소, 타붙지 않게 하며, 분해, 조립, 보수 등을

    용이하게 한다.

    ▪ 밀봉장치에는 축 끝의 하우징 커버처럼 고정된 부분의 밀봉과

    회전축과 하우징처럼 미끄럼 운동하는 부분의 밀봉으로 나눔

    ▪ 고정부분의 밀봉에는 링(ring)이나 개스킷(gasket)이 사용

  • Chapter 06 베어링 6-190

    밀봉장치의 종류

    ▪ 밀봉장치 ⇒ 펠트 실(felt seal), 상용 실(commercial seal),

    래비린스 실(labylinth seal)

  • Chapter 06 베어링 6-191

    ▪ 펠트 실은 축과 하우징 안지름 사이의 틈새와 그 부분에 기계

    가공된 몇 개의 홈을 이용하여 밀봉을 한다.

    - 축과 하우징 사이의 틈새는 작을수록 밀봉 효과가 크다.

    - 틈새는 축 지름 50[mm] 이하에서는 0.25~0.4[mm], 축 지름

    50[mm] 이상에서는 0.5~1[mm] 크기의 반지름 방향 틈새

    - 기름 홈의 폭은 3~5[mm], 깊이는 4~5[mm] 정도가 좋다.

    - 홈만으로 밀봉하는 경우 홈의 수는 3개 이상으로 하는 것이

    양호한 밀봉이 기름 홈만으로는 완전한 밀봉이 곤란하므로 축에

    붙인 회전체의 원심력에 의해 누유 방지, 이물질의 침입을 방지

    하는 슬링거(slinger), 래비린스 방법을 병용

    - 슬링거 밀봉은 간단, 효과적인 방법, 축이 정지했을 때 효과 없음

  • Chapter 06 베어링 6-192

    ▪ 래비린스 실(labylinth seal)은 축과 하우징 사이에 미소 틈새를 갖는

    작은 홈을 만들어 밀봉하는 방법이다.

    - 특히 고속 회전하는 축에 효과적, 기름과 그리스의 양쪽에 사용

    가능

    - 동력손실이 없고 밀봉효과도 크지만, 회전축의 정밀도를 높여

    틈새의 증대나 접촉을 방지할 필요가 있다.

    - 래비린스 틈새는 축 지름 50[mm] 이하에서는 반지름 방향

    틈새는 0.25~0.4[mm], 축방향 틈새는 1~2[mm]로 한다.

    - 축 지름 50[mm] 이상에서는 반지름 방향의 틈새는 0.5~1.5[mm],

    축방향의 틈새는 2~5[mm]로 한다.

    - 패킹 재료로는 마(麻), 목면(木棉), 펠트, 가죽, 고무 등이 사용

  • Chapter 06 베어링 6-193

    ▪ 현재는 상용 오일 실(oil seal)이 시판·보급

    - 합성고무, 플라스틱 등을 패킹 재료로 사용하여 회전축과 미끄럼

    접촉을 하여 밀봉

    - 합성고무의 주위는 금속판을 씌운 후 코일 스프링, 판 스프링

    으로 합성고무 부분을 축에 끼워서 누유 방지, 먼지 등 이물질

    침입 방지

    ▪ 오일 실은 다양한 형상과 크기가 있고, 이것은 마찰에 의해 밀봉

    효과가 얻어지므로 고속에는 사용할 수 없다.

    ▪ 오일 실의 재료로는 니트릴 고무 또는 아크릴 고무가 일반적으로

    사용, 고온의 경우에는 실리콘 고무, 플루오르 고무, 4플루오르화

    에틸렌(테플론) 등이 사용

  • Chapter 06 베어링 6-194

    오일 실의 구성

  • Chapter 06 베어링 6-195

    오일 실의 종류(KS B 2804) – (1)

  • Chapter 06 베어링 6-196

    오일 실의 종류(KS B 2804) – (2)

