33 시리즈 복렬 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 용도는 무엇입니까?

33 시리즈 설계 이해 및 이러한 애플리케이션에 적합한 이유

특정 애플리케이션 용도를 탐색하기 전에 차이점이 무엇인지 이해하는 것이 중요합니다. 33 시리즈 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링 다른 베어링 구성과의 차이점과 이러한 차이점으로 인해 해당 베어링이 특정 용도에 적합한 이유.

33 시리즈는 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링 제품군에 속하며, 단일 베어링 장치 내에서 대칭으로 배열된 두 줄의 볼이 특징이며 각각 정의된 접촉각에서 작동합니다. 33 시리즈의 경우 30도 . 이 접촉각은 표준 깊은 홈 볼 베어링의 15도 각도보다 가파르며, 이는 각 볼 접촉점이 동일한 크기의 얕은 각도 베어링에 비해 더 큰 축 방향 부품과 더 작은 반경 방향 부품으로 가해진 힘을 분해한다는 것을 의미합니다.

이 형상의 실제적인 의미는 축 하중이 상당한 응용 분야(1차 하중 또는 방사형 하중과 함께 중요한 2차 하중)에 특별히 최적화된 베어링입니다. 30도 접촉각은 33 시리즈에 대략적인 결과를 제공합니다. 레이디얼 용량 단위당 축방향 하중 용량이 40~60% 더 높습니다. 32 시리즈(15도 접촉각 사용)와 비교하면 추력 하중이 지배적인 설계 동인일 때 올바른 선택이 됩니다. (출처: ISO 15:2017, 롤링 베어링 - 레이디얼 베어링 - 경계 치수, 일반 계획)

애플리케이션 적합성을 높이는 주요 설계 특성

• 하나의 장치에 두 줄의 공: 단일 어셈블리에 2개의 단열 베어링의 부하 용량을 결합하여 쌍을 이루는 단열 베어링이 제공하는 양방향 축 지지를 유지하면서 쌍을 이루는 베어링, 스페이서 및 현장 예압 조정이 필요하지 않습니다.
• 30도 접촉각: 얕은 각도 등가물보다 훨씬 더 높은 축방향 하중 용량을 제공하므로 헬리컬 기어 추력, 펌프 임펠러의 유체 압력 또는 축방향 서비스 하중이 하중 케이스를 지배할 때 33 시리즈가 올바른 사양이 됩니다.
• 공장 설정 예압: 내부 예압은 제조 단계에서 설정 및 고정되어 쌍열 베어링이 요구하는 현장 예압 설정에 대한 설치 정확도 요구 사항을 제거하여 설치 기술 요구 사항 및 조립 오류를 줄입니다.
• 컴팩트한 축 포락선: 단일 이중 행 장치는 다음과 같습니다. 축 방향으로 20~35% 더 짧아짐 동일한 부하 용량을 제공하는 2개의 단열 베어링보다 더 컴팩트한 샤프트 및 하우징 설계 가능
• O형 내부 배열: 복열 앵귤러 콘택트 베어링의 연속(DB) 배열 표준은 베어링 자체 폭 내에서 넓은 유효 지지 범위를 생성하여 단열 베어링이 일치할 수 없는 전복 모멘트에 대한 저항을 제공합니다.

공작기계 스핀들 및 정밀 장비에 사용

공작 기계 스핀들은 33 시리즈를 포함한 복렬 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 가장 까다롭고 역사적으로 중요한 응용 분야 중 하나입니다. CNC 머시닝 센터, 연삭기, 보링 밀 및 선반에는 모두 세 가지 상충되는 요구 사항, 즉 최대 강성(공구 편향을 최소화하고 가공 정확도를 유지하기 위한), 높은 회전 속도 성능, 결합된 절삭 부하 하에서 긴 사용 수명을 동시에 충족하는 스핀들 베어링 배열이 필요합니다.

