모터 베어링의 소음 분석: 종합적인 개요
모터 베어링에서 지속적으로 윙윙거리거나 덜컹거리는 소리가 난다고 상상해 보세요. 이 문서에서는 이러한 소음의 원인을 자세히 살펴보고 진동이 어떻게 청각 장애로 전환되는지 설명합니다....
기계가 멈추고 자동차가 운행을 멈추고 우리가 알고 있는 일상이 무너지는 세상을 상상해 보세요. 이 악몽 같은 시나리오는 현대 기계에서 베어링이 얼마나 중요한 역할을 하는지 잘 보여줍니다. 종종 간과되는 베어링은 마찰을 줄이고 원활한 회전을 보장하며 다양한 기기의 안정성을 유지하는 필수 부품입니다. 자동차부터 가전제품에 이르기까지 베어링은 모든 것을 효율적으로 작동하게 하는 조용한 일꾼입니다. 이 글에서는 베어링의 기본 개념과 그 중요성, 그리고 그 뒤에 숨겨진 기술을 살펴보며 이 필수 불가결한 기계의 경이로움에 대한 지식을 습득할 수 있습니다.
이해해야 할 기본 지식과 베어링의 기능에 대해 알아보세요.
베어링이 어떤 기계 부품인지 알고 계신가요? '기계 산업의 필수품'이라 불리는 베어링은 다양한 기계에 널리 사용되는 중요한 부품입니다. 베어링 칼럼 1강에서는 베어링의 기본 지식과 기능에 대해 설명합니다.
베어링은 물체의 회전을 돕는 부품입니다. 이름에서 알 수 있듯이 베어링은 기계 내부에서 회전하는 '샤프트'를 지지하는 부품입니다.
베어링을 사용하는 기계에는 자동차, 비행기, 발전기 등이 있습니다. 냉장고, 진공청소기, 에어컨과 같은 가전제품에도 베어링이 사용됩니다. 이러한 기계에서 베어링은 바퀴, 기어, 터빈, 로터 등 다양한 부품이 장착된 '축'을 지지하여 축이 원활하게 회전할 수 있도록 돕는 역할을 합니다.
다양한 유형의 기계에 수많은 회전하는 "샤프트"가 사용되기 때문에 베어링은 "기계 산업의 필수품"으로 알려진 필수 부품이 되었습니다. 베어링은 눈에 잘 띄지 않는 것처럼 보이지만 실제로는 필수적인 부품입니다. 베어링이 없다면 우리는 정상적인 생활을 영위할 수 없습니다.
기계를 원활하게 작동시키기 위해 베어링은 정확히 어떤 역할을 할까요?
베어링에는 두 가지 주요 기능이 있습니다:
마찰을 줄이고 회전을 부드럽게 합니다.
회전하는 '샤프트'와 지지대 사이에 마찰이 발생하는데, 그 사이에 베어링을 설치하여 마찰을 줄여 회전을 더 부드럽게 하고 에너지 소비를 줄입니다. 이것이 바로 베어링의 기능입니다.
회전 지지대를 보호하고 회전하는 "샤프트"를 올바른 위치에 유지합니다.
회전하는 '샤프트'와 그 지지 구조는 상당한 양의 힘을 견뎌냅니다. 베어링은 이 힘으로 인한 회전 지지대의 손상을 방지하고 회전하는 '샤프트'를 올바른 위치에 유지하도록 도와줍니다. 이러한 베어링의 기능 덕분에 기계를 오랫동안 반복적으로 사용할 수 있습니다.
베어링은 눈으로 직접 볼 수 없기 때문에 얼마나 많은 베어링이 우리의 일상 생활을 지탱하고 있는지 상상할 수 없습니다. 일반적인 자동차를 예로 들어보겠습니다. 어렸을 때 배터리로 작동하는 레이싱 장난감을 가지고 놀아본 적이 있으신가요? 자동차 바퀴의 지지 구조에 베어링이 설치되어 있었던 것을 기억하는 분들이 많을 것입니다. 그렇다면 자동차에는 실제로 몇 개의 베어링이 필요할까요?
