이상적인 정리. 이상적인 베어링 수명.

Mar 07, 2023

내부 틈새는 펌프 적용 분야에서 베어링 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 베어링 "내부 틈새"는 외부 링과 내부 링이 반대 방향으로 가볍게 밀 때의 상대적인 움직임입니다. 직경 방향의 움직임은 레이디얼 클리어런스로 정의되고, 샤프트 방향의 움직임은 축방향 클리어런스로 정의됩니다.

내부 틈새는 여러 가지 이유로 베어링 성능에 중요합니다. 틈새의 양은 베어링의 하중 분포에 영향을 미치며, 이는 궁극적으로 베어링 수명에 영향을 미칩니다. 이는 또한 베어링 작동 소음 및 진동에도 영향을 미칩니다. 또한 롤링 요소가 롤링 또는 슬라이딩 동작으로 움직이는지 여부에 영향을 줄 수 있습니다.

일반적으로 베어링은 내륜이나 외륜에 간섭을 주어 설치되며 이로 인해 팽창이나 수축이 발생하여 틈새가 변경됩니다. 작동 중에 베어링은 포화 온도에 도달할 때까지 증가합니다. 그러나 내륜, 외륜, 전동체의 온도는 모두 다르며, 이 온도 차이로 인해 틈새가 달라집니다(그림 1). 또한 베어링이 하중을 받아 작동할 때 내륜, 외륜, 전동체의 탄성 변형으로 인해 틈새도 변화하게 됩니다. 이러한 모든 변화를 정량화하면 베어링 내부 틈새를 계산하는 것이 매우 복잡한 작업이 될 수 있습니다.

그렇다면 이상적인 클리어런스는 무엇입니까? 이 질문을 고려하기 전에 먼저 다음과 같은 다양한 유형의 클리어런스를 정의합니다.

측정된 내부 틈새(Δ1) 지정된 측정하중 하에서 측정한 내부 틈새로 '겉보기 틈새'라고도 합니다. 이 틈새에는 측정 하중으로 인한 탄성 변형(δFO)이 포함됩니다.

Δ1 = Δ0 + δFO

이론적인 내부 틈새(Δ0)측정된 클리어런스에서 측정 하중으로 인한 탄성 변형을 뺀 반경방향 내부 클리어런스입니다.

Δ0 = Δ1 + δFO

δFO는 볼 베어링에서는 중요하지만 0과 같다고 가정되는 롤러 베어링에서는 중요하지 않으므로 Δ0 = Δ1입니다.

잔여 내부 틈새(Δf) 베어링을 샤프트와 하우징에 장착한 후 베어링에 남는 틈새입니다. 샤프트의 질량 등에 의한 탄성 변형은 무시됩니다. 링의 팽창 또는 수축으로 인한 틈새 감소를 δf라고 가정하면 다음과 같습니다.

Δf = Δ0 + δf

유효 내부 틈새(Δ) 이는 하중으로 인한 탄성 변형을 제외하고 작동 온도에서 기계에 존재하는 베어링 틈새입니다. 즉, 베어링 끼워맞춤에 의한 변화 δf와 내륜과 외륜의 온도차 δt만을 고려한 클리어런스입니다. 베어링의 기본 정격 하중은 유효 틈새 Δ=0인 경우에만 적용됩니다.

Δ = Δf − δt = Δ0 – (δf + δt)

작동 공간(ΔF) 이는 베어링을 설치하고 하중을 받아 작동할 때의 실제 간격입니다. 여기에는 피팅 및 온도뿐만 아니라 탄성 변형 δF의 효과도 포함됩니다. 일반적으로 작동 여유 공간은 계산에 사용되지 않습니다.

ΔF = Δ + δF

가장 중요한 베어링 클리어런스는 유효 클리어런스입니다. 이론적으로 약간 음의 유효 틈새 Δ를 갖는 베어링이 가장 긴 수명을 갖습니다. 약간 음의 틈새(또는 예압)는 베어링 하중의 영향으로 실제로 양의 값이 됩니다. 그러나 모든 베어링의 클리어런스를 이상적인 유효 클리어런스로 만드는 것은 불가능하며, 0 또는 약간 음의 유효 클리어런스 최소값을 달성하려면 기하학적 클리어런스 Δ0을 고려해야 합니다. 이 값을 계산하려면 내륜과 외륜의 간섭으로 인한 틈새 감소 Df와 내륜과 외륜의 온도차에 따른 틈새 변화 Dt를 모두 알아야 합니다.