Bong-Kee Lee
School of Mechanical Engineering Chonnam National University
10. Rolling Bearing (Chap. 10.6-7, 9)
Rolling Bearings
베어링의 선정
– (Reading assignment) 10.6-8 – 하중
• 스러스트 베어링: 축 방향 하중
• 레이디얼 베어링: 반경 방향 하중 + 축 방향 하중
– 깊은 홈 볼 베어링: 약간의 축 방향 하중 지지
– 앵귤러 볼 베어링, 테이퍼 롤러 베어링: 양쪽의 축 방향 하중
• 볼 베어링: 고속 회전
• 롤러 베어링: 하중이 큰 경우
School of Mechanical Engineering Mechanical Design I
베어링의 선정 – 베어링 설치 공간
• 베어링 형식, 배열, 치수 등을 결정
– 허용 경사각
• (Table 10-26 (10-17 in 5th ed.))
• 베어링 내-외륜 사이의 상대적 기울어짐
• 자동조심 볼 베어링, 자동조심 롤러 베어링: 설치 오차 혹은 큰 진동으로 큰 경사각이 예상되는 곳에 이용
– 베어링 강성
• 롤러 베어링 강성 > 볼 베어링 강성
Rolling Bearings
베어링의 선정 – 회전 정밀도
• 깊은 홈 볼 베어링, 앵귤러 볼 베어링, 원통 롤러 베어 링: 높은 회전 정밀도가 요구되는 경우
• 높은 정밀도의 베어링을 이용
– 회전 소음
• 깊은 홈 볼 베어링: 저소음이 요구되는 경우
School of Mechanical Engineering Mechanical Design I
베어링의 선정
– 허용 회전수(사용 한계 속도), dN
• (베어링 내경[mm])·(분당 회전수[rpm])
– 깊은 홈 볼 베어링, 원통 롤러 베어링: 반경 방향의 하중, 고속 회전
– 앵귤러 볼 베어링: 합성 하중, 고속 회전 – 세라믹 볼 베어링: 높은 강성, 고속 회전
– 베어링 수명
• 하중과 사용 회전수에 따라 결정
– 설치와 해체
• 원통 롤러 베어링(N, NU), 니들 베어링, 테이퍼 롤러 베 어링
Rolling Bearings
정 정격하중(C
0)
– 정 하중을 받거나 저속으로 회전하는 경우 – 기본 정 정격하중(basic static load rating) 또는
기본 정적 부하용량(basic static load capacity)
• 가장 큰 하중이 작용하는 접촉부에서 전동체의 변형량 과 궤도륜의 영구 변형향의 합이 전동체 지름의 0.0001 이 되는 정지 하중
→ 회전하지 않는 상태에서 견딜 수 있는 하중의 크기
• 헤르츠(Hertz)의 이론
School of Mechanical Engineering Mechanical Design I
정 정격하중(C
0)
– 레이디얼 볼 베어링 전동체의 하중 분포
, 2 cos ,
cos :
2 360
2 cos 2 cos 2
0 2 0 1 0
2 1
0
접근량 탄성
Z Z
P P
P P
90, (integer) /4
cos 2 2
cos 2 cos 2 1
2 cos 2
cos 2
1
2 cos 2 cos 2
theory) s Hertz' (from
5 . 2 5
. 2 5
. 2 0
5 . 1
0 2 5
. 1
0 0 1
2 1
0
5 . 1
0 0 2 3
Z n
n
n P
P P
P P
P P
P P Pi i
Rolling Bearings
정 정격하중(C
0)
– 레이디얼 볼 베어링 전동체의 하중 분포
0 0 0
0
0 0
0
5 cos cos
5 cos or 5
5 5
) 38 . 4
~ 36 . 4 (
20)
~ 10 (Z
P
P Z Z
P Z
P P
ZP Z P
P P
Z P P
0 2 2
2 0
1 cos 5
theory) s Hertz' (from
P Zkd kd P
kd P
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정 정격하중(C
0)
• 레이디얼 볼 베어링
• 레이디얼 롤러 베어링
• 스러스트 볼 베어링
• 스러스트 롤러 베어링
• (Table 10-35 (10-26 in 5th ed.))
0 2 0
0 fiZd cos
C
0 0
0 fiZldcos C
0 2 0
0 f Zd sin
C
0 0
0 f Zldsin C
지름 전동체의 전동체의수 롤러의유효접촉길이
접촉각 전동체의
수 열
: : :
: :
0
d Z l i
베어링 형식 f0 [kgf·mm]
레이디얼 베어링
자동조심 볼 베어링 깊은 홀, 앵귤러 볼 베어링
롤러 베어링
0.34 1.25 2.20 스러스트
베어링 볼 베어링
롤러 베어링 5
10
Rolling Bearings
정 정격하중(C
0)
– 인접한 베어링들이 균등한 하중을 받도록 제작된 경우
– 정 등가하중(equivalent static load rating)
• 반경 방향 하중과 축 방향 하중이 동시에 작용하는 경 우
– 레이디얼 베어링 ~ 반경 방향의 정 등가하중으로 대체 – 스러스트 베어링 ~ 축 방향의 정 등가하중으로 대체
단 일 베 어 링 , 0 nC0
C
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정 정격하중(C
0)
– 정 등가하중(equivalent static load rating)
• 레이디얼 베어링(Table 10-32 (10-23 in 5th ed.))
r r
r r r r
a r r
F P
F P F P
F Y F X P
, 0
, 0 ,
0
0 0 , 0
0 0
Rolling Bearings
정 정격하중(C
0)
– 정 등가하중(equivalent static load rating)
• 스러스트 베어링
a a
a r a
F P
Y X
F Y F X P
, 0 0
0
0 0 , 0
90 1
tan 3 . 2 90
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정 정격하중(C
0) – 허용 정 정격하중
• 요구되는 성능과 사용 조건에 따라 안전 계수 고려
– (기본 정 정격 하중) / (정 등가하중)
0 0
P CsC
베어링 사용 조건 볼 베어링 롤러 베어링 높은 하중용 또는 충격 하중
중간 하중용 낮은 하중용
1.5 1.0 0.7
2 1.5 1
Rolling Bearings
정 정격하중(C
0) – (example 10-1)
• 깊은 홈 볼 베어링 6214
• C0=4490[kgf], Fr=430[kgf], Fa=350[kgf]
37 . 433 10 4490
] [kg 433 350 5 . 0 430 6 . 0
5 . 0
6 . 35) 0
- 10 (table
0 0
f ,
0
0 0 0 0 , 0
P C C P
Y X F Y F X P
s r
a r r
