마찰 및 베어링 설계의 원리

아이스 스케이트장에서 힘들이지 않고 미끄러져 본 적이 있습니까? 아니면 양말을 신고 나무 바닥을 미끄러졌습니까? 그렇지 않은 경우 반드시해야합니다. 그렇다면 낮은 마찰력에서 오는 짜릿한 무중력을 경험한 것입니다. 물질 세계에서 필수적인 힘인 마찰은 특히 기계에서 문제를 일으킬 수 있습니다.

공기 압축기는 압축 과정에서 마찰을 완화하기 위해 베어링을 사용하여 이 문제를 해결하지만 모든 베어링이 동일하게 생성되는 것은 아닙니다. 오늘 우리는 압축기에 일반적으로 사용되는 세 가지 유형의 베어링의 장단점을 살펴보겠습니다. 시작하기 전에 잠시 마찰의 물리학을 살펴보겠습니다.

마찰이란 무엇인가요?

Merriam-Webster 사전에 따르면 마찰은 "접촉하는 두 물체 사이의 상대적인 움직임에 저항하는 힘"입니다. 마찰에는 정적 마찰과 운동 마찰의 두 가지 유형이 있습니다. 정적 마찰은 두 정지된 물체 사이의 움직임을 시작하는 데 필요한 힘입니다. 운동 마찰력은 움직이는 두 물체 사이의 저항력입니다.

정지마찰력은 운동마찰력보다 크다. 무거운 상자를 바닥에 밀어 넣는 것을 생각해 보십시오. 상자를 계속 움직이게 하는 것보다 동작을 시작하려면 더 많은 힘을 가해야 합니다.

두 물체 간의 마찰을 결정할 때 몇 가지 요인을 고려해야 합니다. 마찰 계수는 물체가 서로 얼마나 잘 붙는지를 결정하고(각 물체에는 고유한 계수가 있음) 수직항력이 물체를 함께 누릅니다. 움직이는 물체 중 하나가 회전하는 타이어일 때 토크와 트랙션이 작용합니다.

많은 양의 마찰은 열을 발생시키고 물체를 마모시킬 수 있습니다. 손을 비비면 즉시 따뜻함을 느낄 것입니다. 압축기의 부품에도 동일한 원리가 적용됩니다. 지속적으로 서로 마찰하고 열을 발생시키기 때문에 마찰이 적을 때보다 더 빨리 마모됩니다. 운 좋게도 베어링과 같은 요소는 공기 압축기에 마찰을 줄여 마모 없이 더 빠르게 작동할 수 있도록 합니다.

베어링 유형

압축기에 사용되는 베어링에는 세 가지 주요 유형이 있으며 각각 고유한 장점과 단점이 있습니다.

롤러 베어링

롤러 베어링은 일반적으로 가장 저렴한 유형의 베어링입니다. 방사형 하중이 있는데, 이는 하중이 베어링의 회전축에 대해 직각으로 작용함을 의미합니다. 롤러 베어링은 수명이 긴 경향이 있으며 가장 초기에 알려진 베어링 설계 중 하나입니다.

테이퍼 롤러 베어링

테이퍼 롤러 베어링은 원뿔 모양의 롤러 베어링 유형입니다. 이들은 종종 롤러 베어링보다 비싸지만 방사형 및 축 방향 하중을 모두 처리할 수 있습니다. 축방향 하중은 회전축에 평행한 힘을 가합니다. 테이퍼 롤러 베어링은 두 가지 부하력을 적당히 잘 견딜 수 있기 때문에 롤러 베어링보다 빨리 마모되는 경향이 있습니다.

볼 베어링

볼 베어링은 가장 비싼 유형의 베어링입니다. 방사형 및 축 방향 하중을 모두 처리할 수 있으며 매우 안정적입니다. 앵귤러 콘택트, 액시얼 및 딥 그루브를 포함하여 많은 유형의 볼 베어링이 있습니다.

다음 번에 스케이트를 타거나 양말을 신고 집 주변을 미끄러지듯 돌아다닐 때는 재미 뒤에 있는 물리학을 고려하십시오. 마찰이 적으면 즐거울 수 있지만 기계가 수명 기간 동안 더 효율적으로 작동할 수도 있습니다.

압축기는 어떤 종류의 베어링을 사용합니까? 아래 의견에 귀하의 선호 사항을 알려주십시오.