구름 베어링의 계산(수명시간, 동정격하중, 정정격하중)

1. 개요

• 내륜과 외륜 사이에 볼 또는 롤러를 삽입시켜서 회전 접촉을 시켜서 마찰을 최대한으로 경감시킨 베어링을 구름 베어링이라 한다.
• 구름 베이링은 전동체(볼, 롤러)등의 형태, 궤도륜, 하중의 방향등에 따라 많은 종류로 나뉘는데 전동체에 대한 분류로는 볼 베어링과 롤러 베어링이 있다.

2. 베어링의 하중 설계

(1) 한계속도지수 및 최대사용 회전수

• 한계 속도지수: 구름 베어링의 전동체(볼 또는 롤러)는 내륜과 외륜 사이에서 구름 접촉을 하는데, 고속 회전을 하게 되면, 내륜과 외륜 사이에서 구름 접촉을 하지 못하고 미끄러지게 됨으로써 문제가 발생하므로, 베어링의 최대 회전 속도를 제한 하기 위해 사용된다. dN = d x N (d: 축경, 베어링 내경, N: 베어링의 회전수(rpm))
• 최대사용회전수(N): 구름 베어링의 전동체(볼 또는 롤러)는 내륜과 외륜 사이에서 구름 접촉을 하는데, 고속 회전을 하게 되면 내륜과 외륜 사이에서 구름 접촉을 하지 못하고 미끄러지게 되는 문제가 발생하므로, 베어링의 최대 회전속도를 제한하기 위해 사용한다. N=dN / d (rpm) (d는 축경 또는 베어링 내경, dN은 베어링의 한계속도지수)

(2) 베어링의 선정

• 작용하중 + 베어링 수명 결정 => 정격 하중 계산 => 베어링 선정
• 작용하중은 베어링 특성(하중, 속도, 소음, 진동)을 고려하여 계산한다.
• 베어링이 회전하지 않거나 10 rpm이하 회전 시 정 정격하중으로 계산한다.
• 정격 부하용량 조건 C > P x fw (C는 정격 부하용량, P는 최대 점등가 하중, fw는 하중계수(1.2~1.5))
• 평균하중 Pm = (2Pmax + Pmin) / 3 (Pmax는 최대 동등가하중, Pmin은 최소 동등가하중)

(3) 정격 하중(부하 용량): 구름 베어링이 정지상태에서 견딜 수 있는 최대하중

(4) 동 정격하중: 구름 베어링이 회전 중에 견딜 수 있는 최대하중

(5) 기본 정정격 하중: 접촉부 영구 변형량이 전동체 지름의 0.0001배가 될때의 하중

(6) 기본 동정격 하중: 베이링 정격 수명이 100만 회전수가 되도록 하는 하중

(7) 정격수명: 베어링을 같은 조건으로 운전 90%의 베어링 피로손상이 생기지 않을때의 총 회전수