파워트레인 시스템(부품)
예시 예: AC 발전기, 터보차저 등
조향 시스템(구성 요소)
예시: 예: 스티어링 기어, 펌프 등
동력 전달 시스템(구성 요소)
예시: 예: 변속기, 차동 기어 등
서스펜션 시스템(구성품) ④서스펜션 시스템
예시: 예: 바퀴, 서스펜션 등
고급 자동차에는 최대 150개의 베어링이 사용되며, 모든 베어링은 필수적인 역할을 합니다. 만약 자동차에 베어링이 없다면 부품이 원활하게 회전하지 않아 에너지 소비가 많아지고 회전을 지지하는 부품이 손상되어 차량이 안전하고 편안하게 운행할 수 없게 될 것입니다. 이처럼 우리의 멋진 생활 뒤에는 수많은 베어링이 묵묵히 일하고 있습니다.
베어링 부품은 우리 삶을 위해 작동합니다. 베어링은 우리 삶을 지탱하는 필수 부품이기 때문에 역사적으로 높은 내구성과 정밀도가 요구되어 왔습니다. 또한 기계 기술의 지속적인 발전으로 열악한 환경에 적응할 수 있도록 더욱 특화된 새로운 베어링이 개발되고 적용될 것입니다.
앞으로도 베어링은 우리의 삶을 지속하기 위해 계속 개선되고 발전할 것입니다.
1강에서 이미 소개했듯이 베어링은 마찰을 줄이고 물체가 원활하게 움직일 수 있도록 도와주는 도구입니다. 하지만 언제, 어떻게 처음 발명되었고 어떻게 발전하여 널리 보급되었을까요? 이번 레슨에서는 예상치 못한 베어링의 역사를 소개합니다.
고대에 인간은 마찰을 줄이기 위해 여러 가지 방법을 고안해냈는데, 이집트 피라미드 건설의 예를 살펴볼 수 있습니다.
거대한 '무거운 돌덩어리'를 쌓아 올린 거대한 피라미드는 오늘날에도 전 세계 수많은 사람들에게 경외감을 불러일으키고 있습니다. 그렇다면 고대 사람들은 이 '무거운 돌덩어리'를 어떻게 옮겼을까요? 고대 이집트에서 발견된 수많은 벽화를 통해 대략적인 답을 유추해볼 수 있습니다.
고대 이집트의 여러 벽화에는 피라미드 건설이 묘사되어 있으며, 일부 벽화에는 사람들이 '무거운 돌 블록' 아래에 동그란 나무 물체를 놓고 굴리는 장면이 그려져 있습니다. 고대 이집트인들은 구르는 나무 물체를 사용하여 마찰을 줄이고 적은 힘으로 '무거운 돌 블록'을 옮겼다고 추론할 수 있습니다.
이 운송 방법은 베어링에 구름 요소(롤러)를 사용하는 것을 연상시킵니다.
인류가 마찰을 줄이려고 노력한 기록은 시기와 사용된 방법은 다르지만 전 세계적으로 찾아볼 수 있습니다. 이는 인류 역사에서 마찰 감소를 통한 원활한 상품 운송이 얼마나 중요한 가치를 지니고 있는지를 보여줍니다.
레오나르도 다빈치는 르네상스 시대 이탈리아 출신의 천재 예술가였습니다. 그는 베어링과 깊은 인연을 맺어 "현대 베어링의 아버지"라고 불릴 정도로 베어링과 깊은 관계를 맺었습니다.
다빈치는 모든 것에 호기심이 많았고 기계 설계에 큰 공헌을 했습니다. 그의 원고에는 기계 장치에 없어서는 안 될 베어링의 설계 스케치가 포함되어 있습니다.
그는 남다른 창의력으로 마찰을 크게 줄인 베어링 구조를 만들었습니다. 이 구조는 두 개의 원형 판(궤도 링) 사이에 구르는 공(롤링 요소)을 끼워 넣는 장치입니다. 놀랍게도 베어링의 설계 스케치에는 롤링 볼이 서로 접촉하는 것을 방지하는 '리테이닝 케이지'도 포함되어 있었습니다.
이 구조는 현대 베어링에 사용되는 구조와 거의 동일합니다.
따라서 궤도면 링, 구름 요소('볼' 또는 '롤러'), 고정 케이지로 구성된 '베어링의 기본 구조'는 약 500년 전에 발명되었습니다. 천재적인 레오나르도 다빈치는 창의력을 발휘하여 베어링에 혁명을 일으켰습니다.
