깊은 홈 볼 베어링이란 무엇입니까? 완전한 가이드

에이 깊은 홈 볼 베어링 내부 링, 외부 링 및 케이지 사이에 고정된 볼을 사용하는 전동체 베어링으로, 궤도 홈은 다른 볼 베어링 유형에 비해 깊습니다. 일반적으로 홈 깊이는 볼 직경의 20~30%입니다. 이러한 더 깊은 궤도 형상 덕분에 베어링은 별도의 스러스트 베어링 없이도 방사형 하중(샤프트에 수직인 힘)뿐만 아니라 양방향의 축방향 하중(샤프트를 따르는 힘)도 처리할 수 있습니다. 깊은 홈 볼 베어링은 세계에서 가장 널리 제조되고 사용되는 베어링 유형으로 전 세계 베어링 생산량의 대부분을 차지합니다.

전기 모터와 기어박스부터 가전제품, 자동차 휠 허브, 의료 장비에 이르기까지 샤프트가 최소한의 유지 관리로 부드럽고 효율적으로 회전해야 하는 모든 곳에서 볼 수 있습니다.

깊은 홈 볼 베어링의 작동 원리

깊은 홈 볼 베어링의 작동 원리는 간단합니다. 볼과 궤도 사이의 구름 접촉이 미끄럼 마찰을 구름 마찰로 대체하는데, 이는 훨씬 더 낮습니다. 내부 링이 샤프트와 함께 회전할 때 볼은 내부 링과 외부 링 모두의 홈이 있는 궤도를 따라 굴러갑니다. 리테이너라고도 하는 케이지는 볼이 원주 주위에 균등한 간격을 유지하도록 하여 볼이 서로 닿는 것을 방지하고 일관된 하중 분산을 유지합니다.

주요 특징은 궤도의 깊이와 곡률입니다. 그루브 반경은 일반적으로 볼 직경의 51~53% — 공보다 약간 크며 단일 지점이 아닌 정합 접촉 호를 생성합니다. 이 기하학은 다음을 의미합니다.

• 방사형 하중은 여러 볼에 동시에 분산되어 단일 지점의 접촉 응력을 줄입니다.
• 에이xial loads are transferred through the shoulder of the groove to the outer ring, allowing the bearing to resist thrust in both directions
• 깊은 홈은 결합된 하중이나 정렬되지 않은 하중으로 인해 볼이 궤도 밖으로 올라가는 것을 방지합니다.

표준 깊은 홈 볼 베어링은 일반적으로 최대 축 하중을 지원할 수 있습니다. 정격 레이디얼 정하중 용량의 20~50% , 특정 설계 및 작동 조건에 따라 다릅니다.

주요 구성 요소 및 기능

모든 깊은 홈 볼 베어링은 네 가지 기본 구성요소로 구성되며 각각은 특정 엔지니어링 기능을 가지고 있습니다.

링과 볼의 가장 일반적인 재료는 다음과 같습니다. 에이ISI 52100 chrome steel , 표면 경도로 열처리 58~65HRC(로크웰 C) . 이 경도는 매우 중요합니다. 이는 정적 과부하 시 압입(브리넬링) 및 주기적 하중 시 피로에 저항하는 베어링의 능력을 결정합니다.

깊은 홈 볼 베어링 유형 및 변형

기본 설계는 다양한 작동 환경과 장착 요구 사항에 맞게 다양한 변형으로 개발되었습니다. 이러한 변형을 이해하면 특정 용도에 맞는 올바른 베어링을 선택하는 데 도움이 됩니다.

