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복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링 단일 내륜과 외륜 내에서 두 줄의 앵귤러 콘택트 볼을 결합한 베어링 설계로, 레이디얼 하중, 양방향 축 하중 및 모멘트 하중을 동시에 지지할 수 있도록 연속적으로 배열되어 있습니다. 각 열의 접촉각은 베어링 반대편의 하중 라인이 베어링 축에 수렴되도록 설정되어 반대 축 방향을 처리하기 위해 별도로 장착된 두 번째 베어링이 필요 없이 틸팅 힘에 저항하는 자급식 유닛을 만듭니다. 구조적 원리 측면에서 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링은 본질적으로 공통 내부 및 외부 링을 공유하는 더 좁고 컴팩트한 하나의 장치에 통합된 2개의 단열 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 연속(DB) 일치 쌍과 동일합니다(출처: NSK 글로벌 기술 라이브러리, NTN 베어링 카탈로그 2203E). 5200 및 5300 시리즈 복열 베어링의 표준 접촉각은 다음과 같습니다. 25도 , Schaeffler 및 일부 다른 설계 제품군은 30도 접촉각을 사용하여 반경방향 용량에 비해 축방향 하중 용량을 증가시킵니다(출처: NSK, Schaeffler TPI 213). 콤팩트한 형상은 복열 장치가 동일한 보어와 외경을 가진 별도로 장착된 두 개의 단열 앵귤러 콘택트 베어링보다 훨씬 적은 축 공간을 차지한다는 것을 의미하므로 좁은 설치 범위에서 양방향 축 구속이 필요한 곳이면 어디든 선호되는 솔루션입니다. 이중 행 앵귤러 콘택트 볼 베어링 30 및 38 시리즈는 이러한 종류의 컴팩트한 다방향 하중 응용 분야에 꼭 맞는 다양한 보어 크기와 씰링 옵션을 제공합니다.
접촉각은 앵귤러 콘택트 볼 베어링과 깊은 홈 볼 베어링을 구별하는 가장 중요한 단일 기하학적 매개변수이며 베어링이 전달할 수 있는 축방향 부하 용량과 반경방향 부하 용량의 비율을 직접적으로 결정합니다.
롤링 요소 베어링에서 볼은 접촉점을 통해 내부 링 궤도와 외부 링 궤도 사이의 하중을 전달합니다. 깊은 홈 베어링에서 이러한 접촉점은 샤프트 축에 수직인 선에 있습니다. 이는 베어링이 방사형 하중에 매우 적합하지만 부수적인 축 하중만 수용할 수 있음을 의미합니다. 앵귤러 콘택트 베어링에서는 궤도가 오프셋되어 두 접촉점을 연결하는 선이 방사형 평면과 각도를 형성합니다. 이 각도는 접촉각이며 알파로 표시됩니다. 순전히 축방향 하중이 앵귤러 콘택트 베어링에 가해지면 이 경사 접촉선을 통해 전달되어 힘이 베어링 형상 내의 반경방향 성분과 축방향 성분으로 분해됩니다. 접촉각이 높을수록 효율적으로 전달되는 적용된 축방향 하중의 비율이 커지고, 접촉 응력이 중요해지기 전에 베어링이 유지할 수 있는 축방향 대 반경방향 하중 비율이 커집니다(출처: NTN Bearing Catalog 2203E, brkbearings.com).
단열 앵귤러 콘택트 볼 베어링은 15도, 25도, 30도, 40도의 네 가지 표준 접촉각 구성으로 제공됩니다. 15도 변형은 고속 작동과 낮은 축 강성을 우선시합니다. 40도 변형은 속도 정격을 낮추고 열 발생을 높이는 대신 최대 축방향 부하 용량을 우선시합니다. 표준 5000 시리즈(5200, 5300 시리즈)의 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링은 다음과 같이 제조됩니다. 25도 접촉각 각 행은 한 방향의 축 하중을 지지하도록 연속적으로 배열됩니다. Schaeffler 디자인 제품군을 포함한 고용량 변형은 30도 접촉각 이는 더 높은 축방향 하중 비율을 제공하지만 연속 작동에 대한 속도 제한이 그에 따라 감소합니다(출처: NSK Global, Schaeffler TPI 213).