하지만 베어링의 기본 구조가 발명된 이후에도 실제 제조와 대량 생산은 쉽지 않았습니다. 산업혁명이 일어나고 나서야 베어링이 기계에 널리 사용되기 시작했습니다.
18세기 중반부터 19세기까지 산업혁명을 거치면서 철강이 대규모로 생산되기 시작했습니다. 따라서 고강도 강철 베어링이 대량 생산되어 다양한 분야에서 널리 사용될 수 있었습니다.
산업 혁명 시대에 등장한 위대한 발명품 중 하나는 "베어링을 사용하는 차량 축"이었습니다. 최초로 널리 사용된 구름 베어링은 자전거 차축에 사용되는 다목적 볼 베어링이었습니다. 이후 롤러를 구름 요소로 사용하는 캐리지 액슬용 롤러 베어링도 발명되었습니다.
'베어링을 사용하는 차량 축'의 등장은 이동성과 운송 효율을 크게 향상시켰습니다. 그 결과 당시 많은 산업 기계에서도 베어링을 적극적으로 도입하여 산업 발전에 큰 공헌을 했습니다.
산업혁명을 거치면서 베어링은 산업 발전을 뒤에서 지원하는 중요한 부품이자 사람들의 생활에 없어서는 안 될 도구가 되었습니다.
베어링 개발의 역사는 곧 인류 문명의 발전의 역사입니다. 베어링이 발명되지 않았다면 인간은 여전히 무거운 물건을 옮기는 데 어려움을 겪고 있었을 것이며, 편리하고 안락한 서비스를 제공하는 기계도 많지 않았을 것입니다.
베어링의 탄생과 발전은 문명 발전에 막대한 영향을 미쳤습니다. 베어링은 선조들의 지혜와 기술의 결정체이자 "산업 발전의 역사"를 이끈 숨은 영웅이라고 할 수 있습니다.
3강에서는 베어링의 구조와 각 부품의 기능에 대해 소개합니다.
베어링은 롤링 모션을 사용하여 마찰을 줄입니다. 그림 1과 같이 '샤프트'가 회전하기 시작하면 베어링의 여러 '롤링 요소'('볼' 또는 '롤러' 등)가 구르기 시작합니다. 베어링은 이 롤링 모션을 활용하여 마찰을 줄입니다.
'미끄럼 운동' 일반 베어링에 비해 '구름 운동'을 활용하는 베어링은 마찰을 줄이고 회전 에너지 소비를 최소화하는 데 더 효과적입니다. 그렇다면 베어링의 구조는 어떻게 될까요? 아래에서 자세히 소개해 드리겠습니다.
현대의 베어링에는 여러 종류가 있지만 기본 구조는 약 500년 전 레오나르도 다빈치가 고안한 베어링 구조와 유사합니다.
베어링의 구성 요소에는 다음이 포함됩니다:
레이스 반지
그림 2에 표시된 "레이디얼 베어링"의 경우 레이스 링은 샤프트에 수직으로 작용하는 힘을 지지합니다. 볼 베어링의 경우 구름 요소는 볼이고 롤러 베어링의 경우 구름 요소는 롤러입니다.
이러한 유형의 레이디얼 베어링에는 궤도면 링이 사용됩니다.
샤프트의 안쪽에 조립된 궤도면 링을 내부 링이라고 합니다.
바깥쪽의 궤도 링을 외부 링이라고 하며, 하우징에 조립됩니다(※1: 그림 3 참조).
주택
하우징은 베어링을 조립할 때 베어링의 외륜과 맞닿는 부분을 말합니다.
레이스웨이 링
그림 4에 표시된 베어링은 축과 같은 방향으로 힘을 지탱하는 '스러스트 베어링'이라고 합니다.
레이스웨이 링은 이러한 유형의 스러스트 베어링에 사용됩니다.
샤프트 쪽에 조립된 궤도 링을 샤프트 링이라고 합니다.
하우징 쪽에 조립된 궤도 링을 시트 링이라고 합니다.
부드러운 회전을 위해 베어링 궤도면 링의 롤링 요소가 굴러가는 표면을 세심하게 매끄럽게 처리합니다.
