Mechanical Design I

(1)

Bong-Kee Lee

School of Mechanical Engineering Chonnam National University

10. Rolling Bearing (Chap. 10.1-5)

Rolling Bearings

 구름 베어링

– 구름 마찰을 이용한 구름 접촉

• 마찰계수가 작음

• 기동 저항이 작음

• 발열이 작음

• 규격화, 이용의 편이성

• 소음 발생

• 충격 흡수 능력이 적음

(2)

School of Mechanical Engineering Mechanical Design I

 구조 및 구성 – 레이디얼 베어링

• 내륜(inner race): 축과 결합

• 외륜(outer race): 하우징과 결합

• 전동체(rolling element): 구름 운동

• 리테이너(retainer) 또는 케이지(cage): 전동체의 간격을 고르게 유지

Rolling Bearings

 구조 및 구성 – 스러스트 베어링

• 회전륜(inner ring washer): 축과 결합

• 정지륜(outer ring washer): 하우징과 결합

• 전동체

• 세퍼레이터, 리테이너

(3)

 구조 및 구성

– 접촉각(contact angle)

• 내륜과 외륜(혹은 회전륜과 고정륜)이 전동체와 접촉하 는 점을 잇는 직선과 회전축에 수직한 직선 사이의 각

• 호칭 접촉각: 외력을 가하지 않은 상태

– 레이디얼 베어링 ~ 45° 미만 – 스러스트 베어링 ~ 45° 이상

Rolling Bearings

 분류

– 전동체의 모양

• 볼(ball) 베어링

• 롤러(roller) 베어링: 원통(cylinder) 롤러, 테이퍼 (tapered) 롤러, 구면(spherical) 롤러, 침상(needle) 롤 러

볼 베어링 롤러 베어링

전동체 볼 원통

접촉 상태 점접촉 선접촉

하중 지지력 비교적 작은 하중 큰 하중, 충격 흡수 회전 속도 고속 회전 비교적 저속 회전

마찰 적다 비교적 크다

(4)

 분류

– 지지 하중의 방향

• 레이디얼(radial), 스러스트(thrust)

– 전동체 배열의 열수

• 단열(single row), 복열(double row)

– 궤도륜(내-외륜 또는 회전-고정륜)의 분리 여부

• 분리형(separable), 비분리형(non-separable)

– 양쪽으로 축방향 하중지지의 여부

• 단식(single direction) 스러스트, 복식(double direction) 스러스트

Rolling Bearings

 종류

– Chap 10.4 – Table 10-3

– Table 10-11 (10-7 in 5

^th

ed.)

종류 하중지지능력 허용속도비

인자 허용

설치오차 내외륜

분리여부 역할 정밀도 반경 방향 축 방향

단열 깊은 홈 볼 복렬 깊은 홈 볼 매그니토 볼 앵귤러 볼

(단열) (배면조합) (정면조합) (병렬조합) (복렬) 자동조심 볼

1 1.5 0.9-1.3 1-1.15 1.85 1.85 1.85 1.5 0.7

±0.7

±1.4 0.5-0.9 1.5-2.3

±1.5

±1.85 2.4 0.2

1.0 1.0 1.0 1.1-3.0

3.0 3.0 0.7-0.8 3.0

1.0

±0° 15’

0°

±0° 5’

±0° 2’

0°

0° 0°

±2° 30’

비분리 비분리 분리 비분리

- - 비분리 - 비분리

고정측(자유측) 고정측(자유측)

반고정 반고정 고정측 고정측 고정측(자유측) 반고정 고정측(자유측)

정밀가능 정밀가능

- 특히정밀 특히정밀 특히정밀 특히정밀

- -

(5)

 종류

종류 하중지지능력 허용속도비

인자 허용

설치오차 내외륜

분리여부 역할 정밀도 반경 방향 축 방향

원통 롤러

(단열, N, NU) (단열, NJ, NF) (단열, NH, NUP) (단열, NN, NNU) 자동조심 롤러 니들 롤러 테이퍼 롤러

(단열) (배면조합) (정면조합) (병렬조합) (복렬)

1.55 1.55 1.55 1.85 2.4 중간이상 중간이상 중간이상 중간이상 중간이상 중간이상

±(small) 0

±(small) 0 0.7

0

±중간이상

±중간이상 +중간이상

±중간이상 1.15 1.2 1.15 1.0 0.5 0.3-0.9 중간(0.6)