개방형 vs 차폐형 vs 밀봉형

• 개방형 베어링(접미사 없음) - 밀봉 요소가 없다. 외부 윤활 관리가 필요합니다. 베어링이 깨끗한 유욕 환경에서 작동하거나 외부 윤활되는 곳에 사용됩니다.
• 차폐 베어링(접미사 Z 또는 ZZ) - 한쪽 또는 양쪽의 금속 차폐; 비접촉; 마찰 불이익 없이 오염 유입을 줄입니다. 밀봉되지 않음
• 밀봉형 베어링(접미사 RS 또는 2RS) - 한쪽 또는 양쪽에 고무 또는 PTFE 접촉 씰이 있습니다. 공장에서 그리스가 채워져 있음; 효과적인 오염 배제 및 그리스 유지 기능을 제공합니다. 쉴드에 비해 마찰 증가가 적습니다. 유지보수가 필요 없는 애플리케이션을 위한 가장 일반적인 선택

단일 행 대 이중 행

• 단일 행 - 표준 구성 한 줄의 공; 우수한 속도 성능으로 결합 하중을 처리합니다. 깊은 홈 볼 베어링 응용 분야의 대부분을 차지합니다.
• 두 배 줄 - 단일 베어링에 있는 두 줄의 볼; 대략 60~70% 더 높은 반경 방향 하중 용량 비슷한 단열 베어링보다; 단열 베어링이 부족하고 공간이 두 개의 별도 베어링을 허용하지 않는 곳에 사용됩니다.

특수 소재 변형

• 스테인레스 스틸 베어링 - AISI 440C 스테인레스 스틸 링과 볼; 크롬강보다 낮은 하중 용량(대략) 20~30% 감소 ) 그러나 부식성 또는 식품 등급 환경에 적합합니다.
• 하이브리드 세라믹 베어링 - 질화규소(Si₃N₄) 세라믹 볼이 포함된 크롬강 링; 공은 40% 더 가벼워짐 강철보다 최대 속도 가능 30~40% 더 높음 모든 강철 등가물보다; 고속 스핀들, 치과용 드릴 및 모터스포츠 응용 분야에 사용됩니다.
• 풀 세라믹 베어링 - 지르코니아(ZrO2) 또는 질화규소의 모든 구성요소; 전기적으로 비전도성, 비자성, 극한의 화학적 또는 온도 환경에 적합

깊은 홈 볼 베어링 지정 번호 이해

깊은 홈 볼 베어링은 ISO 15와 주요 제조업체(SKF, FAG, NSK, NTN, Timken)의 번호 지정 규칙을 가장 일반적으로 따르는 표준화된 지정 시스템으로 식별됩니다. 명칭은 베어링의 치수와 기능을 간결한 영숫자 코드로 인코딩합니다.

예시 지정 사용 6205-2RS :

• 6 — 베어링 유형 코드: 6 = 단열 깊은 홈 볼 베어링
• 2 — 치수 시리즈: 단면 치수(보어에 대한 폭 및 외경)를 나타냅니다.
• 05 — 보어 코드: 05 × 5 = 보어 직경 25mm (보어 코드 04 이상에는 5를 곱함)
• 2RS — 접미어: 양쪽에 고무 접촉 씰, 공장에서 그리스 처리됨

따라서 6205-2RS는 단열 깊은 홈 볼 베어링입니다. 25mm 보어, 52mm 외경, 15mm 폭 — 전 세계적으로 가장 일반적으로 재고가 있는 베어링 크기 중 하나입니다. 6000, 6200 및 6300 시리즈는 대부분의 표준 애플리케이션 요구 사항을 충족합니다.

부하 등급 및 실제 의미

모든 깊은 홈 볼 베어링은 ISO 281에 정의된 두 가지 기본 하중 등급을 특징으로 합니다.

동정격하중(C)

동정격 하중 C는 동일한 베어링 그룹이 정격 수명 동안 이론적으로 견딜 수 있는 일정한 레이디얼 하중입니다. 백만 혁명 . 이는 L10 베어링 수명(베어링 전체의 90%가 주어진 조건에서 충족하거나 초과하는 수명)을 계산하는 데 사용됩니다. 기본 생활 방정식은 다음과 같습니다.

