구름베어링의 회전속도와 회전수 허용치
구름베어링의 회전속도 한계는 베어링 내부의 마찰열에 의한 온도 상승을 억제하면서 지속적으로 작동할 수 있는 경험적인 회전 속도입니다. 베어링의 허용 회전수는 베어링의 형식, 치수, 리테이너의 재료 및 형식, 베어링이 받는 하중, 윤활법, 냉각 환경 등에 따라 달라집니다.
허용 회전수는 보통 그리스 윤활과 오일 윤활에 따라 다르게 기재되며, 이는 일반적인 하중 조건에서 안전하게 운전할 수 있는 속도입니다. 오일 윤활이 기준인 경우, 오일 목욕 윤활법을 기준으로 하며, 그리스 윤활의 경우 회전속도 한계가 낮아집니다.
또한, 베어링의 회전 속도가 허용 회전수의 70%를 넘는 경우에는, 고속 성능에 적합한 윤활제를 선택해야 합니다. 일반적인 윤활제는 고속 회전에 적합하지 않으므로 고속용 그리스를 선정해 발열을 줄이고 성능을 유지하는 것이 중요합니다.
결국 베어링의 허용 회전수는 다양한 요소에 의해 결정되며, 이를 초과하지 않는 범위 내에서 적절한 윤활 및 냉각을 적용해야 합니다. 베어링 제조사에서는 특정 베어링의 허용 회전수를 제공하는데, 예를 들어 NSK나 SKF 같은 제조사는 제품에 따른 회전수 가이드라인을 명시하고 있습니다.
베어링의 최대하중과 적정하중
베어링은 최대하중을 넘지 않는 조건에서 사용되어야 수명이 길어지고 문제 발생을 예방할 수 있습니다. 구름베어링은 정해진 하중을 초과하면 변형이 발생하고, 이로 인해 소음, 진동, 그리고 온도 상승이 나타나며, 이러한 현상이 지속되면 베어링 교체가 필요할 수 있습니다.
특히 과부하로 인해 궤도면과 전동체에 영구 변형이 생기면, 회전 시 소음과 진동이 심화되고, 마찰이 증가해 베어링의 성능이 급격히 떨어집니다. 이를 방지하기 위해 베어링을 설계할 때 최대 하중을 고려하고, 사용 환경에서 하중과 윤활 상태를 지속적으로 관리하는 것이 중요합니다. 만약 최대 하중을 넘어설 경우, 베어링의 내부 구조가 손상되어 정밀도에 악영향을 미치며, 이는 시스템 전체의 성능 저하로 이어질 수 있습니다.
1. 정적 하중 한도
베어링이 멈춰 있는 상태에서 외부로부터 받는 하중을 정적 하중이라고 합니다. 베어링의 최대 정적 하중은 변형을 방지할 수 있는 수준으로 설정되어야 하며, 정적 하중 안전율을 적용해 과도한 하중으로 인한 영구 변형을 방지합니다. 궤도면과 전동체의 접촉부에 과도한 하중이 가해지면 플래팅 현상이 발생해 회전 성능이 저하될 수 있습니다.
2. 동적 하중 한도
베어링이 회전 중일 때 받는 하중을 동적 하중이라고 하며, 이를 기반으로 베어링의 수명이 결정됩니다. 동적 하중의 크기는 베어링의 **정격 하중(C)**과 관련이 있으며, C/P 비율로 평가됩니다. C는 베어링의 기본 동적 하중 정격, P는 실 하중으로, C/P가 12 이상인 조건에서 적정 수명을 유지할 수 있습니다.
3. 하중 분배와 정격 하중
베어링의 적정 하중은 베어링의 구조, 재질, 회전 속도, 그리고 사용 환경에 따라 달라집니다. 제조사에서 제공하는 베어링 카탈로그에는 각 베어링의 **기본 정격 하중(C)**이 기재되어 있으며, 이는 정격 수명(L10) 100만 회전에서 90%의 신뢰도로 견딜 수 있는 동적 하중을 의미합니다.
4. 추력 하중과 반경 하중
베어링은 **추력(액시얼)**과 반경(레이디얼) 하중을 동시에 받을 수 있으며, 하중의 방향에 따라 적정 하중 값이 달라집니다. 레이디얼 하중은 축 방향이 아닌 직각 방향으로 가해지는 하중, 추력 하중은 축을 따라 가해지는 하중을 의미합니다. 베어링이 받는 하중이 일정 비율 이상일 때는, 하중 계수를 적용해 베어링의 적정 하중을 설정해야 합니다.
5. 안전 계수 적용
적정 하중을 설정할 때는 **안전 계수(SF)**를 적용해 예상치 못한 하중 변화나 충격 하중을 고려합니다. SF는 운전 조건, 충격성, 진동에 따라 1.0 이상으로 설정되며, 특정 조건에서 하중에 대한 여유를 확보할 수 있습니다.
6. 윤활과 온도 영향
베어링의 적정 하중은 윤활 상태와 운전 온도에 따라 변동될 수 있습니다. 윤활이 충분하지 않거나 온도가 과도하게 상승할 경우, 마찰이 증가해 베어링의 하중 한도에 영향을 미칠 수 있습니다.
베어링의 적정 하중을 설정할 때는 제조사에서 제공하는 기술 자료 및 하중 계산 방식을 참고하여 최적의 조건을 설정하는 것이 중요합니다.
www.skf.com / www.nsk.com / www.schaeffler.com
