베어링의 유형: 기능, 부품 및 응용 분야 총정리

이 글에서는 베어링의 작동 원리, 베어링 분류, 다양한 베어링 유형, 베어링 응용 분야 등에 대해 배웁니다.

베어링과 그 유형

일반적으로 모든 유형의 기계에는 회전축을 위한 지지대가 제공되며, 이 지지 장치를 베어링이라고 합니다. 다른 말로 하면, 베어링은 기계 요소로 상대 운동을 구속하고 이동 부품 간의 마찰을 줄이는 데 사용됩니다.

베어링은 이동 요소를 지지, 안내, 구속하는 데 사용됩니다. 이것은 고정 부재이며 하중을 지지합니다.

베어링에 의해 지지되는 축의 부분을 저널(journal)이라고 하며 이는 이동 부재입니다. 베어링은 수행하는 작업 유형에 따라 분류됩니다.

• 허용되는 운동, 또는
• 부품에 가해지는 하중 또는 힘의 방향.

베어링의 일반적인 응용 분야는:

1. 작업장의 샤프팅,
2. 선반, 드릴링, 밀링 머신 등 공작 기계의 스핀들,
3. 엔진의 크랭크축, 자동차의 액슬 등.

베어링 분류

하중 방향에 따라 세 가지 주요 베어링 분류가 있습니다.

1. 저널 또는 레이디얼 베어링(Journal or radial bearing),
2. 풋스텝 베어링(Footstep bearing),
3. 스러스트 또는 칼라 베어링(Thrust or collar bearing).

• 저널 또는 레이디얼 베어링은 축 중심에 직각으로 축을 지지합니다.

• 풋스텝 또는 피벗 베어링은 축 중심과 평행하게 축을 지지하며 축 끝이 베어링 면에 놓입니다.

• 스러스트 또는 칼라 베어링은 끝부분 또는 축방향 스러스트를 받는 축을 지지합니다.

베어링 표면은 일반적으로 평평하거나 원통형입니다. 그리고 부시로 알려진 비철 금속 표면이나 강구 또는 롤러로 지지된 경화 강철 레이스로 구성될 수 있습니다. 전자의 경우 부시 베어링(bush bearings)이라고 하고, 후자의 경우 볼 또는 롤러 베어링이라고 합니다.

베어링 유형

다음은 다양한 베어링 유형입니다:

1. 부시 베어링(Bush Bearing)
2. 스러스트 베어링(Thrust Bearing)
3. 풋 스텝 베어링(Foot Step Bearing)
4. 롤링 접촉 또는 마찰 방지 베어링(Rolling contact or Anti-friction Bearing)
5. 볼 베어링(Ball bearing)
6. 롤러 베어링(Roller bearing)
7. 플레인 베어링(Plain bearing)
8. 리니어 베어링(Linear bearing)
9. 유체 베어링(Fluid bearing)
10. 자기 베어링(Magnetic bearing)
11. 주얼 베어링(Jewel bearing)
12. 플렉스처 베어링(Flexure bearing)

참고: 기어 용어: 기어에서 사용되는 기본 용어

#1 부시 베어링(Bush Bearings)

가장 단순한 부시 베어링 유형이 그림에 나와 있습니다. 주철 베어링 블록과 황동 또는 청동 부시로 구성됩니다. 이 베어링 유형에서 베어링 블록의 베이스 플레이트는 베어링을 위치에 볼팅하기 위한 구멍을 제공합니다.

베어링 상단에는 블록과 부시를 관통하는 카운터보어드 오일 구멍이 있어 축과 부시의 윤활을 용이하게 합니다. 가벼운 하중을 지지하고 저속으로 회전하는 축에 사용됩니다. 이 유형의 고체 베어링에서는 축을 현명하게 삽입하고 제거할 수 있습니다.

부시 베어링에서는 축의 외부 표면과 베어링 내부 표면 사이에 마찰 작용이 있습니다. 그리고 윤활유 막의 존재로 마찰이 최소화됩니다. 라인 샤프팅의 경우 일반적인 서비스 조건에서 링 오일링이 가장 안전하고 효율적인 유형으로 간주될 수 있습니다.