중간 중간 중간 중간

±0° 5’

0°

±1° 30’

(±0° 2’) (±0° 2’)

- - - -

분리 분리 분리 분리 비분리

분리 분리 - - 분리 -

자유측 반고정 고정측 자유측 고정측(자유측)

자유측 반고정 고정측 고정측 고정측(자유측) 반고정

보통정밀 정밀가능 정밀가능 특히정밀

- - 보통정밀 보통정밀 보통정밀 보통정밀 보통정밀 스러스트 볼

(평면자리) (조심자리) (복렬) 스러스트 원통롤러 스러스트 자동조심

0 0 0 0 0.1

0.7 1.5

±1.5 +큰 하중

1.8-2.4

0.10 0.30 0.30 중간이하 0.35-0.50

0°

±3°

분리 분리 분리 분리 분리

- - - - -

정밀가능 사용불가 사용불가 보통정밀 보통

Rolling Bearings

 규격 및 치수표기

– 베어링 호칭 번호의 구성

• 베어링의 치수 ~ 안지름을 기준으로 규격화

기본 기호 보조 기호

계열 기호

안지름 번호 접촉각

번호 리테이너

기호 시일기호 실드기호

궤도륜 형상 기호

조합 기호

내부틈새 기호

등급 형식 기호

기호

치수 기호 폭계열 또는 높 이계열 기호

직경계열 기호

(6)

 규격 및 치수표기

– 베어링 호칭 번호의 구성

• 형식 기호(Table 10-13 & 10-14 (10-9 & 10-10 in 5

^th

ed.)), 치수 기호(Table 10-17 & 10-18 (10-9 & 10-10 in 5

^th

ed.)), 안지름 번호(Table 10-20 (10-12 in 5

^th

ed.))

→ 베어링 치수 결정(Table 10-21, 10-22, 10-23 (10-13, 10-14 & 10-15 in 5

^th

ed.))

• 접촉각 기호(Table 10-24 (10-16 in 5

^th

ed.))

• 보조 기호

Rolling Bearings

 규격 및 치수표기 – (예1)

• 6204C2P6

– 6 ~ 형식 번호 → 깊은 홈 볼 베어링 (Table 10-9) – 2 ~ 치수 기호(직경 기호) → 폭 기호(0) (Table 10-9) – 04 ~ 안지름 번호 → 안지름 20mm (Table 10-12)

→ (Table 10-13) 외경 47mm, 호칭폭 14mm – C2 ~ 내부틈새 기호 → 보통급 보다 작은 틈새 – P6 ~ 정밀도 등급기호 → 6급(상급)

Tables in 5^th ed.

(7)

 규격 및 치수표기 – (예2)

• NU1012

– NU ~ 형식 번호 → 원통 롤러 베어링 (Table 10-9) – 1 ~ 치수 기호(폭 기호) (Table 10-9)

– 0 ~ 치수 기호(직경 기호) (Table 10-9)

– 12 ~ 안지름 번호 → 안지름 60mm (Table 10-12)

→ (Table 10-13) 외경 95mm, 호칭폭 18mm

Tables in 5^th ed.

Rolling Bearings

 규격 및 치수표기 – (예3)

• 7210CDBP5

– 7 ~ 형식 번호 → 단열 앵귤러 볼 베어링 (Table 10-9) – 2 ~ 치수 기호(직경 기호) → 폭 기호(0) (Table 10-9) – 10 ~ 안지름 번호 → 안지름 50mm (Table 10-12)

→ (Table 10-13) 외경 90mm, 호칭폭 20mm – C ~ 접촉각 기호 → 15° (Table 10-16) – DB ~ 조합 기호 → 배면 조합

– P5 ~ 정밀도 등급기호 → 5급(정밀급)

Tables in 5^th ed.

(8)

 앵귤러 볼 베어링의 조합 – (Table 10-6 (10-4 in 5

^th

ed.))

• 배면 조합(DB): 외륜의 두꺼운 부분끼리 맞대는 조합

• 정면 조합(DF): 외륜의 얇은 부분끼리 맞대는 조합

• 병렬 조합(DT): 한 쪽 방향으로 작용하는 축 방향 하중 을 분산하여 지지

• 테이퍼 롤러 베어링의 조합(Table 10-10 (10-6 in 5

^th

ed.))