복열 앵귤러 접촉 베어링이 스핀들 응용 분야를 지배하는 이유

가공 작업에서 절삭 공구는 공구 경로가 변경됨에 따라 크기와 방향이 지속적으로 변경되는 방사형 및 축 구성요소를 모두 갖는 힘을 생성합니다. 스핀들 베어링은 가공 공차를 초과하는 공구 팁의 편향을 허용하지 않고 이러한 결합된 하중에 반응해야 합니다. 이는 정밀 연삭 작업의 경우 50~200N/미크론의 스핀들 방사형 강성 도구 장착 지점에 필요합니다. (출처: 공작 기계 설계의 기초, Klocke 및 Kuchle, Springer, 2011)

33 시리즈 베어링의 연속 복열 형상은 베어링 자체 축 길이 내에서 넓은 유효 지지 범위를 생성하여 동등한 보어 크기의 단열 대안보다 훨씬 더 효과적으로 편심 절삭 부하 하에서 공구 팁 편향에 저항하는 모멘트 강성을 생성합니다. 정밀 등급 33 시리즈 베어링(ISO P5 및 P4 클래스)은 정확도 요구 사항이 가장 중요한 CNC 머시닝 센터 및 연삭 스핀들의 전면(작업 끝) 스핀들 위치에 사용됩니다.

특정 공작 기계 응용 분야

• CNC 밀링 스핀들: 3축 절삭력이 단일 소형 베어링 위치에서 동시에 반경방향 및 양방향 축방향 지원을 필요로 하는 수직 및 수평 CNC 머시닝 센터의 스핀들 작업 끝단 베어링 위치
• 원통형 연삭 스핀들: 원통형 및 표면 연삭기의 휠 헤드 스핀들, 반경 방향 연삭력과 휠 질량이 결합되어 높은 반경 방향 강성이 요구되는 반면 연삭 휠 이송 방향은 지원되어야 하는 축 방향 추력을 생성합니다.
• 보링 머신 스핀들: 깊은 보링 작업은 반경 방향 절삭력과 공작물 이송 방향 추력을 동시에 생성하므로 33 시리즈의 결합 부하 용량을 직접 적용할 수 있습니다.
• 정밀 기기 스핀들: 좌표 측정기(CMM) 프로브 헤드, 광학 회전 테이블 및 정밀 분할 헤드는 공장 예압이 현장 교정 없이 일관된 낮은 런아웃 회전을 보장하는 소형 크기 범위의 33 시리즈 베어링을 사용합니다.

자동차 및 차량 애플리케이션에 사용

자동차 산업은 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 가장 큰 소비자 중 하나이며, 33 시리즈는 특히 높은 축방향 하중 용량이 지배적인 설계 요구 사항인 여러 차량 응용 분야를 다루고 있습니다.

휠 허브 베어링 유닛

최신 승용차 휠 허브 베어링 장치(1세대 및 2세대 설계)는 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링을 허브 어셈블리의 구조적 핵심으로 사용합니다. 차량 휠의 하중 환경은 서스펜션 형상을 통해 작용하는 차량 중량의 방사형 하중, 측면으로 작용하는 코너링 힘 및 로드 캠버로 인한 축 하중, 휠 중심선에서 전복 모멘트를 생성하는 제동 토크 및 서스펜션 형상으로 인한 모멘트 하중이 결합된 전형적인 하중 사례입니다.

33 시리즈의 30도 접촉각은 동적 주행 조작 중 코너링 힘이 접근할 수 있는 축 하중을 생성하기 때문에 이 하중 프로파일에 매우 적합합니다. 정적 레이디얼 하중의 0.8~1.2배 바깥쪽 휠 - 33 시리즈가 얕은 각도 대안보다 더 효율적으로 처리하는 높은 축 대 반경 비율입니다. (출처: SAE 국제 승용차 저널 - 기계 시스템, 휠 베어링 하중 분석, Vol. 5, 2012)

변속기 및 기어박스 애플리케이션

수동 및 자동 차량 변속기는 전진 기어 맞물림과 후진 기어 맞물림 사이의 변속기 주기에 따라 양 축 방향의 헬리컬 기어 스러스트 하중과 기어 메시 반경방향 힘을 결합하는 샤프트 하중을 생성합니다. 33 시리즈는 쌍으로 된 단일 행 대안보다 더 작은 축 공간을 차지하면서 이러한 샤프트 위치에 필요한 양방향 축 지지를 제공합니다. 이는 패키지 공간이 심각하게 제한된 소형 트랜스액슬 설계에서 중요한 고려 사항입니다.