이중 열 배열로 가능해진 매우 중요한 기능은 틸팅 모멘트라고도 하는 모멘트 하중에 대한 저항입니다. 모멘트 하중은 샤프트 중심선에 수직인 축을 중심으로 하우징을 기준으로 샤프트를 회전시키는 역할을 합니다. 단일 행 앵귤러 콘택트 베어링 또는 단일 깊은 홈 베어링은 한쪽의 접촉 영역에 과부하가 걸리고 반대쪽의 접촉이 손실되기 때문에 이러한 유형의 하중을 안정적으로 견딜 수 없습니다. 복열 베어링의 연속 배열은 단일 베어링 폭 내에서도 두 하중 라인 사이에 넓은 유효 범위를 생성하여 기울어지는 힘에 저항하는 기계적 모멘트 암을 제공합니다. 이것이 샤프트 굽힘, 돌출 하중 또는 자이로스코프 힘이 베어링 위치에 모멘트 하중을 생성하는 응용 분야에 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링이 지정된 이유입니다(출처: NTN 베어링 카탈로그 2203E).
복렬 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 내부 구조를 이해하면 특정 설계 및 재료 선택이 카탈로그 하중 등급만으로는 항상 명확하지 않은 방식으로 성능에 영향을 미치는 이유를 설명합니다.
표준 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 내부 및 외부 링은 고탄소 크롬 베어링강(가장 일반적으로 52100 또는 이에 상응하는 국가 표준 등급)으로 제조되며 일반적으로 58~65HRC 범위의 표면 경도로 경화됩니다. 접촉 영역의 표면 품질이 하중에 따른 응력 분포와 작동 중 소음 및 진동 수준을 직접 결정하기 때문에 궤도는 직경, 진원도 및 표면 거칠기에 대한 엄격한 공차로 연삭됩니다. 각 링의 숄더 형상은 의도한 접촉 각도를 생성하는 두 줄 궤도 사이의 오프셋을 생성하도록 설계되었으며, 이 숄더 높이는 접촉 응력이 궤도에 머무르지 않고 링 숄더로 이동하기 전에 링이 지원할 수 있는 최대 축 하중을 설정합니다.
두 행의 볼은 일반적으로 링과 동일한 52100 베어링 강철로 제조되거나 고속 또는 부식이 중요한 응용 분야에서 질화규소(Si3N4)와 같은 세라믹으로 제조됩니다. 볼 직경과 행당 볼 수는 설계 과정에서 선택되어 의도된 응용 시리즈에 대한 베어링의 동적 정격 하중, 정적 정격 하중 및 속도 성능을 최적화합니다. 특정 시리즈 내에서 볼 직경이 클수록 정격 하중은 증가하지만 각 볼의 원심력은 볼 질량과 속도의 제곱에 비례하므로 최대 허용 속도는 감소합니다. 정밀 등급 볼은 같은 열에 있는 볼 사이의 직경 변화가 0.00025mm 미만입니다. 작은 직경 차이라도 불균일한 하중 공유를 발생시켜 카탈로그 그림 아래의 유효 정격 하중을 감소시키기 때문입니다.
케이지는 볼을 분리하고 일정한 원주 간격을 유지하여 하중이 베어링 주변에 고르게 분산되도록 합니다. 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링은 두 가지 주요 케이지 유형으로 제공됩니다(출처: NSK Global, NTN).
