베어링의 선정 방법(84,제3편)~'베어링의 배열 결정 방법'

 

극장판 헬로카봇: 수상한 마술단의 비밀

할아버지 댁으로 휴가를 떠난 차탄과 가족들! 그곳에서 만난 매력만점의 새로운 친구 ‘삼순’과 함께 즐거운 시간을 보낸다. 그때, 할아버지가 키운 명품 수박들이 사라지는 사건이 일어나고 범인은 바로 마을에 자리 잡은 수상한 마술단? 그들이 노리는 것은 바로 수박 에너지!지구 정복을 노리는 수상한 마술단에 맞서차탄과 카봇 그리고 새로운 친구 ‘삼순’은초특급 한판 승부를 벌이게 되는데…!전설의 펜타스톰X와 함께더 강력하게! 더 화려하게 돌아왔다!

평점

10.0 (2022.09.28 개봉)

감독

이슬기, 정승원, 최신규

출연

-

 

 

베어링의 선정 방법에서, 베어링의 배열 결정 방법에 대하여 간단하게 소개한 자료를 올립니다.

 

베어링을 선택하는 방법에서는 '베어링 형식을 선택하는 방법'을 소개하였습니다.

베어링의 선택 방법~'베어링 선택의 순서'와 '형식'~

이번에는 선택한 베어링 형식이 타당한지를 확인하는 포인트로 '배열'에 대해 소개하겠습니다.

 

재미난 시소네~~

 

그런데 여러분은 배열이 뭔지 아세요?

배열이란 축에 대해 어떤 베어링을 몇 개 배치하는가를 뜻하는 말입니다.

일반적인 기계에서는 보통 1개의 축에 2개 이상의 베어링이 내장되어 힘을 지탱합니다.
본 베어링 칼럼에서는 대표적으로 한 축에 두 개의 베어링이 들어가는 사례를 소개합니다.

 

베어링 선정 내용 중에, 검토 항목 중에, 베어링 배열에 대하여 이야기 해볼게요.

 

-  배열 결정 방법 포인트
배열을 결정하는 데는 두 가지 포인트가 중요합니다.

1) 열에 의한 팽창을 고려할 것
2) 가해지는 하중 조건을 고려하여 고정 측과 자유 측으로 나눌 것

 

   이 포인트에 대해서 설명하겠습니다.

 

1) 열에 의한 팽창을 고려하여 배열을 검토한다

기계를 운전하여 베어링이 회전하면 베어링 내부에 열이 발생하고 그 열이 주변 부품으로 전달되어 축과 하우징이 열팽창합니다.

대부분의 경우 축과 하우징 사이에는 온도차가 있기 때문에 열팽창 차이로 인한 축의 신축을 흡수하는 것이 필요합니다.

 

이 축의 신축을 적절히 흡수하지 않으면 베어링에 과도한 힘이 가해져 손상됩니다.

따라서 축의 신축을 고려하여 베어링을 배열합니다.

 

열에 의한 축의 신축과 팽창

 

 

고정측과 자유측으로 나누는 베어링의 배열 (축의 신축 흡수)

베어링은 기계의 회전과 고정 부분 사이에 내장되어 힘을 지지합니다.
1개의 축에 조립되는 2개의 베어링 중 1개를 고정측 베어링으로 하여 축방향으로 축과 하우징을 고정합니다.

이것을 위치 결정이라고 합니다.

또 하나의 베어링을 자유측 베어링으로 하여 축이 축방향으로 자유롭게 움직이도록 하여 열팽창의 차이에 의한 축의 신축을 놓칩니다.

 

베어링의 배열에 의해서 고정단과 자유단

 

고정측 베어링
고정측 베어링에는 축과 하우징을 축방향으로 고정하기 때문에 레이디얼 하중과 액시얼 하중이 소요됩니다.

따라서 레이디얼 하중과 액시얼 하중을 지탱하는 베어링의 형식을 하중의 크기에 따라 선택합니다.

 

하중의 크기에 따라서,

 

상대적으로 큰 하중: 롤러 베어링/ 테이퍼 롤러 베어링

상대적으로 작은 하중: 깊은 홈 볼 베어링/ 앵귤러 볼 베어링/ 조합 볼 베어링

 

 

또한 별도의 고정측 베어링으로 레이디얼 하중과 액시얼 하중을 지탱하기도 합니다.
그림과 같이 깊은 홈 볼 베어링의 외경과 하우징의 내경 사이에 틈새를 두고 깊은 홈 볼 베어링은 액시얼 하중을 받치고

원통 롤러 베어링에는 레이디얼 하중만을 받치는 배열도 있습니다.