파워 스티어링 및 전기 모터 드라이브

전기 파워 스티어링(EPS) 모터 샤프트와 전기 자동차 트랙션 모터의 구동 샤프트에는 거의 0에서 0까지의 속도에서 낮은 소음과 진동을 유지하면서 벨트 또는 기어 구동력 전달로부터 결합된 반경방향 및 축방향 하중을 전달하는 베어링이 필요합니다. 15,000rpm 이상 현대 EV 아키텍처에서. 정밀 등급의 33 시리즈는 이러한 고속 저소음 응용 분야에 필요한 저소음 작동, 결합 부하 용량 및 공장 예압 정확도의 조합을 제공합니다.

펌프 및 압축기에 사용

원심 펌프와 회전식 압축기는 다음과 같은 분야에 자연스럽게 적용됩니다. 33 시리즈 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링 이러한 기계의 유체 역학은 샤프트 무게와 임펠러 또는 로터 표면의 유체 압력으로 인한 방사형 하중과 함께 샤프트 베어링 시스템에 의해 전달되어야 하는 축방향 추력 하중을 생성하기 때문입니다.

원심 펌프 샤프트 베어링

단일 단계 원심 펌프에서 임펠러 입구와 출구 사이의 압력 차이는 유체가 임펠러 아이에 접근하는 방향으로 작용하는 축 유압 추력을 생성합니다. 이 스러스트 하중은 작동 중에 지속적이며 펌프 샤프트 베어링 시스템에 의해 전적으로 반응해야 합니다. 수처리, 화학 처리 및 HVAC 응용 분야의 중형 원심 펌프의 경우 축 추력은 다음을 나타낼 수 있습니다. 레이디얼 하중의 20~60% 샤프트 중량과 벨트 또는 커플링 측 하중으로부터.

33 시리즈 베어링은 이 하중 프로필을 직접적으로 해결합니다. 30도 접촉각은 유압 추력 구성요소에 대한 높은 축 용량을 제공하는 반면, 이중 열 구조는 샤프트 중량 및 벨트 하중에 대한 반경방향 용량을 제공하고, 연속 형상은 돌출된 임펠러의 캔틸레버 하중에 대한 모멘트 지원을 제공합니다. 이러한 조합으로 인해 33 시리즈는 산업 공정 서비스의 최종 흡입 원심 펌프에 특히 유용합니다. (출처: Pump Handbook, Karassik, Messina, Cooper and Heald, McGraw-Hill, 4판, 2008)

압축기 샤프트 지원

냉동, 공조 및 산업용 압축 공기 응용 분야의 회전식 스크류 및 스크롤 압축기는 스크류 로터의 나선형 형상 또는 스크롤 플레이트 표면의 차등 가스 압력으로부터 축 방향 힘을 생성합니다. 이러한 축방향 하중은 로터 질량의 방사형 하중 및 샤프트 축에 수직인 가스 힘과 결합됩니다. 33 시리즈는 별도의 스러스트 베어링을 추가하면 기계 크기와 비용이 크게 증가하는 이러한 기계의 소형 방사형 엔벨로프에 필요한 결합 부하 용량을 제공합니다.

산업용 기어박스 및 드라이브 시스템에 사용

산업용 기어박스, 특히 헬리컬 기어, 베벨 기어, 웜 기어 감속기는 본질적으로 결합된 샤프트 하중을 생성합니다. 헬리컬 기어의 맞물림 형상은 접선(회전), 반경(분리) 및 축(나선 각도에서 추력)의 세 가지 구성 요소로 구성된 샤프트 힘 벡터를 생성합니다. 세 가지 모두 샤프트 베어링 시스템에 의해 반응해야 하며 헬리컬 기어의 축 구성 요소는 상당할 수 있습니다. 접선력의 30~70% 나선 각도에 따라. (출처: Shigley의 기계 공학 설계, Budynas 및 Nisbett, 10판, McGraw-Hill, 2014)