개방형 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링은 주기적인 그리스 보충이나 가압 오일 시스템을 통한 외부 윤활이 필요합니다. 밀봉 및 차폐 변형이 가능하며 유지 관리 접근이 제한되거나 오염 유입이 우려되는 응용 분야에 대해 점점 더 지정되고 있습니다(출처: NTN 베어링 카탈로그 2203E, NSK). 가장 일반적으로 사용되는 접미사 지정은 다음과 같습니다.
| 접미사 코드 | 디자인 설명 | 일반적인 애플리케이션 이점 |
| ZZ 또는 2Z | 양쪽의 비접촉 강철 쉴드 | 오염 유입을 줄입니다. 접촉 씰보다 약간 더 빠른 속도를 허용합니다. 초기 그리스 충전을 유지합니다. |
| 2RS 또는 DDU | 양쪽의 접촉 고무 씰 | 쉴드보다 오염 배제 능력이 더 높습니다. 사전 그리스 처리 및 유지보수가 필요 없음; 약간의 속도 감소 |
| 공개(접미사 없음) | 씰이나 쉴드 없음 | 오일 배스 또는 순환 오일 시스템에 적합합니다. 최고 속도 능력; 오염을 제어하려면 외부 여과가 필요함 |
30-2RS, 38-2RS, 30-ZZ 및 38-ZZ 시리즈 명명 규칙은 이중 행 앵귤러 콘택트 볼 베어링 제품군은 시리즈 번호와 씰링 유형을 모두 베어링 명칭에 직접 인코딩하므로 부품 번호만으로 특정 응용 분야에 적합한 변형을 쉽게 식별할 수 있습니다.
롤링 요소 베어링의 성능은 기본적으로 기본 동정격 하중, 기본 정적 정격 하중 및 제한 속도의 세 가지 정격 값으로 특성화됩니다. 이러한 수치는 베어링의 내부 형상에 따라 결정되며 안정적인 서비스 수명을 예측하기 전에 적용 분야의 실제 부하 주기 및 속도와 관련하여 올바르게 해석되어야 합니다.
기본 동정격 하중(C)은 ISO 281에 정의된 계산 방법에 따라 동일한 베어링 그룹이 90% 신뢰도에서 100만 회전의 정격 피로 수명을 달성하는 일정한 레이디얼 하중으로 정의됩니다. 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 경우, 두 줄의 볼이 적용된 하중을 공유하고 헤르츠 접촉 응력을 더 많은 접촉점에 분산시키기 때문에 동 하중 정격은 동일한 보어를 가진 단열 베어링의 정격 하중보다 높습니다. 실제적인 참고 자료로서, 10mm 보어를 가진 5200 시리즈 베어링(베어링 번호 5200)은 다음과 같은 동적 정격 하중을 전달합니다. 7,150N , 17mm 보어가 있는 5203 시리즈는 약 12,700N을 전달하고 20mm 보어가 있는 5204 시리즈는 약 15,900N을 전달합니다(출처: NSK 밀봉 및 차폐형 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링 카탈로그, 문서 e1249b).
기본 정정격 하중(C0)은 볼과 전동면 사이의 최대 접촉 응력이 약 4,000MPa에 도달하는 하중을 정의합니다. 이 수준은 전동면의 국부 소성 변형이 후속 작업 중에 진동과 소음을 증가시키는 영구적인 압입을 생성하기 시작하는 수준입니다. 동일한 NSK 참조 데이터를 사용하면 5200 시리즈(10mm 보어)의 정적 정격 하중은 3,900N인 반면, 5203(17mm 보어)은 8,300N, 5204(20mm 보어)는 10,700N입니다(출처: NSK 카탈로그 e1249b). 충격 하중, 조립 중 무거운 정하중 또는 저속에서 지속되는 무거운 모멘트 하중과 관련된 응용 분야는 동적 정격이 아닌 정적 정격을 기준으로 평가해야 합니다.