 

고정단과 자유단 베어링 구조의 이미지 사진

2개의 베어링중 어느쪽을 고정측 베어링으로 할지는 기계의 구조 또는 베어링의 수명의 균형을 고려하여 결정합니다.

그림와 같이 고정측 베어링에는 큰 레이디얼 하중과 액시얼 하중을 지탱하는 큰 깊은 홈 볼 베어링,

자유측 베어링에는 작은 레이디얼 하중만을 지지하는 작은 깊은 홈 볼 베어링의 배열도 있습니다.

 

고정단 볼 베어링과 자유단 볼 베어링 구조의 이미지 사진

 

자유측 베어링
축의 신축을 자유측 베어링으로 흡수합니다.

분리형 베어링(내측과 외륜의 분리가 가능)의 경우에는 볼과 궤도면 사이에서 축의 신축을 흡수합니다.

 

원통 롤러 베어링의 축 신축 흡수 구조 설명이 이미지

 

비분리형(내부와 외륜의 분리가 불가함) 베어링에서는 베어링의 외경과 하우징의 내경 사이에 틈을 내어 베어링과 함께 축의 신축을 흡수합니다.

 

베어링 외륜 외경면과 하우징 사이의 틈새를 통한 열 팽창 흡수

 

베어링의 내부와 외륜에 상대 기울기 확인

하중에 의한 축 처짐 또는 고정측과 자유측 베어링 사이에 장착 오차에 의해 베어링의 내측과 외륜에 큰 상대 기울기가 발생할 수 있습니다.

큰 상대 기울기가 있으면 베어링에 이상 하중이 걸려 손상의 원인이 됩니다.

 

베어링 조립 오차에 따른 영향도 이미지 사진

 

허용할 수 있는 베어링의 상대 기울기 각도에 따른 베어링 형식인지 확인합니다.

 

고정측과 자유측을 구분하지 않는 베어링의 배열
고정측과 자유측을 구별하지 않는 베어링의 배열도 있습니다.

 

소형 기계 볼 베어링의 경우 사용하는 사례가 있음.

고속 청소기의 경우, 자유단과 고정단 모두, 고속 회전의 영향으로 외륜 슬립을 방지하기 위하여

본드 접착으로 고정하는 경우가 많다.

이때는 고정단과 자유단의 구별이 없다고 할 수 있다.

 

축에 강성을 갖게 하는 경우
예압을 주어 축에 강성을 갖게 하는 경우(예압에 대해서는 베어링을 선택하는 방법.

고정측과 자유측으로 베어링을 구별하지 않습니다.

이 경우에는 앵귤러 볼 베어링 또는 테이퍼 롤러 베어링의 2개를 다른 방향으로 조립한다.

 

앵귤러 볼 베어링과 테이퍼 롤러 베어링의 이미지 사진

정면 방향과 후면 방향의 설치를 선택할 때는 모멘트를 고려해야 합니다.
모멘트는, 「가해지는 힘의 크기」와 「힘이 드는 점까지의 거리」의 곱셈에서 요구되며, 그 크기에 따라 정면 또는 후면 설치를 선택합니다.

 

 

 

작용점 위치 치수

1) 짧다 --> 베어링 정면 방향 조립

    모멘트의 작용에 대하여

     : 약하다(강성이낮다) → 모멘트가 작은 경우에 사용

 

2) 길다 --> 베어링 후면 방향 조립

    강하다(강성이높다)  → 모멘트가 큰 경우에 사용

 

 

베어링 조합에 따른 작용점 거리의 이미지 사진

 

정리하면

1) 열팽창에 의한 축의 신축을 놓치는 자유측 베어링을 선택합니다.
2) 내부와 외륜의 기울기 각도에 따라 적절한 베어링 형식을 선택합니다.
3) 예압을 주어 축에 강성을 갖게 하는 경우는 고정측, 자유측 베어링으로 구별하지 않고 앵귤러 구슬 베어링 또는 테이퍼   

    롤러 베어링어링을 2개 조합하여 사용합니다.

 

원문의 상세한 내요을 보고싶은 분은 아래의 주소로 들어가 보세요.

 

ベアリングの選び方（その２）～「ベアリングの配列の決め方」～ | Koyo（ジェイテクト） (jtekt.co.jp)

ベアリングの選び方（その２）～「ベアリングの配列の決め方」～ | Koyo（ジェイテクト）