롤링 요소
표 1에서 볼 수 있듯이 롤링 요소에는 '볼'과 '롤러'가 포함됩니다.
표 1 롤링 요소의 유형
 | 공 | 볼 베어링 |
 | 원통형 롤러 | 원통형 롤러 베어링 |
 | 니들 롤러 | |
 | 테이퍼 롤러(원뿔형) | |
 | 구형 롤러(배럴 모양) |
하중 용량, 회전 속도 등 사용 조건에 따라 다양한 종류의 구름 요소를 선택할 수 있습니다. 베어링의 종류에 대해서는 4강 베어링 섹션에서 설명할 예정이니 관심 있는 학습자는 다음 페이지를 참고하세요.
홀더
그림 5에서 볼 수 있듯이 베어링의 내부 링이 회전하면 구름 요소도 구르기 시작합니다. 베어링에 리테이너가 없으면 인접한 롤링 요소가 서로 접촉하게 됩니다.
접촉면에 있는 두 롤링 요소의 롤링 방향이 반대인 경우, 롤링 요소의 롤링 동작을 방해합니다.
이를 방지하기 위해 리테이너를 사용하여 인접한 롤링 요소를 분리하여 원활하게 롤링할 수 있도록 합니다. 베어링의 하중 용량과 회전 속도 등 사용 조건에 따라 다양한 유형의 리테이너를 선택할 수 있습니다. 그림 6은 대표적인 리테이너 유형을 보여줍니다.
궤도면 링, 구름 요소 및 리테이너는 각각 다른 역할을 수행한다는 것이 분명합니다. 이러한 역할은 베어링이 원활하게 회전할 수 있도록 서로 보완합니다.
그러나 이러한 구성 부품만으로는 베어링이 안정적으로 지속적이고 원활하게 회전할 수 없습니다. 다음으로 베어링의 또 다른 중요한 구성 요소를 소개합니다.
베어링의 안정적이고 부드러운 회전을 보장하려면 구름 운동의 마찰을 줄이고 부품 마모를 방지해야 합니다. 이것이 바로 윤활유의 역할입니다.
베어링에 사용되는 윤활유는 대부분 반고체(페이스트형) "그리스"와 액체 "오일"입니다.
또한 윤활유는 회전하는 베어링 내부의 열을 줄이고 베어링 수명을 연장합니다. 따라서 윤활유는 베어링의 안정적이고 원활한 회전을 보장하는 '중요한 구성 요소'이기도 합니다.
베어링의 안정적이고 원활한 회전을 위해서는 부품과 윤활유가 필요합니다.
베어링의 구성 요소에는 궤도면 링, 구름 요소, 리테이너가 있으며 각각 다른 역할을 합니다. 이러한 역할은 서로 보완하여 베어링이 원활하게 회전할 수 있도록 합니다.
또한 '윤활유'는 구름 운동의 마찰을 줄이고 부품 마모를 방지하는 데 도움을 줍니다. 각 구성 요소는 각자의 중요한 역할을 수행하여 베어링이 안정적으로 지속적이고 원활하게 회전할 수 있도록 합니다.
베어링은 서로 다른 방향에서 힘을 받게 되므로 '힘의 방향'에 따라 분류할 수 있습니다.
먼저 베어링에 가해지는 힘을 소개하겠습니다.
그림 1은 타이어가 장착된 자동차 바퀴에 사용되는 베어링에 가해지는 힘을 보여줍니다. 하나는 자동차의 무게를 지탱하는 힘(그림 1의 파란색 화살표로 표시됨)이며, 베어링은 자동차 바퀴의 축에 수직으로 힘을 견뎌야 합니다.
또한 자동차가 회전할 때 원심력이 발생하며(그림 1의 빨간색 화살표로 표시), 베어링은 자동차 차축과 같은 방향으로 힘을 견뎌냅니다.
위와 같이 베어링은 일반적으로 여러 방향에서 가해지는 힘을 견뎌냅니다. 따라서 베어링은 힘의 방향과 베어링 용량에 따라 분류할 수 있습니다. 베어링은 반경 방향 하중과 축 방향 하중을 견디며, 베어링이 견디는 힘을 "하중"이라고 하고, 축에 수직인 힘을 "반경 방향 하중"이라고 하며, 축과 같은 방향의 힘을 "축 방향 하중"이라고 합니다.