    Chapter 06 베어링6-1 ≫ 베어링 및 저널의 종류슬라이드 번호 3슬라이드 번호 4슬라이드 번호 5슬라이드 번호 6슬라이드 번호 7슬라이드 번호 8슬라이드 번호 96-2 ≫ 미끄럼 베어링슬라이드 번호 11슬라이드 번호 12슬라이드 번호 13슬라이드 번호 14슬라이드 번호 15슬라이드 번호 16슬라이드 번호 17슬라이드 번호 18슬라이드 번호 19슬라이드 번호 20슬라이드 번호 21슬라이드 번호 22슬라이드 번호 23슬라이드 번호 24슬라이드 번호 25슬라이드 번호 26슬라이드 번호 27슬라이드 번호 28슬라이드 번호 29슬라이드 번호 30슬라이드 번호 31슬라이드 번호 32슬라이드 번호 336-3 ≫ 저널의 설계슬라이드 번호 35슬라이드 번호 36슬라이드 번호 37슬라이드 번호 38슬라이드 번호 39슬라이드 번호 40슬라이드 번호 41슬라이드 번호 42슬라이드 번호 43슬라이드 번호 44슬라이드 번호 45슬라이드 번호 46슬라이드 번호 47슬라이드 번호 48슬라이드 번호 49슬라이드 번호 50슬라이드 번호 51슬라이드 번호 52슬라이드 번호 53슬라이드 번호 54슬라이드 번호 55슬라이드 번호 56슬라이드 번호 57슬라이드 번호 58슬라이드 번호 59슬라이드 번호 60슬라이드 번호 61슬라이드 번호 62슬라이드 번호 63슬라이드 번호 64슬라이드 번호 65슬라이드 번호 66슬라이드 번호 67슬라이드 번호 68슬라이드 번호 69슬라이드 번호 70슬라이드 번호 71슬라이드 번호 726-4 ≫ 구름 베어링슬라이드 번호 74슬라이드 번호 75슬라이드 번호 76슬라이드 번호 77슬라이드 번호 78슬라이드 번호 79슬라이드 번호 80슬라이드 번호 81슬라이드 번호 82슬라이드 번호 83슬라이드 번호 84슬라이드 번호 85슬라이드 번호 86슬라이드 번호 87슬라이드 번호 88슬라이드 번호 89슬라이드 번호 90슬라이드 번호 91슬라이드 번호 92슬라이드 번호 93슬라이드 번호 94슬라이드 번호 95슬라이드 번호 96슬라이드 번호 97슬라이드 번호 98슬라이드 번호 99슬라이드 번호 100슬라이드 번호 101슬라이드 번호 102슬라이드 번호 103슬라이드 번호 104슬라이드 번호 105슬라이드 번호 106슬라이드 번호 107슬라이드 번호 108슬라이드 번호 109슬라이드 번호 110슬라이드 번호 111슬라이드 번호 112슬라이드 번호 113슬라이드 번호 114슬라이드 번호 115슬라이드 번호 116슬라이드 번호 117슬라이드 번호 118슬라이드 번호 119슬라이드 번호 120슬라이드 번호 121슬라이드 번호 122슬라이드 번호 123슬라이드 번호 124슬라이드 번호 125슬라이드 번호 126슬라이드 번호 127슬라이드 번호 128슬라이드 번호 129슬라이드 번호 130슬라이드 번호 131슬라이드 번호 132슬라이드 번호 133슬라이드 번호 134슬라이드 번호 135슬라이드 번호 136슬라이드 번호 137슬라이드 번호 138슬라이드 번호 139슬라이드 번호 140슬라이드 번호 141슬라이드 번호 142슬라이드 번호 143슬라이드 번호 144슬라이드 번호 145슬라이드 번호 146슬라이드 번호 147슬라이드 번호 148슬라이드 번호 149슬라이드 번호 150슬라이드 번호 151슬라이드 번호 152슬라이드 번호 153슬라이드 번호 154슬라이드 번호 155슬라이드 번호 156슬라이드 번호 157슬라이드 번호 158슬라이드 번호 159슬라이드 번호 160슬라이드 번호 161슬라이드 번호 162슬라이드 번호 163슬라이드 번호 164슬라이드 번호 165슬라이드 번호 166슬라이드 번호 167슬라이드 번호 168슬라이드 번호 169슬라이드 번호 170슬라이드 번호 171슬라이드 번호 172슬라이드 번호 173슬라이드 번호 174슬라이드 번호 175슬라이드 번호 176슬라이드 번호 177슬라이드 번호 1786-5 ≫ 윤활제 및 윤활법슬라이드 번호 180슬라이드 번호 181슬라이드 번호 182슬라이드 번호 183슬라이드 번호 184슬라이드 번호 185슬라이드 번호 186슬라이드 번호 187슬라이드 번호 188슬라이드 번호 189슬라이드 번호 190슬라이드 번호 191슬라이드 번호 192슬라이드 번호 193슬라이드 번호 194슬라이드 번호 195슬라이드 번호 196