베어링을 적용할 때, 최종적으로 검토 결과로서 수명을 기준으로 선정한다.
베어링 수명에 대하여 쉽게 이야기한 자료가 있어서 소개합니다.
선택한 베어링 형식이 타당한지 확인하기 위해 '베어링의 치수와 수명'을 소개합니다.
베어링을 선택할 경우 기계 안에서 베어링이 안정적으로 회전하도록 베어링 치수를 결정해야 합니다.
그 때 어떤 점에 주의가 필요한가요?
베어링 치수를 결정할 때 확인할 다음 두 가지 내용에 대해 소개합니다.
베어링이 필요한 수명을 가질 것
베어링이 매끄럽게 회전할 것
1. 베어링의 수명에 대하여
1) 필요한 베어링 수명
베어링의 수명을 필요 이상으로 길게 설정하는 것은 경제적이지 않으며 기계의 용도 및 사용조건에 따른 적절한 수명을 결정하는 것이 중요합니다.
각종 기계마다 경험적으로 채용되고 있는 베어링의 필요 수명 시간을 아래의 표에 나타냅니다.
1) 단시간, 간헐적인 운전 : 가정용 전기기기, 전동기구, 농기계, 중장비 -----> 4000 ~ 8000시간
2) 상시 운전: 가정용 냉동 냉방 기계, 건설기계, 컨베어, 엘리베이터 -----> 8000 ~ 12000시간
베어링의 수명이란?
그러면 베어링의 수명은 어떻게 정해지는 것일까요?
하중을 지지하는 베어링이 회전하면 내·외륜의 궤도면에는 전동체(볼 또는 롤러)가 통과할 때마다 반복 하중이 소요됩니다
이 반복하중에 의해, 전동체의 전동면과 접촉하는 내·외륜의 궤도면에는 높은 압력이 발생합니다.
그 결과 베어링 재료가 피로해져 궤도면 또는 전동면 표면이 비늘 모양의 박리 현상이 발생합니다.
이 구름 피로가 생길 때까지의 총 회전수를 베어링의 '구름(피로) 수명'이라고 부르며 예측할 수 있습니다.
또한 베어링의 구름 수명은 편차가 있기 때문에 한 집단의 같은 베어링을 같은 조건으로 사용했을 때 그 중 90%의 베어링이 피로하지 않고 회전할 수 있는 총회전수를 '기본 정격수명'이라고 부릅니다.
베어링 수명 확인
기계 설계 시에는 필요한 시간 내에 구름 피로가 생기지 않는 '기본 정격 수명'을 가진 베어링을 선택합니다.
'기본 정격 수명'을 예측하기 위해서는 다음 두 개의 하중을 사용합니다.
기본 동정격 하중
'베어링의 구름 피로에 대한 강도'를 '기본 동정격 하중'이라고 부릅니다.
이것은 베어링이 100만 회전했을 때, "구름 피로"가 나타나는 하중입니다.
동등가 하중
기계에 조립된 베어링은 다양한 크기와 방향의 하중이 소요됩니다.
그러나 이러한 하중은 '기본 동정격하중'과 직접 비교할 수 없습니다.
따라서 베어링의 수명 검토에는 실제 가해지는 하중·회전 속도 때와 같은 수명이 되는 하중을 요구합니다.
이 하중을 '동등가 하중'이라고 부릅니다.
'기본 동정격 하중'과 '동등가 하중'을 사용하여 베어링의 '기본 정격 수명'을 요구합니다.
베어링의 원활한 회전성 확인
회전하지 않거나 저속 회전 베어링에 큰 하중이 가해지면, 전동체와 내·외륜의 궤도면과의 접촉부에 영구 변형이 발생합니다.
이 함몰은 하중의 증가와 함께 커져 어느 한도를 넘으면 베어링의 원활한 회전을 방해합니다.
기본 정정격 하중
함몰이 커져 원할한 회전을 방해하지 않도록 베어링에 가해지는 하중에는 한도가 정해져 있습니다.
이 한도 하중을 '기본 정전격 하중'이라고 부릅니다.
아래 그림은, 베어링의 손상에 대한 이해를 할 수 있는 기초적인 자료로서 좋을 것으로 판단합니다.
베어링 카탈로그의 치수표에는 베어링의 형식·치수별로 '기본 정정격 하중'이 표시되어 있습니다.
정등가 하중
기계에 내장된 베어링은 다양한 크기와 방향의 하중이 소요됩니다.
그러나 이러한 하중은 '기본 정전격 하중'과 직접 비교할 수 없습니다.
이 때문에 실제로 최대의 하중이 가해지는 전동체와 내·외륜과의 접촉면 사이에 생기는 접촉과 같은 접촉이 되는 하중을 요구합니다.
이 하중을 '정등가 하중'이라고 부릅니다.
선택한 베어링이 사용한도를 만족하지 못할 경우에는 베어링 치수를 재검토합니다.
또한 베어링의 수명을 계산 결과에 대한 검토와 결과의 고찰은 베어링 제조사와 협업하여 최적화된
베어링의 선정 및 치수를 결정하는 것이 바람직하다.
카로로그에 기재되어 있는 기본 정격 하중과 정정격 하중
베어링 수명에 대하여 쉽게 소개한 동영상 자료 소개합니다.
https://www.youtube.com/watch?v=z-6T9H_kMAI
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