L10 = (C / P)³ × 10⁶ 회전 , 여기서 P는 적용된 등가 동적 하중입니다.

예를 들어 C = 14.0kN이고 3.5kN 하중에서 작동하는 6205 베어링의 L10 수명은 (14.0 / 3.5)³ × 10⁶ = 6400만 회전 . 1,500RPM에서 이는 대략 다음과 같습니다. 710시간 운영.

정정격 하중(C₀)

정하중 C₀는 궤도나 볼의 영구 변형 없이 베어링이 견딜 수 있는 최대 하중을 정의합니다. C₀를 초과하면 브리넬링이 발생합니다. 이는 진동과 소음을 증가시키는 전동면의 작은 움푹 들어간 부분입니다. 동일한 6205 베어링의 경우 C₀ = 7.8kN입니다. 베어링 기능을 유지하려면 정적 하중, 충격 하중 또는 충격력을 이 값 미만으로 유지해야 합니다.

속도 기능: 제한 및 기준 속도

깊은 홈 볼 베어링은 볼과 궤도면의 접촉 면적이 작아 열과 마찰이 상대적으로 적기 때문에 고속 작동에 적합합니다. 두 가지 속도 매개변수가 관련됩니다.

• 기준 속도 - 열 균형 기준에 따라 정의된 경부하 하에서 표준 윤활을 사용하여 베어링이 지속적으로 작동할 수 있는 속도. 그리스 윤활을 사용하는 6205 베어링의 경우 이는 일반적으로 약 12,000~14,000RPM .
• 속도 제한 - 기계적 제약(케이지 강도, 볼 원심력)에 기초한 절대 최대 속도; 지속적인 작동 속도가 아닙니다. 일반적으로 20~30% 더 높음 기준속도보다

동일한 크기의 하이브리드 세라믹 변형은 30,000~40,000RPM 더 가벼운 볼은 원심력을 덜 발생시키고 접촉 영역에서 더 낮은 열을 발생시키기 때문입니다.

깊은 홈 볼 베어링과 기타 베어링 유형 비교

대체 베어링 유형에 비해 깊은 홈 볼 베어링이 어디에 적합한지 이해하면 해당 베어링이 널리 사용되는 이유와 다른 베어링 유형이 더 적합한 시기가 명확해집니다.

깊은 홈 볼 베어링의 가치는 다용도성에 있습니다. 컴팩트하고 비용 효율적인 패키지로 낮은 마찰로 고속에서 결합 하중을 적절하게 처리합니다. 하중이 주로 방사형 또는 높은 단방향 축방향 하중인 경우 롤러 또는 앵귤러 콘택트 베어링이 더 나은 선택이 됩니다.

깊은 홈 볼 베어링이 사용되는 곳

하중 다양성, 고속 성능, 낮은 마찰, 컴팩트한 크기 및 저렴한 비용의 조합으로 인해 깊은 홈 볼 베어링은 광범위한 산업 분야에서 기본 베어링으로 선택됩니다.

• 전기 모터 — 전 세계적으로 가장 큰 단일 응용 분야입니다. 거의 모든 AC 및 DC 모터는 드라이브 엔드 및 비드라이브 엔드 위치 모두에서 깊은 홈 볼 베어링을 사용합니다.
• 에이utomotive - 교류 발전기, 시동 모터, 물 펌프, 아이들러 풀리 및 많은 변속기 샤프트 수명이 긴 그리스가 포함된 밀봉형 버전이 표준입니다.
• 가전제품 - 세탁기, 진공청소기, 에어컨, 전동 공구 및 팬 일반적으로 6000 또는 6200 시리즈 밀폐형 베어링
• 산업용 기어박스 및 펌프 - 중간 부하 구동 시스템에서 축 하중을 지지합니다. 하중이 더 무거운 곳에서는 롤러 베어링과 함께 사용됩니다.
• 의료 장비 - 치과용 핸드피스, 원심분리기, 수술 도구 고속, 저소음 및 멸균 성능을 위한 하이브리드 세라믹 변형이 종종 사용됩니다.
• 에이gricultural machinery - 컨베이어 롤러, 팬, 보조 샤프트 먼지가 많은 실외 환경을 위한 고온 그리스가 포함된 밀봉형 버전