베어링이 순수한 반경방향 하중이 아닌 결합된 반경방향 하중과 축방향 하중을 받는 경우 ISO 281 수명 방정식을 적용하기 전에 등가 동적 하중 P를 계산해야 합니다. 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 경우 표준 공식은 P = XFr YFa입니다. 여기서 Fr은 반경방향 힘이고, Fa는 축방향 힘이고, X와 Y는 임계값 e에 상대적인 축방향 대 반경방향 힘의 비율에 따라 달라지는 하중 계수입니다. 밀봉 및 차폐 이중 행 시리즈의 경우 Fa/Fr이 e보다 작거나 같을 때 일반적인 값은 X = 1, Y = 0.92이고 Fa/Fr이 e를 초과할 때 X = 0.67 및 Y = 1.41이며 e는 약 0.68입니다(출처: NSK 카탈로그 e1249b). 이러한 값은 접촉각 및 베어링 시리즈에 따라 달라지며 설계자는 적용되는 베어링 시리즈에 대해 항상 특정 제조업체의 데이터 시트 값을 사용해야 합니다.
복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 속도 제한은 구름 접촉점과 케이지-볼 경계면에서 생성된 열에 의해 설정되며 일반적으로 그리스 속도 제한 또는 오일 속도 제한으로 표현되며, 오일 제한은 일반적으로 그리스 제한보다 20~30% 더 높습니다. 밀봉 및 차폐형 변형은 밀봉 립 마찰 또는 차폐 근접으로 인해 외부 냉각 없이 고정 그리스 충진이 방출되어야 하는 열을 추가하기 때문에 동등한 개방형 베어링보다 속도 제한이 더 낮습니다. 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 주요 치수를 규정하는 DIN 628-3 표준은 동일한 시리즈 내의 베어링 제조업체 간 상호 교환성을 보장하는 치수 제한을 설정합니다(출처: Schaeffler TPI 213).
복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링 명칭을 올바르게 읽으면 엔지니어 또는 구매 전문가가 전체 치수 표를 참조할 필요 없이 부품 번호에서 보어 직경, 시리즈(따라서 외부 직경 및 폭) 및 씰링 구성을 확인할 수 있습니다.
| 부품 번호 요소 | 의미 | 예 |
| 처음 두 자리 또는 세 자리 숫자(5200, 5300, 3200, 3300) | 시리즈 지정; 외경 계열 및 이중 행 유형을 인코딩합니다. | 5200 = 표준 조명 이중 행; 5300 = 중간 이중 행 |
| 남은 자릿수 | 보어 크기 코드; 04보다 큰 크기의 경우 5를 곱하여 보어(mm)를 얻습니다. | 5204 = 04 코드, 04 x 5 = 20mm 보어 |
| ZZ 또는 2Z suffix | 양쪽의 비접촉 강철 쉴드 | 5204 ZZ = 보어 20mm, 양면 차폐 |
| 2RS 또는 DDU suffix | 양쪽의 접촉 고무 씰 | 5204 2RS = 20mm 보어, 양면 밀봉 |
| 접미사 없음(열기) | 씰이나 쉴드 없음, requires external lubrication | 5204 = 20mm 보어, 개방형 |
| C2, C3, C4 접미사 | 내부 클리어런스 그룹; C3는 정상보다 크고, C2는 작습니다. | 5204 C3 = 20mm 보어, 더 큰 내부 간격 |
제품 명칭의 30 및 38 시리즈 참조는 베어링 외경 시리즈 분류를 나타냅니다. 복렬 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 시리즈 30 및 38은 특정 치수 범위를 나타내며, 함께 제공되는 2RS 및 ZZ 접미사 변형은 접점 씰 또는 강철 실드가 사용되는지 여부를 직접 식별하므로 각각 그리스 윤활 밀봉 서비스 또는 차폐 서비스에 대해 올바른 변형을 지정할 수 있습니다.
응용 분야에 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링을 선택하려면 동일한 위치에 대해 잠재적으로 고려할 수 있는 다른 베어링 유형과 그것이 어떻게 다른지 이해해야 합니다.
