베어링 유형 탐구: 볼, 롤러, 정밀 베어링 옵션

1. 볼 베어링 (Ball Bearings)

심홈 볼 베어링은 볼을 사용해 베어링의 움직이는 부품 간 분리를 유지하는 롤러 베어링 유형입니다.

볼 베어링의 임무는 회전 마찰을 줄이고 레이디얼 및 액시얼 하중을 전달하는 것입니다. 최소 두 개의 레이스웨이를 사용해 볼을 유지하고 볼을 통해 하중을 전달함으로써 이를 달성합니다. 보통 레이스웨이 중 하나가 고정됩니다. 베어링 레이스웨이 중 하나의 회전은 볼도 회전시킵니다. 볼이 구르면 두 평면이 서로 상대적으로 회전할 때보다 훨씬 낮은 마찰 계수를 가집니다.

볼 베어링은 볼과 레이스웨이 간 접촉 면적이 작아 다른 롤링 베어링에 비해 크기 대비 하중 용량이 낮은 경향이 있습니다. 하지만 내외륜 레이스웨이의 어느 정도 미스매치는 허용합니다.

다른 롤링 베어링에 비해 심홈 볼 베어링은 베어링에 사용되는 볼 생산 비용이 저렴해 가장 저렴합니다. 여러 일반적인 볼 베어링 설계가 있으며 각각 다른 타협점이 있습니다. 스테인리스강, 크롬강, 세라믹 등 다양한 소재로 제작 가능합니다. 하이브리드 볼 베어링은 세라믹 볼과 금속 링을 가진 베어링입니다.

1.1 단열 볼 베어링 (Single Row Ball Bearing)

일반: 강성 볼 열 베어링은 가격 대비 성능이 매우 우수하며 비교적 범용적입니다.

특성: 레이디얼 하중과 양방향 액시얼 하중 지지 능력이 우수합니다. 회전 운동을 보이며, 특히 축 회전 속도 결정이 가능한 계기용 버전으로도 제공됩니다.

용도: 기계 공학 전반의 모든 분야에 사용(플랩, 제트 엔진 베어링, 헬리콥터 기어, 데크 장비...). 하우징 내 유지벽 없이 축방향 고정이 가능한 세그먼트 버전도 제공.

1.2 복열 볼 베어링 (Double Row Ball Bearing)

일반: 이 베어링은 축과 하우징 간 좋은 정렬을 요구합니다.

특성: 양방향 고 레이디얼 및 액시얼 하중 허용. 충전 홈용 우선 방식이 보이는 경우도 있음. 정렬이 필요할 때 단독 장착 또는 다른 베어링과 함께 장착 가능.

용도: 펌프, 감속기(휠 및 스크류), 장비 등에 사용.

1.3 복열 자가 정렬 볼 베어링 (Double Row Self-Aligning Ball Bearing)

일반: 자가 정렬 볼 베어링은 두 열의 볼과 외륜에 공통의 오목한 구면 레이스웨이를 가집니다. 결과적으로 베어링은 자가 정렬되며 축이 하우징에 대해 갖는 각도 정렬 오차에 둔감합니다.

적성: 연장된 내륜을 가진 자가 정렬 볼 베어링은 상용 등급 축이 사용되는 덜 까다로운 애플리케이션용으로 설계. 특수 구멍 공차로 쉬운 조립과 분해 가능.

용도: 상당한 축 휨 또는 정렬 오차가 예상되는 애플리케이션에 특히 적합. 또한 모든 롤링 베어링 중 마찰이 가장 낮아 고속에서도 더 시원한 작동 가능.

연장된 내륜을 가진 자가 정렬 볼 베어링은 내륜 측면 슬롯에 들어가는 핀이나 치즈 헤드 스크류로 축에 축방향 고정되며, 내륜이 축에서 회전하는 것도 방지합니다.

