베어링의 종류와 선정방법에 대한 포스팅입니다. 베어링의 종류에는 어떠한 것들이 있을까요? 자동 조심 로울러 베어링, 복식 스러스트 볼 베어링 그 이름도 어렵고 다양한 것들이 있습니다. 가장 범용으로 사용한다고 하면 볼 베어링을 말할 수 있겠네요. 베어링을 선정하는 기준은 바로 사용하고자 하는 특성에 맞는 형식을 선정하는 것이라 할 수 있습니다. 그렇다면 특성이란 무엇을 말하는 것일까요? 사용하고자 하는 특정 부위에 작용하는 하중이나 회전속도와 같이 물리적인 현상을 말하는 것으로 베어링 형식을 선정하는데 기초적인 설계 DATA 입니다. 예를 들어 스러스터 볼 베어링은 축 방향 하중에 대해서는 Good 이지만 합성하중이 작용하는 구간에서는 사용할수가 없습니다. 이처럼 특성을 알고 그에 맞는 형식을 선정하는 것이 중요합니다. 선정방법을 알기 전에 베어링에 대한 특성을 알고 있다면 좀 더 이해도를 높일 수 있습니다.
베어링의 목적
베어링이 가지고 있는 가장 큰 목적 2가지는 무엇일까요? 그것은 바로 선형 운동과 회전에 대한 자유로운 움직임 그리고 힘의 전달 입니다. 모든 물체는 맞닿아 있는 상황에서 마찰(Friction) 이 작용합니다. 마찰이 커지면 커질수록 힘의 소모량이 커지는 것을 의미하는 것이지요. 특히나 쇠와 쇠가 맞닿아 있는 상황이라면 더욱더 불필요한 힘의 소모로 이어집니다. 베어링의 적용 구간은 익히 알고 있듯이 Shaft 를 회전시키는 구간에 적용합니다. 꼭 맞게 최소한의 공차를 통해 선형운동과 회전시 자유로운 운동을 가능하게 합니다.
베어링의 주요 종류 2가지
베어링은 크게 두가지로 분류 할 수 있습니다.
- Plane and Slider Bearing (축방향 접촉)
- Rolling and Anti-friction bearing (회전방향 접촉)
평면 베어링은 축방향 즉 리니어 운동시에 발생하는 많은 접촉면에 노출되어 있습니다. 리니어 볼 부쉬 베어링과 같이 선형 운동 접촉에 대한 것을 말합니다. 회전방향 접촉 타입은 Ball bearing 과 같이 적은 접촉 면적을 가지고 있는 타입을 이야기 합니다. Ball bearing 은 가장 많이 사용되는 타입의 하나로써 회전부와 비회전부가 구분되어 있습니다. Anti-friction베어링의 종류는 또 Single 인지 Double 인지, Deep groove 인지, Roller 인지 그 종류가 무수히 많습니다. 또 Redial 하중인지 Thrust 하중인지에 따라 또 구분이 됩니다. 이러한 부분의 차이점은 아래의 베어링 형식에서 다루도록 하겠습니다.
베어링의 특성 (설계 특성)
주요 베어링 특성 (주요 설계 특성)
주요 베어링의 특성에는 어떠한 것들이 있을까요? 베어링을 선정하는 가장 기본이 되는 3대 요소 그것은 바로 레이디얼 하중, 엑시얼 하중, 합성하중입니다. 각각에 대한 내용을 살펴 보면
- 엑시얼 하중 (Axial Load) : 축방향 하중을 말합니다.
- 레이디얼 하중 (Radial Load) : 축에 수직으로 작용하는 하중을 말합니다.
- 합성하중 (Compose Load) : 축방향 하중과 축에 수직으로 작용하는 하중이 동시에 작용하는 하중을 말합니다.
부가적인 베어링 특성 (부가적 설계 특성)
주요 베어링 특성(주요 설계 특성)에 이어서 부가적인 베어링의 특성을 살펴 보겠습니다.
- 고정도(Precision) : 고정도란 우리말로 높은 정밀도를 뜻하는 것으로 오차범위를 얼마나 최소화 할 수 있냐로 정의합니다. 정밀도가 높다는 것은 그만큼의 허용 오차가 적다는 것으로 해석할 수 있습니다. 우리나라의 경우와 달리 국외의 경우에는 베어링의 정밀도와 공차를 Class 로 구분하고 있습니다. 비용적으로 본다면 정밀도가 좋을 수록 당연히 베어링의 금액 또한 비례적으로 올라갑니다.