단열 앵귤러 콘택트 볼 베어링은 오프셋 궤도 형상이 한쪽에서만 축에 수렴하는 접촉선을 생성하기 때문에 한 방향의 축 하중만 지원할 수 있습니다. 단열 베어링으로 양방향 축 하중을 지원하려면 2개의 베어링을 연속(DB), 대면(DF) 또는 직렬(동일 방향 축 하중 증가의 경우 DT)로 장착해야 합니다. 복열 베어링은 하나의 내부 링과 하나의 외부 링이 있는 더 좁은 단일 장치에서 동일한 양방향 축 구속조건을 달성하므로 하우징 설계가 단순화되고 필요한 축 공간이 줄어듭니다. 단점은 이중 행 장치가 고정된 접촉각과 변경할 수 없는 연속 배열을 갖는 반면, 쌍을 이루는 단일 행 배열을 사용하면 응용 분야 형상에 다른 모멘트 암 특성이 필요한 경우 엔지니어가 대면 장착을 선택할 수 있다는 것입니다(출처: NSK Global, NTN Bearing Catalog 2203E).
깊은 홈 볼 베어링은 양쪽 링에 대칭형 궤도 홈이 있어 양방향에서 적당한 축 하중을 지지할 수 있지만, 하중 라인은 낮은 축 하중에서 기본적으로 반경 방향으로 유지되며 베어링에는 정의된 접촉각이 없습니다. 고속에서 낮거나 중간 정도의 결합 하중의 경우 깊은 홈 베어링이 동일한 크기의 앵귤러 콘택트 베어링보다 더 경제적이며 더 높은 속도 등급에 도달하는 경우가 많습니다. 그러나 깊은 홈 베어링은 앵귤러 콘택트 베어링이 제공하는 샤프트의 견고한 축 위치 지정을 제공할 수 없으며 모멘트 하중에 저항해야 하거나 정확한 축 강성이 시스템 설계의 일부인 응용 분야에는 적합하지 않습니다(출처: brkbearings.com).
테이퍼 롤러 베어링은 동일한 보어 크기의 앵귤러 콘택트 볼 베어링보다 더 높은 반경방향 및 축방향 하중을 전달합니다. 롤러와 궤도 사이의 선 접촉이 하중을 더 넓은 영역에 분산시켜 최대 접촉 응력을 감소시키기 때문입니다. 그러나 테이퍼 롤러 베어링은 조립 중에 정밀한 축 예압 조정이 필요하고, 롤러 끝 플랜지 슬라이딩 마찰로 인해 고속에서 더 많은 열을 발생시키며, 앵귤러 콘택트 볼 베어링보다 속도 제한이 더 낮습니다. 적당한 결합 하중과 컴팩트한 형상이 주요 요구 사항인 중속 응용 분야의 경우 일반적으로 테이퍼 롤러 베어링보다 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링이 선호됩니다.
| 속성 | 이중 행 각도 접촉 | 단일 행 각도 접촉(쌍) | 깊은 홈 볼 베어링 | 테이퍼 롤러 베어링 |
| 양방향 축 지원 | 예, 하나의 단위로 | 예, 두 개의 베어링이 필요합니다 | 보통, 정의된 접촉각 없음 | 예, 2개가 필요하거나 단위로 사전 로드됩니다. |
| 모멘트 부하 저항 | 높음 | 높음 in DB arrangement | 낮음 | 높음 |
| 콤팩트한 축폭 | 높음, single unit | 낮음er, two housings needed | 높음 | 보통 |
| 속도 성능 | 높음 | 높음 | 높음est | 낮음er |
| 사이즈별 레이디얼 하중 용량 | 중간 | 중간 | 중간 | 높음 |
| 조립 복잡성 | 낮음, drops into one housing | 높음er, two-bearing setup | 낮음 | 정확한 축 조정이 필요합니다 |
복렬 앵귤러 콘택트 볼 베어링은 공통 요구 사항을 공유하는 응용 분야에서 발견됩니다. 즉, 모멘트 하중이나 결합 하중으로 인해 깊은 홈 베어링이 불충분한 중간 속도에서 고속까지의 컴팩트한 공간에서 양방향 축 구속 조건이 적용됩니다.