베어링의 분류
베어링이 견딜 수 있는 힘의 방향과 구름 요소의 모양에 따라 베어링은 표 1에 표시된 네 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
표 1: 베어링의 분류
| 롤링 요소 | |||
| 공 | 롤러 | ||
| 힘의 주요 방향 | 샤프트에 수직(방사형 하중) | 레이디얼 볼 베어링 | 레이디얼 볼 베어링 |
| 샤프트와 같은 방향(축 방향 하중) | 스러스트 볼 베어링 | 스러스트 볼 베어링 | |
레이디얼 볼 베어링
레이디얼 볼 베어링은 "축의 방향에 수직으로" 힘을 전달하는 "볼" 베어링입니다. 깊은 홈 볼 베어링(볼 베어링)은 레이디얼 볼 베어링의 한 종류입니다.
깊은 홈 볼 베어링은 일반적으로 사용되는 베어링 유형입니다.
깊은 홈 볼 베어링은 반경 방향 하중을 견딜 수 있을 뿐만 아니라 어느 정도의 양방향 축 방향 하중도 견딜 수 있습니다. 더 큰 축 방향 하중을 견딜 때는 나중에 소개할 앵귤러 콘택트 볼 베어링을 사용해야 합니다.
앵귤러 콘택트 볼 베어링
앵귤러 콘택트 볼 베어링은 레이디얼 하중과 단방향 축 방향 하중을 동시에 견딜 수 있습니다. 양방향 축 방향 하중을 견딜 때는 두 개 이상의 앵귤러 콘택트 볼 베어링을 함께 사용해야 합니다.
베어링이 "반경 방향 하중"과 "축 방향 하중"을 받는 경우 궤도 링과 구름 요소가 받는 하중의 방향과 샤프트에 수직인 방향 사이의 각도를 접촉각이라고 합니다.
접촉각은 일반적으로 15°, 30°, 40°로 나뉘며 각각 C, A, B 문자로 표시됩니다.
레이디얼 롤러 베어링은 "샤프트 방향에 수직으로" 힘을 전달하는 "롤러" 베어링입니다. 레이디얼 롤러 베어링은 레이디얼 볼 베어링보다 더 큰 하중을 견디며 원통형 롤러 베어링, 니들 롤러 베어링, 테이퍼 롤러 베어링, 구면 롤러 베어링 등 롤러의 종류에 따라 다양한 종류가 있습니다.
원통형 롤러 베어링
롤러 베어링은 "원통형 롤러"를 사용합니다. 원통형 롤러 베어링은 깊은 홈 볼 베어링보다 더 큰 반경 방향 하중을 견디며 충격력을 발생시키는 기계에 사용할 수 있습니다.
니들 롤러 베어링
롤러 베어링은 "바늘 모양의 롤러"를 사용합니다. 니들 롤러 베어링은 그림 5와 같이 원통형 롤러보다 직경이 작은 바늘 모양의 롤러를 사용합니다. 이 베어링의 단면 높이가 낮기 때문에 베어링 유형 기계의 소형화 및 경량화를 달성하는 데 도움이 됩니다.
테이퍼 롤러 베어링
테이퍼 롤러 베어링은 원뿔형 '테이퍼 롤러'를 사용합니다.
테이퍼 롤러 베어링은 레이디얼 롤러 베어링에 널리 사용되며 레이디얼 하중과 단방향 축 방향 하중을 동시에 견딜 수 있습니다. 양방향 축방향 하중을 견딜 때는 두 개 이상의 테이퍼 롤러 베어링을 결합해야 합니다.
구면 롤러 베어링
구면 롤러 베어링은 그림 7과 같이 '구형의 외륜 궤도면'과 '내륜 궤도면' 사이에 조립된 배럴 모양의 '구면 롤러'를 사용합니다. 따라서 구면 롤러 베어링의 내륜, 구름 요소 및 케이지가 외륜으로 기울어진 상태에서 회전할 수 있습니다.
그림 8에서 볼 수 있듯이 구면 롤러 베어링은 큰 하중을 견디고 구부러지기 쉬운 샤프트가 있는 기계에 사용됩니다. 그림 8: 구면 롤러 베어링의 적용 분야.
