베어링 정밀도, 제조 공차, 궤도와 볼 사이의 내부 틈새 또는 '유격' 수준 사이의 관계를 둘러싸고 약간의 혼란이 있습니다. 여기에서 소형 및 미니어처 베어링 전문 기업 JITO Bearings의 전무이사인 Wu Shizheng이 이러한 통념이 지속되는 이유와 엔지니어가 주의해야 할 사항에 대해 설명합니다.
제2차 세계 대전 중 스코틀랜드의 군수품 공장에서 스탠리 파커(Stanley Parker)라는 이름의 무명인이 실제 위치 개념, 즉 오늘날 우리가 GD&T(기하학적 치수 및 공차)로 알고 있는 개념을 개발했습니다. Parker는 어뢰용으로 제조되는 일부 기능 부품이 검사 후 거부되었음에도 불구하고 여전히 생산에 투입되고 있음을 발견했습니다.
면밀히 조사한 결과, 그는 공차 측정이 원인이라는 것을 발견했습니다. 전통적인 XY 좌표 공차는 정사각형 모서리 사이의 곡선 원형 공간에서 한 점을 차지하더라도 부품을 제외하는 정사각형 공차 영역을 생성했습니다. 그는 계속해서 도면 및 치수라는 제목의 책에서 실제 위치를 결정하는 방법에 대한 자신의 연구 결과를 발표했습니다.
*내부 정리
오늘날 이러한 이해는 일정 수준의 유격이나 헐거움, 즉 내부 틈새, 더 구체적으로 방사형 및 축방향 유격을 나타내는 베어링을 개발하는 데 도움이 됩니다. 반경방향 유격은 베어링 축에 수직으로 측정된 틈새이고, 축방향 유격은 베어링 축에 평행하게 측정된 틈새입니다.
이러한 플레이는 베어링이 다양한 조건에서 하중을 지탱할 수 있도록 처음부터 베어링에 설계되었으며 온도 팽창, 내부 링과 외부 링 사이의 장착이 베어링 수명에 미치는 영향 등의 요소를 고려했습니다.
특히 틈새는 소음, 진동, 열 응력, 처짐, 하중 분포 및 피로 수명에 영향을 미칠 수 있습니다. 내부 링이나 샤프트가 외부 링이나 하우징에 비해 사용 중에 더 뜨거워지고 팽창할 것으로 예상되는 상황에서는 더 높은 방사형 유격이 바람직합니다. 이 상황에서는 베어링의 유격이 줄어듭니다. 반대로, 외부 링이 내부 링보다 더 많이 팽창하면 유격이 증가합니다.
샤프트와 하우징 사이에 정렬 불량이 있는 시스템에서는 더 높은 축 유격이 바람직합니다. 정렬 불량으로 인해 내부 틈새가 작은 베어링이 빠르게 파손될 수 있기 때문입니다. 간격이 클수록 베어링은 더 높은 접촉각을 도입하므로 약간 더 높은 스러스트 하중을 견딜 수 있습니다.
*장비
엔지니어는 베어링 내부 틈새의 올바른 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 플레이가 충분하지 않은 베어링을 지나치게 조이면 과도한 열과 마찰이 발생하여 볼이 궤도에서 미끄러지고 마모가 가속화됩니다. 마찬가지로, 간격이 너무 크면 소음과 진동이 증가하고 회전 정확도가 떨어집니다.
다양한 맞춤을 사용하여 간격을 제어할 수 있습니다. 공학적 맞춤은 두 결합 부품 사이의 간격을 나타냅니다. 이는 일반적으로 구멍 속의 샤프트로 설명되며 샤프트와 내부 링 사이, 외부 링과 하우징 사이의 조임 또는 느슨함 정도를 나타냅니다. 일반적으로 느슨하게 끼워맞춤되거나 억지끼워맞춤되는 형태로 나타납니다.
내부 링과 샤프트 사이의 꼭 맞는 끼워맞춤은 제자리에 유지하고 열과 진동을 발생시키고 성능 저하를 유발할 수 있는 원치 않는 크리피지나 미끄러짐을 방지하는 데 중요합니다.