전기 모터는 벨트 장력, 헬리컬 기어 추력 또는 팬 블레이드 하중으로 인한 축 힘이 시작-정지 방향에 따라 양방향 축 하중을 생성하는 구동 끝 위치에서 복렬 앵귤러 콘택트 볼 베어링을 자주 사용합니다. 컴팩트한 단일 장치 설계는 2개의 베어링 배열에 비해 모터 하우징 구성을 단순화하며 표준 5200 및 5300 시리즈의 25도 접촉각은 대부분의 유도 모터 응용 분야에 적합한 합리적인 축 강성과 회전 속도 등급의 조합을 제공합니다. NSK는 이 베어링 유형의 주요 일반적인 응용 분야로 펌프, 전기 모터 및 송풍기를 나열합니다(출처: NSK Global Technical Library).
원심 펌프는 유량 및 압력 차이의 변화에 따라 방향이 바뀌는 축 추력을 생성하며, 이 양방향 축 하중은 정확히 복렬 앵귤러 콘택트 볼 베어링이 설계된 조건입니다. 30도 접촉각 베어링을 사용하는 고용량 펌프 설계는 대부분의 펌프 서비스 조건에 대해 적절한 속도 성능을 유지하면서 다단 원심 펌프의 일반적인 더 높은 축 하중을 수용할 수 있습니다. 2RS 또는 ZZ 명칭이 있는 밀봉 및 차폐형 버전은 주기적인 재윤활을 위해 베어링 캐비티에 접근할 수 없는 펌프 응용 분야에 널리 사용됩니다.
헬리컬 기어는 샤프트 축을 따라 작용하는 톱니 하중의 축 방향 성분을 생성하며, 이 추력의 방향은 짝을 이루는 쌍의 피니언과 기어 사이에서 반전됩니다. 샤프트 끝단의 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링은 별도의 스러스트 베어링 위치나 추가 축 예압 배열 없이도 이 스러스트를 양방향으로 제한합니다. 하우징 길이 최소화가 설계 우선순위인 소형 산업용 기어박스에서 각 샤프트 위치의 단일 장치 복열 베어링은 한 쌍의 단열 배열에 비해 축 방향 포락선을 크게 절약합니다.
CNC 공작 기계 스핀들, 특히 중간 속도 범위에서 작동하는 스핀들은 복렬 앵귤러 콘택트 볼 베어링을 사용하여 주축대 하우징에 대한 스핀들의 견고한 축 방향 및 반경 방향 위치 지정을 제공합니다. 모멘트 부하 저항은 공구 팁에 가해지는 절삭력이 표준 깊은 홈 베어링을 사용하는 경우 허용할 수 없는 스핀들 편향을 유발하는 전면 베어링 위치에서 굽힘 모멘트를 생성하기 때문에 이 응용 분야에서 특히 중요합니다. 일반 내부 틈새(C2 틈새 등급)보다 더 작은 정밀 예압 복렬 베어링은 이 응용 분야에서 가장 높은 강성 요구 사항에 맞게 지정됩니다.
농업용 기계 변속기, 트랙터 기어박스 및 일부 자동차 액세서리 구동 응용 분야에서는 모멘트 구성 요소와 결합된 반경 방향 및 축 방향 하중을 유지 관리가 필요 없는 컴팩트한 밀봉 장치 내에서 처리해야 하는 위치에 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링을 사용합니다. ZZ 차폐형 또는 2RS 밀봉형 변형은 서비스 접근이 일반적으로 제한되어 있고 수백 작동 시간의 서비스 간격 동안 토양, 농작물 잔해 또는 도로 모래로부터의 오염 방지가 필요하기 때문에 이러한 응용 분야에 특히 적합합니다.