가해지는 하중의 방향과 크기에 따라 다양한 유형의 '베어링'을 사용할 수 있습니다. 적절한 '베어링' 유형은 다음을 기준으로 선택해야 합니다. 기계 구조 또는 사용법에 따라 다릅니다. 여기에 소개된 유형 외에도 다양한 '베어링' 유형이 있습니다.
베어링의 자동차 적용 분야.
이번 칼럼에서는 자동차에서 엔진의 동력을 차량의 차축에 전달하는 변속기와 차동 기어를 예로 들어 베어링이 어떻게 사용되는지 설명합니다.
자동차에 필요한 구동력은 고속 주행이나 경사로에서 더 큰 구동력이 필요한 경우 등 주행 조건에 따라 달라집니다. 변속기는 엔진의 동력을 주행에 적합한 구동력으로 변환하여 차축에 전달하는 장치입니다. 변속기 내부에는 다양한 종류의 베어링이 각각의 역할을 수행하기 위해 사용되며, 자동차 부품에도 많은 베어링이 사용됩니다.
변속기는 크게 수동과 자동의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 수동 변속기를 사용하는 차량의 경우 기어 변속 레버는 운전석 쪽에 있습니다.
운전자가 수동으로 기어 변속 레버를 조작하여 엔진 출력을 주행 조건에 적합한 구동력으로 변환합니다. 수동 변속기는 샤프트와 기어로 구성됩니다. 아래에서는 이러한 부품을 지지하는 베어링을 소개합니다.
샤프트를 지지하는 베어링
샤프트의 회전을 지탱하는 엔진의 동력 크기와 기어에서 발생하는 힘에 따라 적합한 유형의 베어링이 선택됩니다.
표 1. 샤프트를 지지하는 베어링.
| 방사형 부하 | 축 방향 하중 | 베어링의 종류 |
| Small | Small | 깊은 홈 볼 베어링(볼 베어링) |
| 대형 | Small | 원통형 롤러 베어링 |
| 대형 | 대형 | 테이퍼형 롤러 베어링 |
기어 지지용 베어링
수동 변속기에서는 기어가 항상 서로 맞물려 회전합니다.
주행에 적합한 구동력을 전달하려면 레버를 조작하여 적절한 기어(A)를 선택합니다. 그러면 선택한 기어(A)가 샤프트에 연결되어 샤프트와 같은 속도로 회전합니다.
주행 조건이 변경되어 바퀴에 다른 구동력을 전달해야 하는 경우 레버를 조작하여 축에 연결된 기어(A)를 축에서 들어 올려 다른 구동력에 적합한 기어(B)를 선택합니다. 그런 다음 선택한 기어(B)를 축에 연결하여 축과 같은 속도로 회전합니다.
이때 샤프트에서 들어 올려진 기어(A)는 샤프트와 다른 속도로 회전합니다. 기어와 샤프트가 서로 다른 속도로 회전할 수 있도록 기어의 내면(내측)과 샤프트의 외면(외측) 사이에 니들 롤러 베어링(니들 롤러와 케이지가 있는 부품)을 설치하여 그 사이에서 굴러가도록 하는 것이 니들 롤러 베어링입니다.
자동차가 좌회전 또는 우회전할 때 안쪽 바퀴축의 속도는 감소하고 바깥쪽 바퀴축의 속도는 증가합니다. 디퍼렌셜 기어는 변속기의 구동력을 더 큰 구동력으로 변환하여 좌우 바퀴축에 전달하여 서로 다른 속도를 내는 장치입니다.
차동 기어는 작은 기어 액슬(변속기 쪽의 샤프트)과 액슬 쪽의 기어가 수직으로 맞물려 설치됩니다. 베어링은 샤프트의 회전과 기어에서 발생하는 힘을 지지합니다.
샤프트 지지용 테이퍼 롤러 베어링
테이퍼 롤러 베어링의 조합은 반경 방향 및 양방향 축 방향 하중을 모두 지원하여 기어의 적절한 맞물림을 보장하고 좌우 휠 축에 큰 구동력을 전달합니다.
요약
이번 기사에서는 엔진에서 바퀴 축으로 동력을 전달하는 장치에 사용되는 베어링에 대해 소개했지만, 자동차에는 그 외에도 많은 부품에 베어링이 사용됩니다.