축을 지지하기 위해 연장된 내륜을 가진 두 개의 자가 정렬 볼 베어링을 사용할 때, 내륜 슬롯이 서로 마주보거나 베어링 외부 위치에 있도록 배치해야 합니다. 그렇지 않으면 축이 한 방향으로만 축방향 위치 결정됩니다.

1.4 단열 및 복열 앵귤러 콘택트 베어링 (Single and Double Row Angular Contact Bearing)

일반: 앵귤러 콘택트 볼 베어링은 내외륜 레이스웨이가 베어링 축을 향해 서로 어긋나 있습니다. 이는 결합 하중, 즉 레이디얼과 액시얼 하중이 동시에 작용하는 것을 수용하도록 설계됨을 의미합니다.

특성: 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 액시얼 하중 용량은 접촉 각도 증가에 따라 증가. 접촉 각도는 레이디얼 평면에서 볼의 레이스웨이 접촉점을 잇는 선(하중이 한 레이스웨이에서 다른 레이스웨이로 전달되는 선)과 베어링 축에 수직인 선 사이의 각도로 정의. 접촉 각도는 15°~40° 범위이며 베어링 축에 수직인 선을 기준으로 측정. 앵귤러 콘택트 베어링은 단방향 스러스트 베어링으로 큰 스러스트 하중과 중간 레이디얼 하중을 견딤.

용도: 앵귤러 콘택트 베어링은 다양한 유형의 씰이나 실드를 가질 수 있음. 씰과 실드는 오염 방지와 윤활유 유지 기능. 씰이 실드보다 보호성과 그리스 유지력이 우수하지만 최고 속도는 낮음. 볼스크류 지지 베어링은 볼스크류 또는 리드스크류 애플리케이션 전용으로 특별 설계. 일부 베어링은 플랜지 타입도 있음. 앵귤러 콘택트 베어링은 다양한 윤활 옵션 가능.

2. 롤러 베어링 (Roller Bearing)

롤러 베어링은 가장 널리 사용되는 산업용 베어링 중 하나입니다. 두 부품 사이에 원통형 요소를 배치해 하중을 지지하므로 롤링 베어링이라 부릅니다. 두 요소가 움직이면 이 원통형 요소들이 구르며 하중 전달을 돕습니다.

대부분 롤러 베어링은 직경보다 약간 긴 실린더를 사용합니다. 롤러 베어링은 볼 베어링보다 높은 레이디얼 하중 용량을 가지지만 마찰이 더 크고 액시얼 하중 하에서 액시얼 용량이 낮습니다.

2.1 롤러 베어링 용도

롤러 베어링은 회전 애플리케이션에서 슬라이딩 운동을 저마찰 롤링으로 대체하는 데 사용.

자동화된 롤러 베어링 세팅 기술은 세팅 시간 단축, 조립 비용 절감, 신뢰성 있는 세팅 등 많은 이점 제공. 올바른 롤러 베어링 선택을 위해 원하는 베어링 수명과 이를 충족할 충분한 기본 동정격 하중을 결정해야 함.

롤러 베어링은 발전, 풍력 터빈, 기어 드라이브, 압연기, 공작기계 스핀들, 감속 장치 등에 사용.

롤러 베어링은 가장 초기에 알려진 롤링 엘리먼트 베어링 유형.

2.2 단열 및 복열 원통 롤러 베어링

일반: 이 베어링 유형은 한 방향으로만 액시얼 하중을 지지하므로 일반적으로 서로 반대 방향으로 쌍으로 사용. 좋은 강성을 위한 연결을 위해 클리어런스 조절 필요. 나란히 설치도 가능.

적성: 이 베어링은 고속에서 주로 액시얼 성분인 결합 하중 지지. 표준 베어링 접촉 각도 약 40°, 정밀 베어링은 15° 또는 25°. 쌍으로 장착된 베어링은 단일 베어링보다 속도 제한이 낮음.

용도: 많은 항공기, 제트 엔진 베어링, 전기 모터, 교류 발전기, 기계 브러시 등에 사용.