윤활은 롤링 요소 베어링 고장의 가장 일반적인 근본 원인이며, 복렬 앵귤러 콘택트 볼 베어링과 관련된 윤활 요구 사항을 이해하는 것은 모든 응용 분야에서 예상 서비스 수명을 달성하는 데 필수적입니다.
밀봉된 2RS 및 차폐된 ZZ 베어링은 공장에서 제조 중에 그리스로 채워져 있으며 정상적인 작동 조건에서 의도된 서비스 수명 동안 유지보수가 필요 없도록 설계되었습니다. 그리스 충진량은 제조 단계에서 최적화되어 열을 발생시키고 그리스의 유효 수명을 단축시키는 과도한 교반 손실 없이 적절한 윤활을 제공합니다. 예상 사용 수명이 끝나면 이러한 베어링을 교체하는 것이 일반적으로 그리스를 보충하는 것보다 비용 효율적입니다. 왜냐하면 밀봉 또는 차폐 설계는 밀봉 기능을 손상시키지 않으면서 그리스 구멍에 대한 접근을 용이하게 하지 않기 때문입니다.
개방형 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링에는 외부 그리스 도포가 필요합니다. 베어링 캐비티와 하우징의 그리스 충전량은 일반적으로 사용 가능한 여유 공간의 1/3에서 절반 사이를 채워야 합니다. 과도하게 채우면 교란 열이 발생하여 그리스 성능 저하가 가속화되고 베어링 수명이 단축됩니다. NLGI 등급 2 일관성을 지닌 리튬 기반 또는 리튬 복합 그리스는 대부분의 표준 속도 및 온도 조건에 적합합니다. 오일 윤활식 복열 앵귤러 콘택트 베어링의 오일 교환 간격에 대한 셰플러 지침에서는 FVA 프로젝트 번호 171에 언급된 설정된 간격을 따르고 작동 온도 및 오염 수준에 따라 조정할 것을 권장합니다(출처: Schaeffler TPI 213).
그리스 윤활이 과도한 열을 발생시키는 더 높은 속도에서는 개방형 복열 앵귤러 콘택트 베어링이 오일 배스 배열, 오일 미스트 또는 순환 오일 공급을 통해 오일 윤활될 수 있습니다. 외부 냉각기와 필터가 있는 오일 순환은 공작 기계 스핀들 및 고속 압축기와 같은 최고 속도, 고부하 응용 분야에 선호되는 방법입니다. 윤활, 냉각 및 베어링 캐비티에서 마모 잔해물을 동시에 제거하기 때문입니다.
정격 사용 수명을 달성하려면 올바른 베어링 선택만큼 올바른 설치가 중요합니다. 특히 적절한 맞춤과 축 위치 지정으로 설치해야 하는 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 경우 더욱 그렇습니다.
복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 내부 링은 일반적으로 내부 링이 하중 방향에 대해 회전할 때 억지 끼워맞춤으로 샤프트에 장착됩니다. 이는 회전 기계에서 가장 일반적인 구성입니다. 억지끼워맞춤은 회전 하중을 받는 동안 링이 샤프트 표면에 기어들어가는 것을 방지합니다. 이로 인해 샤프트에 프레팅 마모가 발생하고 열이 발생합니다. 외부 링은 일반적으로 가벼운 간섭 끼워맞춤이나 전환 끼워 맞춤으로 하우징에 장착됩니다. 간섭 크기는 ISO 286 맞춤 공차 표에 지정되어 있으며 베어링 크기, 회전 속도 및 하중 크기를 기준으로 선택됩니다. 더 큰 베어링과 더 무거운 하중은 하중을 받는 동안 크리프를 방지하기 위해 더 단단한 끼워맞춤이 필요합니다.