각 베어링은 고유한 역할을 수행하며 차량의 주행 성능과 안전성을 향상시킵니다. 자동차의 안전성과 편의성을 더욱 향상시키기 위해 베어링의 성능과 신뢰성에 대한 요구 사항은 앞으로도 계속 높아질 것입니다.
'에너지 제조', '원료 제조', '제품 가공'의 세 가지 분야의 기계에 사용되는 베어링을 소개합니다.
발전기는 일상 생활에 필요한 에너지를 생산하는 중요한 기계입니다. 풍력 터빈은 전 세계적으로 엄청난 인기를 얻고 있습니다.
그러나 풍력 터빈은 설치 위치가 높기 때문에 유지 보수에 상당한 어려움이 있습니다. 따라서 풍력 터빈에 사용되는 베어링은 고장률을 최소화하고 수명이 길면서 신뢰성이 높아야 합니다.
풍력 터빈에는 많은 베어링이 사용되는데, 여기서는 바람의 회전력을 받아 발전기에 전달하는 역할을 하는 메인 스핀들 베어링에 대해 설명합니다.
메인 스핀들 베어링
풍력 터빈은 풍력을 이용해 메인 스핀들을 회전시키고 회전 에너지를 발전기에 전달하여 전력을 생산합니다.
메인 스핀들 베어링은 블레이드와 회전 부품의 무게를 지탱하는 동시에 크기와 방향이 다양한 불규칙한 풍력도 견뎌내야 합니다. 이러한 엄격한 기능 요구 사항으로 인해 구면 롤러 베어링은 큰 힘을 지탱하는 능력과 우수한 자동 정렬 특성으로 알려진 메인 스핀들 베어링의 기본 선택입니다.
자체 정렬 속성이란 무엇인가요?
자동 정렬은 외부 링이 기울어져도 내부 링, 롤링 요소 및 케이지가 원활하게 회전하는 품질을 말합니다.
상당한 하중을 지탱하기 위해 메인 스핀들 베어링은 일반적으로 1m가 넘는 대형 구면 롤러 베어링을 사용합니다.
철강 압연기는 다양한 용도에 맞는 다양한 형태의 철강재를 생산하여 원료 제조의 근간을 이루는 기계입니다. 이 장비를 소개합니다.
원자재 제조에 사용되는 베어링 - 철강 압연 공장 압연 공장에서는 두 개의 역회전 롤 사이에서 철강재를 압착하고 압연합니다.
또한 "쇠는 뜨거울 때 쳐라"라는 속담처럼 철강재는 고온에서 압연되는 경우가 많습니다. 따라서 이러한 상황에서 사용되는 베어링은 롤러가 회전할 수 있도록 높은 온도와 힘을 견뎌야 합니다.
작업 롤 베어링
제강 공장의 작업 롤은 압연 공정 중에 발생하는 극도로 높은 반경 방향 하중과 양방향 축 방향 하중을 견디기 위해 4열 테이퍼 롤러 베어링으로 지지됩니다.
백업 롤 베어링
작업 롤은 롤링 중에 발생하는 상당한 하중으로 인해 변형되는 경향이 있지만 백업 롤은 이러한 현상을 효과적으로 억제합니다. 백업 롤은 큰 반경 방향 하중을 지탱하는 4열 원통형 롤러 베어링과 축 방향 하중을 지탱하는 다열 테이퍼형 롤러 베어링을 사용합니다.
마지막으로 제품 가공에 일반적으로 사용되는 장비를 소개합니다.
다양한 제품 및 부품을 용도에 따라 가공하는 데 사용되는 장비를 "공작 기계"라고 합니다. 최근에는 컴퓨터로 제어되는 가공을 수행하는 머시닝 센터가 점점 더 대중화되고 있습니다.
머시닝 센터는 수작업으로 달성하기 어려운 정밀하고 미세한 가공을 달성하는 동시에 가공 시간을 크게 단축할 수 있습니다.
가공 중 발생하는 열로 인한 공작물 치수의 변화와 가공 정밀도 저하를 방지하기 위해 머시닝 센터의 메인 스핀들(공구가 설치되는 곳)에는 열팽창 특성이 낮은 베어링이 필요합니다.