참고: 나사산 용어 및 나사산 유형

#2 스러스트 베어링(Thrust Bearings)

스러스트 베어링에서 베어링 압력은 축방향(axial)입니다. 축의 축은 수직 또는 수평일 수 있습니다. 축의 축이 수직이면 스러스트 베어링을 풋스텝 베어링이라고 합니다. 축의 축이 수평이면 스러스트 베어링을 롤러 베어링이라고 합니다.

#3 풋 스텝 베어링(Foot Step Bearing)

그림은 단순한 풋스텝 베어링 유형을 보여줍니다. 수직 축을 지지하는 데 적합합니다. 주철 블록과 청동 부시로 구성됩니다. 축의 하단 끝은 오목한 시트가 있는 강철 디스크 위에 놓입니다.

이 유형의 베어링에서 디스크는 블록에 부분적으로, 디스크에 부분적으로 삽입된 핀에 의해 축과 함께 회전하는 것이 방지됩니다. 부시는 칼라 아래 목 부분에 있는 스너그(snug)에 의해 축과 함께 회전하는 것이 방지됩니다.

이 유형 베어링의 주요 단점은 효과적인 윤활을 달성하기 어렵다는 것입니다. 이 유형 베어링은 일반적으로 가벼운 하중을 지지하는 저속 축에 사용됩니다. 일반적으로 수직 축은 일반적인 동력 전달에서는 드물지만 공작 기계 턴테이블, 섬유 기계 등에서 자주 발생합니다.

#4 롤링 접촉 또는 마찰 방지 베어링(Rolling Contact or Anti-friction bearings)

매끄러운 둥근 표면이 유사한 표면 위에서 미끄러지는 것보다 더 잘 구른다는 것은 잘 알려진 사실입니다. 이 현상은 특수 설계된 케이지에서 구름하는 경질 크롬 강구 또는 롤러를 사용하여 마찰 손실이 낮은 베어링을 제공합니다.

이 유형의 베어링에서 축과 베어링 표면 사이의 운동은 순수한 구름 운동입니다. 구름 마찰이 미끄럼 마찰보다 훨씬 적기 때문에 이 유형의 베어링을 마찰 방지 베어링(anti-friction bearing)이라고 합니다.

마찰 방지 베어링의 뛰어난 특징은 시동 마찰이 낮으며, 운전 중에도 실질적으로 동일하다는 것입니다. 이는 빈번하게 시작, 정지, 재시작해야 하는 기계에 특히 적합합니다.

#5 볼 베어링(Ball Bearing)

이것은 가장 일반적인 베어링 유형으로 간주됩니다. 볼 베어링은 두 개의 환형 금속 조각(레이스) 사이에 위치한 볼 세트로 구성됩니다. 이 베어링은 두 개의 레이스를 가집니다.

내부 레이스는 자유롭게 움직일 수 있고 외부 레이스는 고정되어 있습니다. 베어링이 작동할 때 매우 적은 마찰을 제공하지만 볼과 레이스 사이의 접촉 면적이 작기 때문에 제한된 하중 용량을 가집니다.

#6 롤러 베어링(Roller Bearing)

롤러 베어링은 모든 부품의 정확한 정렬을 장기간 유지하고 순간적인 중하중을 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 이는 빈번한 시작과 정지가 필요한 기계에 적합합니다.

베어링의 구름 동작은 레이스와 선접촉(line contact)을 하는 반면 볼은 점접촉(point contact)을 합니다. 더 높은 하중 지지 능력을 가집니다. 이 베어링은 볼 대신 원통형 구름 요소를 하중 지지 요소로 레이스 사이에 포함합니다.

#7 플레인 베어링(Plain Bearing)

플레인 베어링은 가장 단순한 베어링 유형으로 일반적으로 베어링 면으로 구성됩니다. 구름 요소가 없으므로 플레인 베어링은 회전, 슬라이딩, 왕복, 진동 운동에 사용됩니다.