복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링은 C2(보통보다 작음), CN(보통, 틈새 접미사가 없는 경우 기본값), C3(보통보다 큼) 및 C4(심지어 더 큼)와 같은 여러 내부 틈새 그룹으로 제공됩니다. 올바른 간격 그룹은 샤프트 및 하우징 맞춤과 예상 작동 온도에 따라 다릅니다. 샤프트에 대한 억지끼워맞춤은 설치 후 내부 틈새를 감소시키므로, 설치 전에 보통 틈새를 측정하는 베어링은 설치 후 틈새가 0이거나 약간의 예압으로 작동할 수 있습니다. 작동 온도로 인해 샤프트가 하우징보다 더 빠르게 팽창하는 경우 작동 중에 간격이 더 감소합니다. 샤프트가 하우징보다 훨씬 더 뜨겁게 작동하는 응용 분야의 경우 C3 또는 C4 시작 간격은 이러한 열팽창 차이를 보상하고 베어링이 과도한 예압에서 작동하는 것을 방지합니다(출처: NTN 베어링 카탈로그 2203E).
베어링이 내부 틈새가 없거나 두 열 사이에 공유되는 매우 작은 양의 탄성 변형으로 작동하는 가벼운 예압은 베어링 위치의 반경 방향 및 축 방향 강성을 증가시키고 변동 하중에서 진동과 소음을 줄입니다. 공작 기계 스핀들 베어링은 일반적으로 위치 정확도를 향상시키기 위해 예압됩니다. 과도한 예압은 열을 발생시키고 피로 응력을 증가시켜 서비스 수명을 단축시키므로 조립 중에 축방향 예압력 또는 시작 토크 측정을 사용하여 예압을 신중하게 지정하고 검증해야 합니다.
복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 고장 모드를 이해하면 유지보수 엔지니어는 악화를 조기에 감지하고 치명적인 고장으로 인해 샤프트, 하우징 또는 기계에 2차 손상이 발생하기 전에 베어링 교체를 계획할 수 있습니다.
구름 접촉 피로는 궤도나 볼 재료에 표면 아래 균열을 일으키고, 이는 표면으로 전파되어 결국 재료가 부서져 파편이나 구멍이 발생하게 됩니다. 스폴링은 베어링 결함 빈도 분석을 사용하는 가속도계 기반 진동 모니터링으로 감지할 수 있는 고유한 고주파 진동 특성을 생성합니다. 외부 링, 내부 링 및 볼의 특징적인 결함 빈도는 베어링 형상 및 회전 속도에 따라 달라지며 이러한 빈도는 ISO 15243 및 관련 표준에 정의된 방정식을 사용하여 표준 베어링 형상 매개변수로부터 계산할 수 있습니다.
윤활유의 입자 오염은 구름 접점에서 삼체 연마 마모를 유발하여 궤도 표면을 점차 거칠게 만들고 진동과 소음을 증가시키며 결국 손상 주기를 가속화하는 마모 입자를 생성합니다. 밀봉 및 차폐 복열 베어링은 대부분의 산업 환경에서 개방형 베어링보다 훨씬 더 나은 오염 방지 기능을 제공하며, 이것이 먼지, 부스러기 또는 공정 유체 유입 위험이 있는 작동 환경에서 개방형 베어링보다 2RS 및 ZZ 변형이 우선적으로 지정된 주된 이유 중 하나입니다.
불충분한 윤활제, 성능 저하된 윤활제 또는 잘못된 유형의 윤활제는 롤링 인터페이스에서 금속 간 접촉을 유발하여 급격한 온도 상승, 접착 마모, 볼 및 궤도 표면의 번짐 및 궁극적인 고착을 유발합니다. 밀봉 및 차폐 베어링의 경우 일반적으로 공장에서 충전된 그리스가 열적 및 기계적 저하로 인해 파손될 때 베어링의 설계 서비스 수명이 끝날 때 또는 그 근처에서 윤활 실패가 발생합니다. 베어링 하우징의 온도 모니터링이나 주기적인 진동 특성 분석을 통한 조기 감지를 통해 고장 발생 후가 아닌 고장 발생 전 교체를 계획할 수 있습니다.
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