베어링의 선택 방법(88, 제2편)~'베어링의 허용 회전 속도·정밀도와 끼워맞춤'~

 

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WSG워너비 (가야G)

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WSG워너비 1집

발매일

2022.07.09

 

베어링 정밀도와 끼워 맞춤 공차에 대하여 쉽게 풀어쓴 자료 소개합니다.

 

베어링의 공차
베어링의 공차에는 '주요 치수의 공차'와 '회전 정밀도'가 있으며, 베어링 형식별로 몇 가지 종류의 등급이 있습니다.

 

베어링 공차

축과 하우징의 조립 공차: 회전에 의한 흔들림과 관계가 있음.

 

일본 베어링의 등급 [JIS(일본산업규격 구명칭 일본공업규격)에서의 예]

 

공차

 

급이 낮을 수록 정밀도가 높은 것으로 이해하면 될 것 같습니다.

등급---> 0급 ---->6급 ---->5급---->4급----->2급

 

대부분의 기계에서는 표준 공차의 베어링을 사용합니다.

그러나 정밀한 회전정밀도가 요구되거나 높은 회전속도로 사용하는 경우 등에는 고정밀도의 베어링을 선택합니다.

 

1) 회전체에서 고정밀한 회전이 필요한 경우: 공작기계 스핀들(5급, 4급 ,2급)

 

2) 전자계산기용 자기 스핀들 베어링: 5급, 4급, 2급

 

3) 고속 회전 : 치과용 스핀들 (2급)

                     : 제트엔진 주축 베어링(5급, 4급)

 

베어링의 '끼움'과 '내부 틈새'

 

1) 베어링의 '끼움'
베어링의 내부 내경과 축경과의 관계 또는 베어링의 외륜 외경과 하우징 내경과의 관계를 '끼움'이라고 부릅니다.

베어링의 내부와 축과의 관계를 예로 들어 '끼움'의 종류를 소개합니다.

a) 헐거움 끼움
베어링의 내경보다 축경이 작고 축에 내부를 내장한 후에도 내경과 축 사이에 틈이 있습니다.

베어링 조립이 용이합니다.

b) 억지끼움
베어링의 내부 내경보다 축경이 더 크고 베어링은 축에 단단히 고정됩니다.

그러나 쉽게 베어링을 장착할 수 없는 경우도 있기 때문에 베어링 조립에 대하여 충분한 검토가 필요합니다.

c) 중간 끼움 
" 헐거움 끼움'와 '억지끼움'의 중간입니다.

 

헐거움 끼움과 억찌끼움, 중간끼움에 대한 이미지 사진

 

베어링에 가해지는 하중의 방향과 조건을 기본으로 적절한 '끼움'을 선택합니다.

 

 

또한 '헐거움 공차'에 대해서는 잘못 선택하면 끼워맞춤면(베어링과 축·하우징의 조립 표면)의 원주 방향으로 미끄러짐(그이 생겨 베어링이 손상될 수 있습니다.

이 때문에 충분히 주의를 기울여 끼움을 선택합니다.

 

 

내륜과 축과의 헐거움 공차를 부적절하게 선정한 경우, 표면에 미끄럼짐에 의한 손상 사진의 사례

 베어링의 '내부 틈새'
베어링의 '내부 틈새'란 내부·외륜의 한쪽을 고정하고 다른 쪽을 움직였을 경우의 이동량을 말합니다.

「레이디얼 내부 틈새」와「액시얼 내부 틈새」가 있습니다.

 

베어링의 '내부 틈새'는 베어링 성능에 크게 영향을 미치기 때문에 기계의 사용 조건에 따라 적절한 '내부 틈새'를 선택하는 것이 중요합니다.

레이디얼 베어링을 예로 들어 '내부 틈새'에 의한 전동체의 하중과 구름 피로 수명에 미치는 영향을 소개합니다.

a) '내부 틈새'가 있는 경우 하중이 걸리는 방향에 가까운 위치에 있는 여러 개의 전동체가 내부와 외륜에 접촉하여 하중이 걸립니다.

한편, 하중이 걸리는 방향의 반대편 전동체에는 '틈새'가 있어 하중이 걸리지 않습니다.

b) '내부 틈새'가 마이너스(부 틈새)인 경우에는 보다 많은 전동체가 내부와 외륜에 접촉하여 , 전동체에 가해지는 하중을 분산합니다.

따라서 베어링의 구름 피로 수명이 길어집니다.

단, '내부 틈새'가 크게 마이너스가 되면, 전동체에 가해지는 하중이 너무 커져, 구름 피로 수명이 크게 저하됩니다.

 

내부 틈새에 따른, 베어링 부하 상태의 이미지 사진

 

 

내부 틈새와 베어링 구름 피로 수명과의 관계 그래프

 

내부 틈새'를 선택하는 방법
베어링의 '내부 틈새'는 기계에 장착되어 하중이 걸려 회전하고 있는 상태의 틈새('운전 틈새'라고 합니다)에서 '끼움'과 '베어링 내부의 온도차' 등에 의한 '틈새 감소량'을 고려하여 선택합니다.

 

운전 틈새'를 구하는 방법 및 형식·치수별 베어링의 '내부 틈새' 표준값 아래의 카타로그 주소를 참조하여 주세요.

 

転がり軸受　総合カタログ (jtekt.co.jp)

형식 및 치수별 베어링 내부 틈새 - 구름 베어링 종합 카탈로그

転がり軸受　総合カタログ (jtekt.co.jp)

정리
이번에는 선택한 베어링 형식이 타당한지 확인하는 포인트로 '베어링의 허용 회전 속도·정밀도와 끼워맞춤'에 대해 소개하였습니다.

1) 기계의 운전 속도에 따른 회전 속도보다 허용 회전 속도가 큰 베어링을 선택합니다.
2) 정밀한 회전 정밀도가 요구되는 또 높은 회전 속도 등으로 사용하는 경우에는 고정밀도의 베어링을 선택합니다.
3) 베어링의 '끼움'은 가해지는 하중의 방향과 조건을 기본으로 선택합니다.
4) 베어링의 '내부 틈새'는 운전 틈을 기반으로 선택합니다.

 

베어링 틈새 선정의 중요성에 대하여 쉽게 이야기한 동영상 소개합니다.

 

https://www.youtube.com/watch?v=nmHwoTjVVbY 

 

위의 내용에 대하여 원문을 보고 싶은 분은 아래의 주소로 들어가주세요.

 

ベアリングの選び方（その４）～「ベアリングの許容回転速度・精度と、はめあい」～ | Koyo（ジェイテクト） (jtekt.co.jp)

ベアリングの選び方（その４）～「ベアリングの許容回転速度・精度と、はめあい」～ | Koyo（