헬리컬 기어 감속기 출력 샤프트

헬리컬 기어 감속기의 출력 샤프트는 가장 높은 토크를 전달하므로 기어박스에서 가장 높은 접선 기어 힘을 전달합니다. 헬리컬 기어 메시의 동시 축 추력으로 인해 이 샤프트 위치가 33 시리즈에 자연스럽게 적용됩니다. 출력 샤프트의 단일 복열 베어링은 별도의 스러스트 와셔가 있는 단열 베어링이 비교할 수 없는 소형 설치에서 필요한 결합된 방사형 및 양방향 축 지지를 제공합니다. 즉, 제동 또는 후진 사이클 중에 기어가 양방향으로 회전할 때 축 방향 스러스트 반전을 수용합니다.

베벨 기어 피니언 샤프트

직각 기어 드라이브의 베벨 기어 피니언 샤프트는 기어 메쉬 형상이 하중 반전과 함께 방향을 바꾸는 큰 축 분리 힘을 생성하기 때문에 특히 베어링 응용 분야가 까다롭습니다. 33 시리즈 백투백 복열 배열은 하중 방향이 바뀔 때 예압을 현장에서 조정할 필요 없이 대칭 기하학적 구조가 양방향에서 동일하게 축 하중에 반응하기 때문에 이 응용 분야에 특히 적합합니다.

풍력 터빈 보조 드라이브

풍력 터빈의 피치 제어 드라이브, 요 드라이브 및 보조 발전기 드라이브는 소형 기어박스와 모터 어셈블리를 사용하며 33 시리즈는 풍력 터빈 나셀의 제한된 설치 공간에 필요한 결합된 하중과 양방향 추력 지원을 제공합니다. 이러한 애플리케이션은 또한 지상 80~120m 높이에 장착된 구성품에 필요한 연장된 유지 관리 간격을 제공하는 33 시리즈의 밀봉 및 그리스 충전 변형의 이점을 누릴 수 있습니다.

전기 모터 및 발전기에 사용

중대형 출력 범위의 전기 모터, 특히 축방향 팬, 나선형 기어 부하 또는 벨트 구동 장비를 구동하는 모터에는 샤프트 위치에서 결합된 방사형 및 축방향 하중을 처리하는 베어링이 필요합니다. 33 시리즈는 로터의 축 위치 조정이 필요한 모터의 비구동단(NDE) 베어링 위치와 벨트 측 하중이 기어 또는 커플링 전달 추력과 결합되는 구동단(DE) 위치에 사용됩니다.

가변 속도 드라이브 모터 애플리케이션

가변 주파수 드라이브(VFD)로 작동되는 모터는 베어링 접촉을 통해 샤프트 전류를 생성할 수 있습니다. 이는 베어링 접촉 영역을 통한 전류 아크로 인해 구멍이 생기고 조기 고장이 발생하는 고장 메커니즘으로 잘 문서화되어 있습니다. 33 시리즈의 절연 베어링 변형에서는 외부 링이나 하우징이 전기 절연 세라믹으로 코팅되어 전류 흐름을 방지합니다. 절연 구성의 33 시리즈는 위의 VFD 구동 모터에 대한 표준 선택입니다. 75kW 샤프트 출력 NDE 위치에서 이 모터 유형의 조기 고장의 주요 원인인 샤프트 전류로 인한 베어링 손상을 방지합니다. (출처: 산업 응용에 관한 IEEE 거래, 샤프트 전류로 인한 전기 모터 베어링 손상, 37권, 6호, 2001년)

농업 및 건설 기계에 사용

농업 및 건설 장비 응용 분야에서는 표준 베어링 설계에 도전하는 충격 부하, 오염, 광범위한 온도 변화 및 유지 관리 간격 연장 등의 조건에서 베어링을 배치합니다. 밀봉 및 강화 버전의 33 시리즈는 이 장비 범주 내 여러 주요 위치에 사용됩니다.

