베어링 이론과 실무(169, 끼워 맞춤과 운전 틈새/6편)

 

2. 베어링 끼워맞춤과 운전 틈새

 

베어링을 선정함에 있어서, 끼워맞춤과 운전틈새의 결정은 매우 중요한 검토항목이다. 

끼워맞춤이 부적합하면, 베어링은 조기 파손되고, 운전 틈새가 부적절하면 소부착이나 짧은 수명을 발생한다.

 

여기서는 베어링을 적절히 사용하기 위한 끼워맞춤과 운전틈새의 검토방법에 대해 기술한다.

덧붙여 틈새에는 복수의 종류가 있어 각각을 아래와 같이 정의할 수 있다.

2.1 끼워맞춤

베어링의 내륜 및 외륜은 회전을 지탱하기 위해 축 및 하우징과의 '끼워 맞춤'에 의해 장착할 수 있다. 

끼움에는 '억찌끼움', '헐거운 끼워 맞춤', '중간 끼워 맞춤'의 3종류가 있다.

 

사용조건에 따라 구분하여 사용할 필요가 있다. 

끼워 맞춤이 부족한 경우에는 끼움면이 마모, 갉아먹는 등에 의해 현저한 손상을 입는 「크리프」라고 하는 현상이 발생한다.

- 억찌끼워 맞춤　　

  :  베어링과 축의 틈새가 없고, 조립 후 (-) 틈새를 의미함. 
- 헐거운 끼워 맞춤

  : 베어링과 축 사이의 조립 부가 , 헐거운 끼워 맞춤 상태를 의미함.

- 중간 끼워 맞춤
  : 헐거운 끼워 맞춤과 억찌끼움의 상태를 의미함.

2.1.1 충돌과 손상
1) 크리프 현상

　축과 안쪽 바퀴가 틈새로 설치되어, 외륜에 정지하중으로서 레디얼하중 Fr이 음짐이 되었을 때의 상태를 그림 2.1에 나타낸다.

이때, 내륜은  틈새(Δ)가 있기 때문에 축과 내륜은 1점(B점)으로 접촉하고 축(내륜 내경면)의 회전과 함께 축은 내륜의 내경을 접촉하면서 슬립 회전을 한다.

이 현상을 클리프라고 하며 축 외경보다 축의 내경의 원주가 크기 때문에 축이 1회전하여 하지만 내륜 내경은 1회전하지 않고 지연이 발생하기 때문에 외관상 내부 바퀴가 축인 회전에 비해 늦어지는 방향으로 천천히 미끄러지고 있어것처럼 보이지만 실제로는 축이 내륜의 내경을 슬립 현상을 보이면서 회전한다.

 

.그러나 이들 끼임새의 접합부에는 기본적으로 윤활제는 없으며, 무윤활로 하중을 받으면서 구름 마찰을 하기 때문에 축 및 내경면에 마모나 갉음이 발생하다.

 

크리프를 방지하기 위해서는 베어링 사용 시에 끼움새 부분에 틈새가 발생하지 않도록 까워맞춤 공차를 신중하게 선정하는 것이 중요하다.

 

 

2) 하중의 특성과 끼워맞춤 타입

일반적으로 베어링은 내외륜 중,  어느 한쪽은 고정, 다른 한쪽은 회전으로 사용된다.

궤도륜의 한 곳에 하중이 걸리는 경우를 정지하중, 궤도면의 모든 면에 하중이 걸리는 경우를 회전하중이라고 한다.

그림 2.1의 경우, 외륜은 레디얼 하중이 항상 한 곳에 부하되기 때문에 외륜 정지 하중이 되고, 내륜은 회전에 동반하는 부하점이 변화(회전)하기 때문에 내륜 회전하중이 된다.

 

이 경우 크리프를 방지하기 위해서 내륜 내경면에 끼우는 부분을 억찌 끼움을 할 필요가 있다.

표 2.1에 하중, 회전과 일반적인 끼워맞춤의 조합을 나타낸다.