윤활: 그리스와 오일 및 선택 방법

윤활은 베어링 정격 수명을 달성하는 데 가장 중요한 요소입니다. 작동 중인 깊은 홈 볼 베어링 고장의 대부분은 윤활 문제(윤활 부족, 잘못된 윤활 유형 또는 오염된 윤활)로 인해 직간접적으로 발생합니다.

그리스 윤활

그리스는 제자리에 유지되고 순환 시스템이 필요하지 않으며 오염에 대한 어느 정도 밀봉 기능을 제공하기 때문에 대부분의 깊은 홈 볼 베어링 응용 분야에 사용됩니다. 사전 그리스가 도포된 밀봉 베어링(2RS)은 공장에서 대략 그리스로 채워져 있습니다. 자유 베어링 부피의 25-35% — 과도하게 채우면 휘젓기, 발열 및 조기 고장이 발생합니다. 표준 그리스 작동 범위는 일반적으로 -30°C ~ 120°C , 고온 그리스가 확장되어 있습니다. 180°C 이상 .

오일 윤활

그리스가 휘젓거나 품질이 저하되는 고속 또는 고온 응용 분야에는 오일 윤활이 선호됩니다. 매우 빠른 속도(기준 속도 이상)에서는 오일-에어 미스트 또는 제트 윤활을 사용하여 열 발생을 최소화하면서 정확하게 계량된 오일을 베어링 접촉 영역에 전달할 수 있습니다. 오일 윤활 응용 분야에는 씰이나 쉴드가 없는 개방형 베어링이 필요합니다.

일반적인 실패 모드 및 이를 방지하는 방법

깊은 홈 볼 베어링이 어떻게 실패하는지 이해하면 엔지니어는 최대 서비스 수명을 달성하기 위해 베어링을 올바르게 선택, 설치 및 유지 관리할 수 있습니다.

1. 피로 파쇄 - 반복 응력 하에서 표면 아래 균열이 표면으로 전파되어 궤도의 박리를 유발합니다. 이는 정상적인 수명 종료 실패 모드입니다. 정격 부하 한계 내에서 작동하고 깨끗하고 적절한 윤활을 사용하면 지연이 발생합니다.
2. 브리넬링(거짓 또는 참) - 트루 브리넬링은 C₀를 초과하는 정적 과부하로 인한 영구적인 압입입니다. 폴스 브리넬링은 비회전 베어링의 미세 진동으로 인해 발생합니다(보관 또는 운송 장비에서 일반적임). 진동 감쇠 저장소를 사용하고 충격 부하를 방지하여 두 가지를 모두 방지합니다.
3. 부식 — 습기 유입이 강철 표면을 공격하여 응력 집중 지점 역할을 하는 녹 구덩이를 형성합니다. 적절한 그리스와 적절한 하우징 장착으로 밀봉된 베어링은 습기 유입을 방지합니다.
4. 전기 침식(플루팅) - 베어링을 통과하는 표류 전류는 궤도에 아크 방전 피트를 생성하여 특징적인 빨래판 패턴을 생성하고 잔해를 생성합니다. VFD 구동 모터에는 절연 베어링 또는 샤프트 접지 링을 사용하십시오.
5. 부적절한 장착 — 링이 아닌 볼을 통해 장착력을 가하면 즉시 브리넬링이 발생합니다. 항상 적절한 장착 도구(간단 끼워 맞춤을 위한 프레스 또는 인덕션 히터)를 사용하고 누르고 있는 링에만 힘을 가하십시오.