메인 스핀들 베어링
머시닝 센터의 메인 스핀들은 앵귤러 콘택트 볼 베어링을 사용하여 가공 중 반경 방향 및 축 방향 하중을 모두 견뎌냅니다.
이 유형의 베어링은 세라믹을 베어링 재료로 사용합니다. 이러한 세라믹 베어링은 고속 회전 시 열팽창이 적어 공작물 크기의 변화를 억제할 수 있습니다.
또한 이러한 베어링은 열이 발생하는 적절한 위치에만 필요한 윤활유를 공급하고 신속하게 배출할 수 있어 과열을 방지하는 데 도움이 됩니다.
요약: 우리 삶을 지탱하는 베어링
에너지, 재료 및 제품 제조에 사용되는 기계는 일상 생활에서 흔히 볼 수 없는 것처럼 보이지만, 앞서 살펴본 것처럼 많은 베어링이 이러한 기계의 작동을 지원합니다. 이러한 베어링은 기계의 회전을 지원할 뿐만 아니라 우리의 일상 활동에도 중요한 도움을 줍니다.
일반 베어링의 부품은 금속 재질로 만들어지며 윤활유나 그리스를 윤활제로 사용합니다. 그러나 이러한 일반 베어링을 전기가 발생하고 자기가 발생하며 산과 알칼리에 의해 부식되기 쉬운 환경에서 사용하면 빠르게 손상되어 원활하게 회전할 수 없게 됩니다.
위의 조건에서 사용할 수 있도록 특수 사용 환경을 위한 특수 소재와 윤활제를 사용한 베어링이 개발되었습니다.
에어컨 실외기에는 공기를 외부로 내보내는 팬이 장착되어 있으며, 베어링이 이 팬을 지지합니다. 최근에는 팬의 회전 속도를 제어할 수 있는 모터(주파수 변환)가 점점 더 보편화되고 있습니다. 그러나 모터의 특성상 작동 중 고주파 전류로 인해 전압이 발생할 수 있습니다.
전압이 일정 수준까지 누적되면 베어링 내부에 전류가 흐르게 되어 베어링 고장을 일으킬 수 있습니다. 이러한 현상을 "전기 침식"이라고 합니다. 따라서 베어링의 구름 요소로 절연 성능이 우수한(쉽게 전도되지 않는) 세라믹 베어링이 필요합니다.
또한 세라믹 베어링은 인프라 관련 시설이나 병원의 기계 모터와 같은 중요 장비에도 사용되어 갑작스러운 장비 고장을 방지합니다.
이미지 3 - MRI(자기 공명 영상 장치)
고령화가 심각해지면서 건강에 대한 사람들의 관심이 높아지면서 전 세계적으로 의료 장비가 지속적으로 증가하고 있습니다. MRI(자기공명영상장치)는 강한 자력을 이용해 장기와 혈관을 촬영하여 내부를 검사하는 장비입니다.
MRI의 강한 자성 아래에서 일반 베어링을 사용하면 자기장을 방해하여 정밀한 검사가 불가능합니다. 또한 베어링이 원활하게 회전할 수 없습니다.
따라서 MRI에 사용할 때는 강한 자기의 영향을 받지 않는 베어링이 필요합니다.
베어링 라이너의 궤도 링과 롤링 요소는 자기의 영향을 쉽게 받지 않는 세라믹을 사용합니다. 케이지에는 윤활 성능이 뛰어난 레진을 사용하여 정밀한 검진에 기여합니다.
올림픽 선수들이 사용하는 스케이트보드의 베어링은 선수들의 기대에 따라 새롭게 개발되었습니다. 스케이트보드의 네 바퀴에는 각각 2개의 베어링(총 8개)이 사용됩니다.
스케이트 보드에는 세라믹 볼을 사용하는 베어링이 장착되어 있습니다. 표면 처리 를 레이스웨이 링과 케이지에 적용하여 '가볍고 부드러운 회전'과 '편안한 승차감'을 강화했습니다.
또한 선수들이 레이스가 끝날 때까지 속도를 유지할 수 있어 더 어려운 기술에 도전할 수 있습니다. 따라서 "힐 플립"과 같은 고난도 기술 동작을 성공적으로 완료하는 데 기여합니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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