그러나 억지끼움은 내부 링을 확장하므로 볼 베어링의 틈새를 줄입니다. 마찬가지로 반경 방향 유격이 낮은 베어링의 하우징과 외부 링 사이에 단단히 끼워지면 외부 링이 압축되고 간격이 더욱 줄어듭니다. 이로 인해 음의 내부 틈새가 발생하여 샤프트가 구멍보다 더 커지게 되고 과도한 마찰과 조기 파손이 발생하게 됩니다.
목표는 베어링이 정상적인 조건에서 작동할 때 작동 유격이 없도록 하는 것입니다. 그러나 이를 달성하는 데 필요한 초기 방사형 플레이는 볼이 미끄러지거나 미끄러지는 문제를 발생시켜 강성과 회전 정확도를 감소시킬 수 있습니다. 이 초기 방사형 유격은 예압을 사용하여 제거할 수 있습니다. 예압은 일단 베어링이 장착되면 내부 또는 외부 링에 장착되는 와셔 또는 스프링을 사용하여 베어링에 영구적인 축방향 하중을 가하는 수단입니다.
엔지니어는 링이 더 얇고 변형되기 쉽기 때문에 얇은 단면 베어링의 틈새를 줄이는 것이 더 쉽다는 사실도 고려해야 합니다. 소형 및 소형 베어링 제조업체인 JITO Bearings는 고객에게 샤프트-하우징 맞춤에 더 많은 주의를 기울여야 한다고 조언합니다. 원형이 아닌 샤프트는 얇은 링을 변형시키고 소음, 진동 및 토크를 증가시키기 때문에 얇은 유형 베어링에서는 샤프트 및 하우징 진원도가 더 중요합니다.
*공차
방사형 및 축방향 유격의 역할에 대한 오해로 인해 많은 사람들이 유격과 정밀도, 특히 더 나은 제조 공차로 인해 발생하는 정밀도 사이의 관계를 혼동하게 되었습니다.
어떤 사람들은 고정밀 베어링은 유격이 거의 없어야 하고 매우 정밀하게 회전해야 한다고 생각합니다. 그들에게는 느슨한 방사형 유격이 의도적으로 느슨한 유격으로 설계된 고정밀 베어링일지라도 덜 정확하고 낮은 품질의 인상을 줍니다. 예를 들어, 과거에 일부 고객에게 왜 고정밀 베어링을 원하는지 물었고 그들은 "유격을 줄이고 싶다"고 말했습니다.
그러나 공차가 정밀도를 향상시키는 것은 사실입니다. 대량 생산이 시작된 지 얼마 지나지 않아 엔지니어들은 완전히 동일한 두 제품을 제조하는 것이 가능하더라도 실용적이지도 경제적이지도 않다는 것을 깨달았습니다. 모든 제조 변수가 동일하게 유지되더라도 한 장치와 다음 장치 간에는 항상 미세한 차이가 있습니다.
오늘날 이는 허용 가능한 허용 오차를 나타냅니다. ISO(미터법) 또는 ABEC(인치) 등급으로 알려진 볼 베어링의 공차 등급은 허용 편차를 규정하고 내부 및 외부 링 크기와 링 및 궤도의 진원도를 포함한 피복 측정값을 규제합니다. 등급이 높을수록 공차가 엄격할수록 조립된 베어링의 정밀도는 더욱 높아집니다.
엔지니어는 사용 중 부속품과 방사형 및 축방향 유격 사이의 적절한 균형을 유지함으로써 이상적인 작동 여유 공간을 0으로 만들고 저소음과 정확한 회전을 보장할 수 있습니다. 그렇게 함으로써 우리는 정밀도와 유희 사이의 혼란을 해소할 수 있으며 Stanley Parker가 산업 측정에 혁명을 일으킨 것과 마찬가지로 베어링을 보는 방식을 근본적으로 바꿀 수 있습니다.
게시 시간: 2021년 3월 4일
