베어링 평가

Jul 01, 2023

Markus Raabe가 베어링 계산 방법을 탐구합니다.

롤링 요소 베어링은 변속기 내의 중요한 구성 요소입니다. 일반적으로 기하학적 제한, 하중 방향 요구 사항 및 정격 수명을 기준으로 선택됩니다.

정격 수명은 대부분 카탈로그의 등가 하중과 동정격 하중을 사용하여 ISO 281을 기준으로 계산됩니다. 수정된 수명 등급에서는 윤활 및 청결도와 같은 추가 영향 요인을 고려할 수 있습니다. 수명 등급은 최대 하중을 제한합니다. 최소 하중과 관련하여 베어링 카탈로그는 미끄러짐이 마모 또는 번짐으로 이어질 수 있으므로 동적 또는 정적 정격 하중의 1~2% 범위의 제한을 제공합니다. ISO 281을 기반으로 한 등가 하중을 사용하면 정렬 불량, 모멘트 하중 또는 베어링 틈새가 고려되지 않습니다.

베어링 정격 수명을 계산하기 위한 보다 자세한 접근 방식은 ISO/TS 16281에 제공됩니다. 이는 베어링 내의 하중 분포를 기반으로 하기 때문에 수동으로 평가할 수 없습니다. 하중 분포를 고려하면 정렬 불량, 베어링 간격 또는 피팅과 같은 추가 효과가 포함될 수 있습니다. 이 접근 방식을 확장하면 하우징 변형을 고려할 수 있으며 이는 베어링 내의 하중 분포에도 영향을 미칩니다.

준정적 평형을 기반으로 한 하중 분포를 사용하여 추가 평가를 수행할 수 있습니다. 볼 베어링의 경우 높은 축 하중에서 잘림 위험은 접촉 타원의 확장과 숄더 ​​높이를 비교하여 평가할 수 있습니다. 스핀-롤 비율과 원주 볼 전진은 고속 볼 베어링을 평가하는 데 사용되는 운동학적 특성입니다. 고속 애플리케이션의 경우 최소 접촉 응력은 미끄러짐을 방지하기에 충분해야 합니다. 정격 수명 외에도 일부 업계에서 선호하는 최대 접촉 응력을 평가할 수 있습니다. 베어링 하중 분포 계산은 편향이나 로터 동역학을 계산하는 데 사용할 수 있는 베어링 강성 행렬도 제공합니다. 접촉각이 있는 베어링의 경우 강성 매트릭스의 축 방향, 반경 방향 편향 및 기울임 각도 사이에 결합이 있습니다.

ISO/TS 16281에 따른 베어링 하중 분포 및 그에 따른 기준 정격 수명 계산을 위해 일반적으로 샤프트 계산과 결합하여 오정렬을 포착할 수 있는 여러 프로그램을 사용할 수 있습니다.

일부 추가 손상 모드의 경우 준정적 평형 대신 다물체 접근 방식을 사용한 과도 계산이 필요합니다. 일반적으로 베어링 제조업체만이 롤링 요소와 레이스 또는 케이지 간의 국지적 상호 작용을 고려하는 평가를 수행합니다.

베어링 수명 계산에 대한 현재 표준에는 여전히 몇 가지 단점이 있습니다. 그림 1. 는 일정한 순수 축 하중 하에서 접촉각의 변화에 ​​따른 앵귤러 콘택트 베어링의 정격 수명의 예를 보여줍니다. 약 40°의 접촉각의 경우 ISO/TS 16281에 따른 기준 정격 수명은 ISO 281에 따른 정격 수명의 거의 두 배입니다. 45° 이상의 접촉각의 경우 베어링은 스러스트 베어링으로 ​​간주되며 기준 정격 수명은 다음과 같습니다. ISO/TS 16281은 2.6배로 축소됩니다. 스러스트 베어링에 대해 샤프트 처짐으로 인한 추가 정렬 불량을 고려하면 ISO/TS 16281에 따른 기준 정격 수명은 ISO 281에 따른 정격 수명보다 작습니다.

Markus Raabe는 전무이사입니다.메시스