농업 기계 응용

• 수확기 탈곡 드럼 샤프트 결합: 콤바인 수확기의 탈곡 드럼은 나선형 드럼 형상 및 측면 하중 변화로 인한 축 하중과 결합하여 작물 재료 맞물림으로 인한 충격적인 방사형 하중을 경험합니다. 33 시리즈의 2열 구조는 이러한 충격 부하 조건에 필요한 부하 용량 마진을 제공합니다.
• 트랙터 PTO(동력인출장치) 샤프트: PTO 샤프트는 트랙터가 고르지 않은 지면에서 움직일 때 결합된 방사형, 축방향 및 모멘트 하중을 생성하는 유니버셜 조인트 커플링을 통해 견인된 장비에 엔진 동력을 전달합니다. PTO 드라이브 트레인의 밀봉된 33 시리즈 베어링은 현장 유지 관리 일정에 적합한 연장된 서비스 간격을 제공합니다.
• 파종기 구동축: 정밀 파종기의 종자 계량 및 분배 구동축은 기어 구동력의 결합된 하중과 토양을 작업하는 코울터 시스템에서 전달되는 진동 하중을 전달합니다.

건설 장비 응용

• 콘크리트 믹서 드럼 드라이브: 콘크리트 믹서 드럼의 구동축은 드럼 중량의 반경 방향 하중과 혼합 중에 추력을 생성하는 드럼 내부의 나선형 나사 형상의 축 방향 하중을 전달합니다. 33 시리즈는 소형 드라이브 장치에서 이러한 결합된 정적 및 동적 부하를 효율적으로 처리합니다.
• 압축 장비 진동 샤프트: 진동 압축기와 로드 롤러는 편심 회전 질량을 사용하여 지면 압축력을 생성합니다. 이러한 진동 가진기의 샤프트 베어링은 샤프트 위치 지정으로 인한 축 하중과 결합된 매우 높은 동적 방사형 하중을 전달합니다. 고강도 등급의 33 시리즈는 소형 다짐 장비의 공간 제약 내에서 이러한 높은 동적 하중 조건을 처리합니다.

정밀 기기 및 측정 장비에 사용

중공업 기계의 응용 스펙트럼 반대편에는 33 시리즈 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링 정밀 등급(ISO 492에 따른 P5, P4 및 P2 정확도 등급)은 부하 용량보다는 회전 정확도, 낮은 진동 및 최소 마찰이 주요 선택 기준인 응용 분야에 사용됩니다.

좌표 측정기(CMM) 회전축

CMM 시스템의 회전축 모듈에는 런아웃이 아래인 베어링이 필요합니다. 0.5미크론 스핀들 장착면과 축 방향 런아웃 아래 0.3미크론 프로브 팁에서 측정 정확도를 유지합니다. 공장 예압 및 저소음 등급 볼 선택 기능을 갖춘 정밀 P4 클래스 33 시리즈 베어링은 이러한 요구 사항을 충족하는 동시에 회전 축이 다양한 프로브 접촉 방향에서 로드될 때 필요한 양방향 축 지원을 제공합니다.

정밀 회전 테이블 및 인덱싱 장치

연삭기, EDM 기계 및 다축 CNC 머시닝 센터의 회전 테이블은 정밀 33 시리즈 베어링을 사용하여 정확한 공작물 인덱싱에 필요한 방사형 및 축 위치 지정 정확도와 모멘트 강성을 결합합니다. 이중 행 장치의 공장 설정 예압으로 인해 회전 테이블의 위치를 ​​변경하거나 수리할 때 베어링 예압을 재설정할 필요가 없어 생산 환경에서 실질적인 유지 관리 이점을 얻을 수 있습니다.

식품 가공 및 포장 기계에 사용

식품 가공 산업은 베어링 재료 및 윤활에 대해 내식성, 식품 등급 윤활제 호환성, 세척 저항성 등 까다로운 요구 사항을 부과하는 동시에 일반 산업 응용 분야에 적용되는 것과 동일한 결합 부하 용량 특성을 요구합니다. 33 시리즈의 스테인리스강 변형 및 식품 등급 그리스 충전 밀봉 버전은 다음 용도로 사용됩니다.