베어링은 정지 상태를 유지하면서 저널이 베어링 내부 표면에서 슬라이드합니다. 이 베어링은 기본적으로 축에 장착되고 보어에 끼워지는 슬리브입니다. 플레인 베어링은 다른 유형에 비해 저렴하고 컴팩트하며 가볍습니다. 또한 높은 하중 지지 능력을 제공할 수 있습니다.

#8 리니어 베어링(Linear Bearing)

리니어 베어링은 운동이 직선 경로에서 작용하는 이동 시스템 간의 마찰을 감소시키는 구름 부품과 유사합니다. 리니어 베어링은 직선 경로로 슬라이드하는데, 이는 상당한 양의 무게가 선형 운동으로 쉽게 이동할 수 있게 하는 베어링이기 때문입니다.

리니어 베어링은 더 높은 하중과 강성으로 다른 베어링보다 더 정밀한 속도 제어를 제공할 수 있습니다. 또한 이 베어링은 윤활이나 유지보수가 필요하지 않습니다. 포장 기계 및 식품 가공 장비 등 광범위한 응용 분야에 적합합니다.

#9 유체 베어링(Fluid Bearing)

이것은 가압 가스 또는 액체에 의존하여 하중을 지지하고 마찰을 제거하는 특수한 베어링 유형입니다. 유체 베어링은 금속 베어링의 수명이 짧을 때 이를 대체하는 데 사용됩니다.

높은 소음과 진동 수준 외에도 이 베어링은 고속과 고하중에서 작동하는 기계에 사용됩니다. 초기 비용은 높지만 열악한 조건에서 더 긴 수명이 이를 보상하여 더 오래 작동할 수 있게 합니다.

#10 자기 베어링(Magnetic Bearing)

자기 베어링은 자기 부상 원리를 사용하여 축 중심에 공기를 유지합니다. 물리적 접촉이 없기 때문입니다. 이 베어링은 마모가 제로이며 처리할 수 있는 최대 상대 운동량을 제한합니다.

또한 자기 베어링은 축의 위치가 질량 중심에 따라 자동으로 설정되기 때문에 축 설계에 일부 변화를 제공합니다. 자기 베어링은 압축기, 원심분리기, 고속 터빈 등 다양한 응용 분야에 많은 이점을 제공합니다.

#11 주얼 베어링(Jewel Bearing)

주얼 베어링은 플레인 베어링과 유사하며, 금속 스핀들이 주얼 라이닝된 스핀들 구멍으로 회전합니다. 구멍은 일반적으로 토러스 형상이며 축 직경보다 약간 큽니다. 이 주얼들은 광물 커런덤으로 형성되며 합성 사파이어 또는 합성 루비일 수 있습니다.

주얼 베어링은 낮은 마찰, 긴 수명, 치수 정밀도가 필수적인 다양한 산업 응용 분야와 정밀 장비에 사용됩니다. 주얼 베어링은 기계식 시계에 가장 일반적으로 사용됩니다.

#12 플렉스처 베어링(Flexure Bearing)

플렉스처 베어링은 하나 이상의 각도 자유도를 준수하는 데 사용됩니다. 이 베어링은 종종 컴플라이언스 메커니즘의 일부로 언급됩니다. 각도 준수가 필요한 응용 분야에서 기존 베어링이나 힌지와 거의 동일한 역할을 합니다.

그러나 플렉스처는 윤활이 필요하지 않으며 매우 적은 마찰을 제공합니다. 플렉스처 베어링은 단순하고 저렴한 것으로 밝혀졌습니다. 종종 작고 가볍고 전문 도구로 수리하기 쉽습니다.

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결론

이제 베어링에 대한 모든 의문이 해소되었기를 바랍니다. 여전히 "베어링 유형"에 대해 의문이 있으시면 연락 주시거나 댓글로 문의하세요.

읽어주셔서 감사합니다. 기사가 마음에 드시면 친구들과 공유해 주세요. 어떤 주제에 대해 질문이 있으시면 댓글 섹션에 문의하세요.

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