- 강성 : 어떠한 특정 물체에 힘이 가해졌을 때 발생하는 변형을 말하는 것으로 베어링에 고강성이 필요로 할 경우 검토해야 하는 부분입니다.
- 고속회전 : 몇몇 베어링을 제외하고는 베어링이 고속으로 회전이 가능하지만 rpm 에 따라 제조사별 모델별 차이가 있으므로 확인해 볼 필요성이 있습니다.
- 내륜.외륜의 기울기 : 내외륜의 기울기를 허용하는 것을 말합니다.
- 저소음 : 베어링에서 발생하는 소음을 뜻 합니다.
베어링의 형식과 선정기준
베어링 선정 기준에서 가장 중요한 하중의 중요도를 사용가능-우수-매우 우수순으로 구분하였으며 그림, 설명을 순차적으로 기술하였습니다.
1. 깊은 홈 볼 베어링 (Deep groove ball bearing)
하중
- 축하중(Axial load) : 사용가능
- 레이디얼 하중(Redial Load) : 사용가능
- 합성하중(Compose load) : 사용가능
2. 앵귤러 볼 베어링 (Angular Ball bearing)
하중
- 축하중(Axial load) : 우수함
- 레이디얼 하중(Redial Load) : 우수함
- 합성하중(Compose load) : 우수함
3. 매그니토 볼 베어링 (Magneto Ball bearing)
하중
- 축하중(Axial load) : 가능
- 레이디얼 하중(Redial Load) : 가능
- 합성하중(Compose load) : 가능
4. 복열 앵귤러 볼 베어링 (Double Row Angular Ball Bearing) and 조합 앵귤러 볼 베어링
(복열 앵귤러 볼 베어링) 하중
- 축하중(Axial load) : 매우 우수함
- 레이디얼 하중(Redial Load) : 매우 우수함
- 합성하중(Compose load) : 매우 우수함
(조합 앵귤러 볼 베어링) 하중
- 축하중(Axial load) : 매우 우수함
- 레이디얼 하중(Redial Load) : 매우 우수함
- 합성하중(Compose load) : 매우 우수함
5. 4점 접촉 볼 베어링 (Four point contact ball bearing)
하중
- 축하중(Axial load) : 가능
- 레이디얼 하중(Redial Load) : 매우 우수함
- 합성하중(Compose load) : 우수함
접촉각이 30도로 내외륜 조심 작용을 요하는 곳에 사용합니다.
6. 자동 조심 볼 베어링 (Self aligning ball bearing)
하중
- 축하중(Axial load) : 가능
- 레이디얼 하중(Redial Load) : 우수함
- 합성하중(Compose load) : 가능
하중
- 축하중(Axial load) : 사용할 수 없음
- 레이디얼 하중(Redial Load) : 매우 우수함
- 합성하중(Compose load) : 사용할 수 없음
| <원통 롤러 베어링 출처 위키미디어> |
8. 스러스트 볼 베어링 (Thrust ball bearing)
하중
- 축하중(Axial load) : 매우 우수함
- 레이디얼 하중(Redial Load) : 사용할 수 없음.
- 합성하중(Compose load) : 사용할 수 없음
9. 슬리브 베어링 (Sleeve Bearing)
슬리브 베어리링은 제조업체에 따라 청동, 연성합금으로 제작합니다. 베어링 내부 표면은 윤할 홈이 있어 소량의 윤할유를 저장하므로 윤할이 자주 필요하지 않습니다. 오일은 필요에 따라 오일 구멍을 통해 공급됩니다. 베어링의 홈과 같은 표면의 전체 길이를 연장하지 않습니다. 많약에 그렇게 된다면 윤할유가 빠져나갈 수 있습니다.
내용정리
베어링 형식을 선정하는 기준에 대해서 살펴 보았습니다. 이를 정리해 보면 베어링의 특성은 크게 3가지가 있다는 점 (축하중, 레이디얼 하중, 합성하중) 베어링의 형식은 크게 볼베어링, 로울러 베어링, 스러스트 베어링 3가지가 있다는 점 그리고 이를 구분하는 기준은
- 볼 베어링은 모든 하중에 있어서 골고루 사용이 가능함.
- 로울러 베어링은 레이디얼 하중 특성이 필요할 경우 적용함.
- 스러스트 베어링은 축하중 특성이 필요할 경우 적용함.
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