• 믹서 및 블렌딩 장비: 산업용 믹서의 교반기 샤프트 베어링은 스테인레스 스틸 또는 코팅 베어링 링이 필요한 부식성 식품 접촉 환경에서 교반기 블레이드의 유체 저항으로 인한 방사형 하중과 나선형 교반기 형상의 축방향 하중을 전달합니다.
• 컨베이어 드라이브 헤드: 식품 컨베이어 시스템의 구동축 베어링은 벨트 장력으로 인한 방사형 하중과 벨트가 트랙을 따라갈 때 측면 힘을 생성하는 크라운형 컨베이어 롤러의 축방향 하중을 전달합니다. 밀봉된 식품 등급 33 시리즈 베어링은 연속 생산 시설에 필요한 연장된 유지 관리 간격을 제공합니다.
• 포장 기계 구동 시스템: 캠 구동 또는 서보 구동 축이 있는 고속 포장 기계는 캠 형상과 관성력으로 인한 반경 방향 및 축 방향 하중이 최대 속도로 존재하는 캠 샤프트 및 구동 위치에 33 시리즈 베어링을 사용합니다. 2,000~4,000rpm

응용 요약: 33 시리즈 베어링이 사용되는 곳

귀하의 응용 분야에 적합한 33 시리즈 베어링 선택

넓은 적용 범위 33 시리즈 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링 이는 사양 세부 사항이 시리즈 지정 자체만큼 중요하다는 것을 의미합니다. 특정 애플리케이션을 선택할 때 다음 매개변수를 확인하십시오.

1. 등가동하중(P)을 계산합니다. ISO 281에 따라 적용 가능한 Fa/Fr 비율에서 33 시리즈의 X 및 Y 계수와 방사형(Fr) 및 축방향(Fa) 하중 구성요소를 사용하여 선택한 베어링의 동적 정격 하중 C가 작동 속도 및 온도에서 필요한 L10 수명을 제공하는지 확인합니다.
2. 정밀등급 요구사항을 확인하세요. 일반 산업 응용 분야에서는 P0(Normal) 클래스를 사용합니다. 공작기계 스핀들과 정밀 기기에는 P5, P4 또는 P2 등급이 필요합니다. 정밀 등급이 한 단계 올라갈 때마다 비용이 증가합니다. 응용 프로그램에 실제로 필요한 등급만 지정
3. 올바른 윤활 구성을 선택하십시오. 접근이 불가능하거나 유지보수가 제한된 위치의 경우 밀봉된(2RS) 공장 윤활 버전을 지정하십시오. 그리스 속도 제한을 초과하는 고속 적용의 경우 오일 배스 또는 제트 윤활이 포함된 개방형 베어링을 지정하십시오.
4. 샤프트와 하우징이 맞는지 확인하십시오. ISO 286에 따라 권장 샤프트 공차(회전 내부 링의 경우 일반적으로 k5 또는 m5) 및 하우징 보어 공차(일반적으로 고정 외부 링의 경우 H6 또는 J6)를 확인하십시오. 잘못된 억지 끼워 맞춤은 베어링 정격 하중에 관계없이 조기 베어링 고장의 주요 원인입니다.
5. VFD 애플리케이션을 위한 절연 변형을 고려하십시오. 베어링이 75kW 이상의 가변 주파수 드라이브로 구동되는 전기 모터에 있는 경우 축 전류로 인한 베어링 손상을 방지하기 위해 절연 외부 링 변형을 지정합니다.

는 CNCJ 33 시리즈 복열 앵귤러 콘택트 볼 베어링 이 기사에 설명된 응용 분야에 필요한 전체 보어 크기 및 정밀도 등급에 걸쳐 ISO 치수 및 공차 표준에 따라 제조됩니다. 해당 제품 범위는 밀봉 및 개방형 구성, 다중 여유 공간 옵션, 하중 및 수명 계산 지원을 위한 응용 엔지니어링 지원을 통해 공작 기계 및 계측 응용 분야를 위한 P4 정밀 등급을 통해 산업용 표준 P0 등급을 포괄합니다.